探究建筑物变形测量的原因以及变形测量的方法王永

探究建筑物变形测量的原因以及变形测量的方法王永

王永

安徽省宿州市测绘设计研究院安徽宿州234000

摘要：从概念上来说，变形测量包括变形、测量两方面内容。对建筑物进行变形测量，其主要目的是获取首期点位和观察点各个时期的变化量，在观察点上对变形体进行周期性、重复性观察。在确定建筑物变形测量的内容时，首先要考虑地基情况，做到有针对性地测量。只有这样，测量人员才能准确了解建筑物在不同时期产生的变化，获取建筑物变形规律，为工程建设提供参考。就形式而言，建筑物变形测量主要分为两种，即横向倾斜测量和地基沉降变形测量。前者主要是由地基沉降、外力作用引发的，通过持续观测建筑墙基、顶部的相对位移，推算出建筑物的倾斜程度；后者则是对由于土层荷载变化引发的观测点高程变化进行观测。

关键词：建筑物变形测量；原因；变形测量；方法

1建筑物变形测量的原因分析

1.1外部原因

除了建筑物自身以外的自然条件改变引发的变形被称为建筑物变形的外部原因，外部原因包括水文地质条件、土壤因素、气候温度等。例如，在建筑施工过程中，基础地质条件可能存在一定差异，有的地质稳定，有的则比较活跃。在这种情况下，建筑物沉降幅度、倾斜程度与裂缝程度也会有所不同。通常来说，建筑物变形测量工作应当在建筑物出现倾斜变形现象之前进行。其主要原因为：如果在建筑物倾斜变形之后再开展测量工作，一方面观测时间不足，之前存在的变量无法顺利获取。另一方面，此时测量无法对比建筑物的初始位置，很难有效分析获取的变形资料及数据。因此，在实际工作过程中，必须长期、持续观测建筑物，对建筑物实施全过程监控，这样能够对建筑物变形过程、变形原因加以了解，获取准确可靠的数据变量，从而对建筑变形问题进行有效处理。

1.2内部原因

除了自然条件外，建筑物自身因素也会引发变形问题。这方面因素包括建筑物的荷重、设计形式、组织结构等。不仅如此，建筑变形还受到勘察设计、工程实施、运行管理等环节影响，这些环节如果控制得不好，都可能导致建筑物出现变形问题。值得注意的是，以上因素并不是单独存在的，而是相互联系、相互影响。随着时间的推移，建筑物会逐渐改变原有的地面状态，再加上外力影响，建筑物地基可能出现一定变化，这样就会改变地基及其周边地层，引发变形问题。除此之外，由于建筑地基与周围地层出现变形现象，在内外力的共同作用下，建筑物本身与建筑基础也会产生变形。

2变形观测的内容

要明确工程建筑变形观测的主要内容，首先应明确其观测的主要任务与技术指标，即，对被测对象（利用所设置观测点）进行周期性地变形观测，对在两个相邻观测周期内观测点的变化量进行统计并计算得出建筑物的变形量；而若需得到建筑物的瞬时变形量，则需要利用相关符合技术指标要求的记录仪器对其瞬时位置进行观测与记录。工程建筑物变形观测内容包括以下三个方面：（１）沉降观测。这一观测内容主要需要对建筑物的施工场地、地基基坑的土壤回弹、地基土壤分层，以及建筑物本身的沉降变形量进行观测；（２）位移观测。这一观测内容主要包括建筑物水平方向及其主体的倾斜位移量、地基基坑壁侧方向的位移、施工场地的滑坡与挠度进行观测；（３）特殊变形的观测。这一观测内容主要需要对建筑物的裂缝、风振以及其日照变形进行观测。

3建筑物变形测量的方法

3.1做好施工前期的准备工作

要想获取准确可靠的测量数据，必须对建筑物实施全过程的变形测量。因此，在正式施工之前，首先要做好规划工作。第一，根据规范要求进行变形测量点的选择，然后分类归置测量点。一般来说，测量点最好划分成三种，即基准点、变形测量点和工作基点，这样方便对比分析后期的变量数据。在设置测量点时，应当结合实际情况确定基准点，基准点必须稳定可靠，并且数量不低于三个；工作基点的位置同样要确保稳定；在设置变形测量点时，其位置应当在变形体上，从而对变性特征的具体部位进行如实反映，方便在工作基点上开展变形测量工作。在开始建筑物变形测量时，还要埋设相应的标识，由此建立起一个等级相同、精确度高的高程网。根据建筑工程设计与实际荷载对测量周期加以确定。在实际测量工作中，从工程实施阶段到变形稳定阶段，应当进行定期、持续测量。之后，对建筑物不同时期的测量成果进行及时处理，参考系的选择应当合理，在此基础上对建筑变形情况进行精度评定与平差计算。

