沉降测量在高层建筑物变形测量中的应用

沉降测量在高层建筑物变形测量中的应用

李芸

江苏江北建设工程检测有限公司 江苏省 淮安市 邮编：211700

摘要：近年来，我国的城市化进程有了很大进展，城市建筑工程建设越来越多。城市高层建筑物的工程建设具有其特殊性，建筑施工周期长，受自然环境条件影响大，随着高层建筑物层数的增加及荷载的增大，高层建筑物受地基、基础和上部结构的共同作用下，其在施工过程、使用阶段将产生沉降、位移、倾斜等几何变形，其中沉降测量是变形测量工作中的重点，因此，有必要对高层建筑进行变形测量，掌握其变形趋势，才能及时采取科学有效手段加以预防，更好地保证高层建筑物的安全使用。通过采用水准测量方法在沉降测量过程中的应用案例，结果表明：该高层建筑物达到规范规定的稳定标准，无需继续测量，采用水准测量方法满足高层建筑物沉降测量的需要，作业简便，成果精度可靠。本文就沉降观测在高层建筑物变形测量中的应用进行研究，以供参考。

关键词：沉降测量；高层建筑物；变形测量；应用

引言

随着高层建筑工程数量增加，需要测量变形的建筑项目比重增大，传统的测量方法效率低下，并且无法达到变形测量的精度要求。利用卫星遥感技术、激光测量技术测量建筑几何数据，通过建立三维模型并进行有限元分析的方法，能够获得较为精确的计算结果。但是计算量较大，需要采集的参数体量较大，实际应用上存在一定的局限性。对高层建筑物进行沉降测量是十分必要的，若发现沉降变化值超过变形允许值，就要及时采取必要措施加以防范。下面就高层建筑物变形测量的相关概念，沉降测量的重要性、主要方法进行具体阐述。

1超高层建筑主体监测的重要性

超高层建筑主体监测在建造和运营过程中都非常重要。在建造过程中，主体监测可及时发现结构损伤和变形等问题，保障施工质量。而在运营过程中，主体监测可及时发现结构的疲劳、老化和损伤等问题，保障超高层建筑的安全稳定运行。

2沉降测量方法

2.1水准测量

水准测量是沉降观测中常用的测量方法。在高层建筑物的沉降测量中，采用水准测量方法可以消除大气折射引起的误差，可以非常准确地测出垂直位移结果，为使沉降测量结果能真实反映建筑物的变化值，作业人员要严格执行变形监测标准规范和作业流程。

2.2无人机摄影图像点云处理

无人机采用倾斜摄影时，搭载的摄像头成像时可能会出现遮挡问题，在对摄影图像序列进一步处理前，对图像进行畸变校正、降噪、匀光匀色以及ＤｏＧ特征提取处理。利用ＰＭＶＳ算法根据提取的建筑特征建立点云，并进行高层建筑摄影序列网格重建。对于两个图像特征匹配点，在极线约束下进行三角化处理，得到特征点的三维坐标。将特征点与成像中心的距离升序排列，生成图像面片。

2.3GNSS控制网观测作业

GNSS作业观测较为简单、劳动强度小，GNSS观测作业过程主要有安置仪器、设置工作模式（静态）和设置采集参数（采用间隔和卫星截止角）。作业观测时有以下几点注意事项：①在预定观测开始时间之前一般需要经过10min左右的预热和静置，使仪器与工作环境温度一致，完成搜星和捕获GNSS卫星信号；②GNSS天线高量取至少测前和侧后两次，两次互差不超过3mm，取平均值作为仪器高；③观测作业需严格遵守观测计划，按计划时间同步观测，当其中一个测站有问题时，应及时通知作业负责人，调整观测计划；④观测期间测量人员应注意避免施工现场各类施工车辆、机械的震动引起GNSS接收机的震动和移动，防止人员、车辆和机械遮挡信号；⑤在作业过程中，防止高空坠物，临边作业安全风险。

