变形监测的概述及分析

变形监测的概述及分析

变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形性态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。其任务是确定在各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小、及位置变化的空间状态和时间特征。在精密工程测量中，最具代表性的变形体有大坝、桥梁、高层建筑物、边坡、隧道和地铁等。

变形监测的内容，应根据变形体的性质和地基情况决定。对水利工程建筑物主要观测水平位移、垂直位移、渗透及裂缝观测，这些内容称为外部观测。为了了解建筑物(如大坝)内部结构的情况，还应对混凝土应力、钢筋应力、温度等进行观测，这些内容常称为内部观测，在进行变形监测数据处理时，特别是对变形原因做物理解释时，必须将内、外观测资料结合起来进行分析。

变形监测的首要目的是要掌握水工建筑物的实际性状，科学、准确、及时的分析和预报水利工程建筑物的变形状况，对水利工程建筑物的施工和运营管理极为重要。变形监测涉及工程测量、工程地质、水文、结构力学、地球物理、计算机科学等诸多学科的知识，它是一项跨学科的研究，并正向边缘学科的方向发展。

变形监测工作的意义主要表现在两个方面：首先是掌握水利工程建筑物的稳定性，为安全运行诊断提供必要的信息，以便及时发现问题并采取措施；其次是科学上的意义，包括根本的理解变形的机理，提高工程设计的理论，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。

建筑物变形监测内容一般有沉降监测、水平位移监测和倾斜变形监测等。由于高层建筑物变形主要表现在沉降变形上，即垂直变形，所以本文中主要针对沉降监测进行研究，给出了楼房变形监测方法和步骤，以及注意的问题。

2、沉降监测方法

2.1点位布置

在适当位置选择三个参考基准点构成本次沉降观测工作的起算基准系统。基准点的稳定是沉降观测工作中最重要的因素。在沉降观测之前和过程中应对三个基准点进行联测。三个基准点相互验证，选择最稳定的点作为沉降观测起始点。

根据规范规定，沉降观测点（所谓沉降观测点是指为了反映出建筑物的准确沉降情况,沉降观测点设置在最能反应沉降特征且便于观测的位置,在建筑物上纵横向对称,且相邻点之间间距以15 ～30 m为宜,均匀分布在建筑物的周围。沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求,特别要考虑装饰阶段因施工破坏或掩盖沉降观测点,不能连续观测而失去观测意义。另外在沉降观测点上方设置保护设施,避免重物砸到发生变形而得不到准确的沉降量。高层建筑物的沉降观测。

沉降观测依据以下原则布设：（1）参照设计图纸；（2）建筑物的极大转角处；（3）高低层建筑物、纵横墙的交接处两侧；（4）建筑物沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处。）应选择在建筑物的四周和重要的承重部位，沉降缝、后浇带两侧。根据《建筑变形测量规范》的规定，并结合设计要求，重点考虑该地区的地质条件等，选取沉降观测点。工程中一般每楼分别布设沉降观测点4个，具体位置现场定。实际安装时，位置可进行调整，最终资料以调整后的为准；

2.2观测方案

在建筑物沉降区外，埋设沉降观测参考基准点三个，基准点应牢固、稳定。

建筑物观测周期：建构筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件，特别是首次观测必须按时进行，否则沉降观测得不到原始数据，而是整个观测得不到完整的观测意义。其他各阶段的复测，根据工程进展情况必须定时进行，不得漏测或补测。只有这样，才能得到准确的沉降情况或规律。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期，一般高层建筑物的沉降观测按一定的时间段为一观测周期(如：次/30天)或按建筑物的加荷情况每升高一层(或数层)为一观测周期，无论采取何种方式都必须按施测方案中规定的观测周期准时进行。

（1）基础完成后，在便于观测的位置预埋钢板，埋件高度最好在自然地面以上，距离自然地面的高度约300－500mm，正上方2.5米范围内不应有突出物，以利于放标尺；施工拆模剔出预埋件后，甲方委托施工单位焊接沉降观测专用标志，标志由测量单位提供，并进行第一次沉降观测。

（2）主体每4层观测1次，计5－6次；

（3）主体封顶后至竣工，每3个月观测1次，计3次；

参考基准点稳定性联测：始测前、封顶后及沉降观测全部结束后应进行联测（不少于3次），及时修正参考点变化量对楼梯沉降观测的影响。

2.3施测方法

（1）测前检查：在作业前必须对水准仪和水准尺进行全面检验，特别是i角的检验，自动安平补偿性能检验，标尺每米真长检验。其中i角的检验还应在每次沉降观测前进行检验。

（2）作业技术要求：

基点联测：视距<30m，前后视距差<0.5m；两次读数差<±0.3mm；环线闭合差<±0.3nmm，n为测站数。

沉降点观测：视距<35m，前后视距差<0.5m；两次读数差<±0.3mm；环线闭合差<±.3mm，n为测站数；单镜双支法测量的点，两次高差之差<±0.35mm。

（3）考虑到沉降观测的特殊性，为尽大可能消除系统误差的影响，应采用“四固定”的观测方法，即固定仪器设备，固定观测人员，固定观测路线、镜位、程序和方法，固定观测环境（时间、日照方向等）。

3、变形实例分析

本文对具体高层楼房变形观测进行了分析研究，绘制了变形曲线图，进行了相邻两次沉降量分析和总的沉降量分析，并给出了相关结论。

临期沉降量是指每期实测标高与上一期实测标高之差。通过这一指标分析可以了解建筑物沉降的实时变化过程。各点的本期沉降量有“+”有“-”，但总体变化是“-”即“沉降”的形态出现，这一结果有可能部分反映了每期的测量结果除了不可避免的受到点位误差和测量误差的影响之外，这一结果主要反映了总体的点位沉降趋势，是符合沉降测量的基本规律的。这一点在图1到图4中都可以明显观察到。

各监测点的沉降量随荷载的增加而下降，基本每四层观测一次，荷载增加快，沉降速度加快，沉降直线下降，从曲线图中可以更加清楚的看出这一点。大楼沉降的总趋势是随时间增加的函数，到施工结束后一段时间沉降变为零。

4、结论

通过分析可以知道每栋楼都表现出良好的均匀下沉。沉降观测客观地反映了大楼随荷载、随时间的变化规律。对高层建筑物的变形监测可以研究其变形规律，及时发现楼房大的变形等灾害发生，并给出示警以提出解决办法，如地基灌浆等方法。根据文中提出的观测方法及步骤可以有效的对高层建筑物变形进行监测。