3.2建筑物地基沉降变形测量

建筑物地基沉降变形测量属于一种垂直位移的变形测量，其测量方法及要点如下：首先要考虑因为施工对旁边建筑物的影响，要求在打桩或者井点降水影响以外的地方设置基准点，在和基坑有一定距离的建筑物上设置沉降观测点，再实施沉降观测。还要考虑地基回弹，因为基坑越深，基坑底部的土向上回弹的就会越多，建筑物下沉的也就越多。所以，在基坑开始动工之前，应该在拟建高层建筑的纵横主轴线上利用钻机打孔。孔的直径大概在100mm，深度要要通到基础底面下的300mm～500mm左右。还要对建筑物的自身沉降进行观测，主要是在浇筑基础垫层的时候，要在垫层上设计指定的位置，然后再埋设好临时的观测点。

3.3建筑物倾斜变形测量

在工作原理上，倾斜变形测量与地基沉降变形测量具有很大的相似性，其主要区别在于，前者是测量水平变形，后者则是测量垂直变形。在测量顺序上都是先设置控制点，在开展长时间、周期性的测量工作。然而，在测量建筑物倾斜变形时，既要确保测量基点的设置具有稳固性，又要采取其他方法测量建筑物的水平倾斜位移，如垂直观测法、经纬仪投影控制法等。近景摄影在建筑物倾斜变形测量工作中最为常用，其主要原因为：对于300m范围内的建筑物，近景摄影可对建筑进行立体摄像，获得清晰、具体的建筑变形状况。之后利用解析法对近景摄影照片进行分析，并进行立体透视图、等值线图的绘制，尽可能提高测量数据的精确性与完整性。

对于主体倾斜测量一般采用投点法。投点法的理论方法如下：观测的时候，应该在底部观测点的位置上安置测量设施（如水平读数尺等）。在每测站安置经纬仪投影时，应按正倒镜法测量每对上下观测点标志间的水平位移的分量，按矢量相加法求得水平位移值（倾斜量）和位移方向（倾斜方向）。对需要观测的建筑物，通常对建筑物的四个阳角进行倾斜观测，综合分析整栋建筑物的倾斜情况。其中经纬仪要求尽量设置在离建筑物较远的地方（距离最好大于1.5倍建筑物的高度），尽量避免仪器纵轴不垂直的影响。观测的时候瞄准墙顶一点，向下投影得一点N，投影时经纬仪在固定测站应该对中严格整平，用盘左、盘右两个度盘位置分别往下投影，然后量取水平距离，取其平均值即为NN间的水平距离a。以M点为基准，然后用经纬仪测出角度α。H和H1也可用钢尺量取，或用手持式激光测距仪测量。最后，通过对四个阳角的倾斜度的综合分析，可以描述整幢建筑物的倾斜情况。

图1建筑物变形观测示意图

3.4确定建筑物变形测量频率

建筑物变形测量频率受多方面因素影响，包括建筑物变形速度、变形程度、变形工程开展情况、地基土质情况、基础何在等等。变形测量频率一般是随着建筑施工时间的推移而慢慢降低的。因为在施工后期，建筑物自身荷载、地理地质等都会渐趋稳定。例如：在施工过程中开展变形测量工作时，必须严格按照施工进度进行，在建筑每增加1~5层时就要进行一次测量。如果在施工过程中遇到意外情况，导致沉降幅度大大增加时，测量工作必须及时开展。在基础工程即将完工时，测量频率可适当降低，并结合建筑物沉降情况进行变形测量，例如刚开始测量频率为两个月一次，之后是一个季度以此，再往后一年一次，直到建筑物沉降稳定。

4结论

综上所述，社会经济的发展带动了建筑行业发展。随着科学技术不断发展，建筑施工技术水平也越来越高，在很大程度上提高了建筑质量与建筑安全。然而，近年来建筑质量安全问题时有发生，其中一项重要原因是变形测量工作存在不足。现阶段，国内建筑物变形测量技术越来越成熟，测量设备与数据处理手段也越来越先进。

参考文献：

[1]郎长春.浅谈工程建筑物变形测量[J].科技风，2017（25）：82-83.

[2]周海涛，孙健利.钢结构建筑物变形监测方案设计[J].四川建材，2017，43（05）：197-199.

[3]伍雯颖.基于近景摄影测量的建筑物变形监测研究[J].企业技术开发，2017，36（03）：89-90+115.

[4]王芳.顶管施工地表建筑物变形的数字图像测量方法及应用[D].石家庄铁道大学，2017.