建筑物变形监测在工程中的应用与分析

建筑物变形监测在工程中的应用与分析

沈基武

广东省地质局第五地质大队

摘要：建筑物变形原因有两种，其一是自然条件，如水文地质、工程地质、土壤性质。其二是建筑物自身原因，如结构、动荷载、型式，变形监测可以结合建筑变形原因作出有效、正确的判定，及时掌握建筑变形规律，并对变形原因加以分析和解决，保证建筑项目施工的质量和安全性。本文对建筑物变形监测在工程中的应用进行分析，以供参考。

关键词：建筑物；变形监测；应用分析

引言

随着建筑物趋于高层化，高层建筑具备基坑大、基坑深的特点，会给高层建筑造成安全隐患。因此为确保高层建筑的结构稳定，保证施工安全，必需对基坑工程进行变形监测。通过变形监测，掌握高层建筑基坑工程变形规律，寻找引起基坑变形的原因，对项目可能遇到的灾害性问题进行有效性防治，提升建筑物的安全性和稳定性。

1深基坑临近建筑物施工的研究背景

深基坑工程是典型的三维动态工程，受土体的地区成因、各向异性及深基坑临近建筑物等因素的影响，很难寻找到理想的物理和数学模型来模拟深基坑土体强度和变形全过程变化性能;而且，工程勘察报告采用土体室内土工试验参数进行的常规正分析难以客观反映深基坑土体强度和变形。因此，引用一种反分析的深基坑明挖法施工优化控制的方法，即利用现场监测点的变形特征，来反分析土体变形机理，作为深基坑研究、设计及施工中进行正分析深基坑变形预测的依据，这是一种“现场量测定量、时空理论分析、优化方法控制、模糊理论预测”的深基坑明挖法施工控制的优化方法。

2导致基坑开挖变形的原因

对于深基坑的施工来说，在开挖的过程中，由于对原始的土层进行了大面积和大工程量的破坏，使得原始土层的平衡被打破，在维护墙的两侧产生了不同程度的应力。在施工后土层需要重塑应力平衡，因此就会导致土层向墙外进行水平上的位移，而土层为了弥补水平位移所产生的缝隙就会发生地表的沉降。在目前的施工过程中，地表沉降的形式主要有两种，一种是抛物线分布的地表沉降，这种地表沉降类型主要是在一些深度不深，但是发挥着非常重要的基坑内产生。这些基坑在施工过程中对于周围的围护结构要求非常高，因此支护结构进入土层的深度也较深，所以在施工后维护顶部和底部的位移较小，所以就就会形成类似于抛物线的地表类沉降。另一种是三角形分布形式的地表沉降，这种地表沉降主要是在一些深度较浅安全性较小的基坑中产生，这是由于安全性较小，所以支护结构不会过深，因此在移除支护结构时导致水平位移较大，所以就形成了三角形分布的地表沉降。

3监测方法

3.1基准网联测

（1）水平位移基准网测量基准点标石、标志埋设后，达到稳定后开始观测。稳定期15d后开始观测。平面控制网采用独立坐标系，测量采用全站仪（徕卡TS11），采用边角测量法按二等观测等级要求测量。其测量技术要求符合《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）中相关规定。（2）竖向位移基准网测量本次高程控制网采用独立高程系，使用电子水准仪（徕卡DNA03）配一对2m铟钢精密条码尺，按二等沉降观测技术要求测量，技术要求符合《建筑变形测量规范》（JGJ8-2016）中相关规定。

3.2水平位移监测

使用全站仪（徕卡TS11）采用坐标法测量：在基坑围护边的两端远处各选定一个稳固基准点K2、K3，用全站仪测出其坐标，以K3为测站点、K2为定向点，测得各监测点的初始坐标X0、Y0，监测点本次Xi、Yi与初始值X0、Y0的差值即为该点X、Y累计位移量。以上无论是平面监测网、竖向监测网的建立，还是平面观测点、竖向观测点的观测，自始至终都使用同样的仪器设备、相同的作业人员、相同的作业方法。

4基准点、工作基点布设

在基坑东侧，在距离基坑30m外不受施工影响的稳定区域，沿千峰南路从南到北每隔100m布设1个基准点，共布设3个基准点（K1~K3）；在基坑西侧，在距离基坑30m外不受施工影响的稳定区域，在地表从南到北每隔100m布设1个基准点，共布设3个基准点（K4~K6）。在基准点采用洛阳铲挖直径约200mm、深度为1.5m的孔，然后将长度为2m的Φ16钢筋打入孔内，并用C20混凝土进行浇筑，钢筋顶部高出地面约10cm，并砌砖保护。本次水平位移与竖向位移监测基准点，二者共用。

5建筑物变形监测在工程中的应用

（1）地表沉降监测范围。地表监测可以测量建筑沉降、土层沉降、基坑回弹等结构化沉降过程，实际的操作方法可以结合《工程测量规范》、《建筑变形测量规范》实现。地表监测可以通过使用全站仪和水准仪实现完成测量，沉降基准点应大于4个，工作基点与基准点之间需要形成复合线路和闭合环构成的结网点，地表变形监测实际是对是建筑所在地表间相对位移、绝对位移、沉降情况的监测。（2）监测方法及结果。其一，自动伸缩地表变形监测。此设备可以测量建筑沉降和滑坡变形的过程，相较于其他监测手法具有价格低、精度大、安装便利、不受外界条件影响的优势。其二，GPS地表变形监测。全球定位监测系统通过无线电进行空间导航，将距离作为测量单位，通过测量卫星之间的距离定位设备位置，GPS地表监测方法相较于测绘技术实现了大范围测量，将精度控制在厘米单位。其三，分布地表变形监测。此监测方法主要是利用光纤传感器，经过光纤传输路径得到的外部信号并对光纤光波进行传感，产生信息调制谱带，经过特殊的检测设备获得信号值和滑坡分布，由传感光纤、激光光源、检测单元构成。这些监测方法应结合建筑滑坡与沉降特征进行检测，选择科学经济的监测方法。该建筑于2017年8月至2018年8月进行地表累计沉降监测，监测次数为10次，平均一个月监测次数是一次，同时地表沉降变化呈台阶状增长趋势，监测期间沉降速率呈震荡状态，在2018年5月到2018年6月沉降速率明显提升，接着迅速降低，体现沉降变化规律与建筑沉降速率密切相关，说明建筑沉降与填土沉降相关。

6深基坑变形的控制措施

为了减小基坑施工对建筑物所带来的影响，应当注意以下几点内容。（1）在施工前根据工程的特点以及周边环境水文等条件内容进行具体的分析研究，选择适合该工程的支护方式和开挖方式进行施工。（2）另外对施工的支护结构进行安全性检验，在不影响工程造价的同时提高支护结构的安全稳定性和强度，这样才能够保障整体施工的稳定进行，提高施工质量。（3）在施工的过程中，要做到开槽就支撑、先支撑后开挖、分层进行开挖、严禁超挖的现象发生。（4）在开挖过程中要架设钢支撑，并且钢支撑的架设时间要及时。（5）对维护墙围护桩等支护结构的入土深度进行严格的控制，尽量避免对底部的影响。（6）对工序和工期进行合理的安排和规划

结束语

建筑变形与填方区的分布情况相关，同时建筑倾斜方向受填土厚度、沉降情况使用影响，在工程建设后期建筑物与地表会发生沉降但会逐渐减轻。因此结合沉降规律与经验可以得出，建筑沉降产生的总倾斜值满足控制值的2.5%，可以通过裂缝修补减少沉降问题，保证现场的持续监测，以提升建筑建设质量。

参考文献

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