2.4激光扫描技术

通过激光扫描对超高层建筑的外表面进行三维重建，以便发现变形和损伤等问题。

3构建筑物沉降测量系统

3.1变形检测流程

由于关于高层建筑变形检测并没有统一的流程，因此在此次研究过程中，针对此次观测实验的需要，设计变形检测流程。选择某地区不同使用时长的10个高层建筑作为测量方法实测的真实场景对象，在该真实场景下同时对基于激光测量技术、基于地面测量的建筑变形测量方法和本文提出的方法进行测试。在三种变形测量方法的实测数据对比结果中，评判所提出的测量方法性能。所有用于本次实测的高层建筑变形的真实数据均由专业机构出具已认证的理论数据，将该数据作为对测量方法准确率分析时的参考标准值。以各个测量方法的测量值与该标准值之间的误差的数值大小，表征测量方法的测量精确度。对各个测量方法在不同测量次数中，检测到的建筑变形面积总和之间的差值数据进行处理，分析测量方法的稳定性。另外，以对同一高层建筑进行变形测量时的耗时长短，评价测量方法的测量效率。综合对以上三个测量方法的评测指标数据的分析，得出最终的实验结论。

3.2构建筑物沉降测量系统与人工沉降监测数据对比分析

为评估构建筑物沉降测量系统的测量准确性，在系统监测期间，采用传统人工测量方法对预应力环廊进行同步监测，以便进行比较分析。对比两方案的数据分析结果，人工监测数据与沉降测量系统对各监测点的监测数据都随时间呈现相同变化趋势，2种方法的监测数据的变化量基本一致。试验期间，最大的变化量出现在安全壳整体打压试验最高压力平台的201监测点，测量结果为0.21mm。

3.3监测技术

超高层钢结构监测技术主要包括传感器技术、数据采集技术、数据处理技术和模型分析技术。其中，传感器技术主要用于测量物理量，如位移、应变、应力、温度等；数据采集技术主要用于将传感器测量的数据采集到计算机中；数据处理技术主要用于对采集的数据进行处理、分析和判断；模型分析技术主要用于对超高层钢结构进行建模和分析。超高层钢结构的监测是一项重要的工作，对于保障建筑的安全具有重要的意义。随着监测技术的不断发展和完善，超高层钢结构的监测将会更加精准、可靠。

3.4系统应用过程的影响因素

因系统传感器采集原理，构建筑物沉降测量系统在现场监测过程中，会受到气压、温度、外界震动和液体蒸发等外界因素的影响。因预应力环廊为已竣工建筑的内部环境，且为地下结构，试验温度基本恒定，测量环境内无通风设施，各监测点间气压影响因素可忽略，同时安全壳整体打压试验监测时间短，也为降低外界因素影响提供条件。相比以往监测应用场景，构建筑物沉降测量系统在该工况下适用性更高，影响因素更少，但在应用过程应考虑作业期间其他作业人员对系统的误碰风险，并采取相应保护提醒措施。

3.5温度变化监测

超高层建筑由于高度较高，结构多样，受到阳光照射的方向也不同，因此会出现大面积的温度差异。因此，需要对建筑物内部和外部的温度进行监测，以便调节空调、采取遮阳等措施。综上所述，超高层建筑的测量监测把控重点涉及建筑物的形变、地基沉降、环境污染、风荷载和温度变化等方面，这些都是保障建筑物安全的重要因素。

结语

综上所述，高层建筑物的沉降测量已成为全社会必须关注的问题。高层建筑物在施工阶段随着荷载的增加对建筑物的基本稳定产生影响，容易导致沉降不均匀问题，严重时会导致高层建筑物倾斜或裂缝现象，影响高层建筑物的建设和使用安全，因此，我们必须对高层建筑物进行沉降测量，全面掌握了解高层建筑物的沉降情况，及时发现高层建筑物存在的安全隐患，为消除安全隐患提供准确、翔实的测量数据。

参考文献

[1]唐均.沉降观测在高层建筑物变形监测中的应用探讨[J].房地产世界,2021,20:132-133+142.

[2]杨敏,楼晓明,熊巨华.软土地区的基础沉降问题与对策[J].上海建设科技,2000,4:16-18.

[3]冯谨松.沉降观测在高层建筑物变形监测中的应用[J].冶金管理,2020,9:80-81.