如何做好高层建筑变形观测及竣工测量

卢卫东

摘要：在高层建筑施工过程中要以安全生产为重，预防为主，在施工过程中加强建筑变形观测，特别是沉降观测，辅助进行倾斜和位移观测。高层建筑的竣工测量工作不仅是对建筑施工单位质量的检验，更具有一定的法律意义，所以竣工测量的工作人员尤其是总负责人必须予以高度重视，这样才能保证建筑物的安全，同时可以提高企业的综合效益。

关键词：建筑；变形观测；沉降观测；竣工测量

前言

随着城市建设的快速发展，高层建筑的不断增加，以及建筑过程中受到的各方面因素的影响作用，建筑变形观测越来越引起各个部门广泛的关注。由于我国地区发展的不平衡，造成这项工作发展的不平衡，各个城市开展的变形观测工作也不尽相同，从而使得某些建筑在施工时由于缺少必要的监测手段而造成损失。为了满足建筑安全、适用、耐久等功能的要求，我们在建筑物的施工过程中需要对建筑物进行变形观测。在建筑工程中竣工测量的结果可以为工程的竣工验收和等级评估提供有效的参考依据，也可以作为城市建筑工程的维护工作的原始资料来作为留档。因此，如何做好建筑变形观测及竣工测量是一项必要的工作.

1高层建筑变形观测的必要性

高层建筑的变形普遍认为由外界条件的影响和结构本身的原因构成。外界条件包括建筑物所处外界环境条件，如地质条件、水文条件、岩土特性、气候条件和地下水情况等都会引起建筑物的变形。地质条件不匀会引起建筑物的不均匀沉陷，使其发生倾斜，出现楼歪歪现象；建在土基上的建筑物，由于土基的塑性变形和建筑物的自重而引起竖向沉陷变形；地下水的冻融变化会引起建筑物的规律变形。结构本身的原因包括建筑物自重、结构特征、形式以及外部动荷载的作用。此外，人类的工程活动如地下矿藏的开采、地下工程的开挖、地下水的过度使用等都会使其产生变形，甚至破坏。引起上述变形的原因可以是单一原因所致，也可能是几种原因相互作用所致，各种原因是相互联系相互影响的。工程建筑物的兴建必定要扰动原有地基，改变原有地面的状态，这就必然会引起地基及周围地层的变形；相反，建筑物本身和基础也会由于地基的变形和外部荷载的作用而产生变形。

2变形观测的内容

工程建筑变形包括表示某一期间内的变形值的静态变形和表示在外力影响下某个时刻瞬时变形的动态变形。变形观测的具体内容，由建筑物的性质与地基基础情况来确定。观测内容要求有明确的目的性，突出重点，兼顾全面，以便正确反映出建筑物的变形情况，达到监视建筑物的施工过程、安全运营、变形规律的目的。

（1）工业与民用建筑物：对于基础来说主要监测内容是不均匀沉陷；对于建筑物本身来说，则主要监测倾斜与裂缝的发生。对于工业设施、科学试验设施与军事设施中的各种工艺设备、基础等，其主要观测内容是水平位移和垂直位移；对于高大的塔式建筑物和高层房屋，还应观测动态变形如瞬时变形、可逆变形和扭转等。

（2）圬工构造物：如土石大坝观测项目主要为水平位移、垂直位移、渗透浸润线以及裂缝观测等。

（3）钢筋混凝土建筑物：以混凝土重力坝为例，其主要观测项目为垂直位移、水平位移以及伸缩缝的变形观测。以上监测内容都为外部变形观测，即用测量的方法求出建筑物外形在空间位置方面的变化。此外，由于混凝土坝是一种大型水工建筑物，设计理论复杂，其安全危险性影响很大，除了观测其外形的变化之外，还要通过内部观测了解其结构内部的情况，例如混凝土应力，钢筋应力，温度等。它一般是将电学仪器埋设在坝体内部，以电缆传输数据，定期进行观测。

3变形观测的特点

与一般工程测量相比，变形观测具有以下特点：

（1）变形观测属于安全监测，有内部观测和外部观测两方面。内部观测内容有建构筑物的内部应力、温度变化的测量，动力特性等，一般不由测量工作者完成。外部变形观测的内容主要有沉降观测、位移观测、倾斜观测、裂缝观测和挠度观测等。内部观测与外部观测之间有着密切的联系，应同时进行，以便在资料分析时可以互相验证和补充。

（2）观测精度要求高。由于变形观测结果直接关系到對建构筑物的安全稳定性做出正确判断，影响对变形原因和变形规律的正确分析，因此，和其他测量工作相比，变形观测必须具有很高的精度。这就需要使用精密水准仪（S1、S05）、精密经纬仪（J2、J1）配合精密测量的方法进行观测。

（3）观测具有时效性：各项观测的首次观测必须按时进行，初始数据不完整，以后的数据就没有对比性，从而使整个观测失去意义。其他周期性的复测，也必须根据工程进度按时进行，找出变形和时间的对应关系，得到准确的变形过程及变形量。

（4）重复观测：变形大多不是一蹴而就的，都有个随时间而发展的过程，所以变形观测就需要周期性地对观测点进行重复观测，计算出建构筑物上同一观测点在两个观测周期间的坐标和高程的变化量。

（5）观测成果要可靠、资料要完整：为了进行变形资料的整理分析，得到符合实际情况的结论，必须是以变形观测资料的可靠性、完整性为前提，实事求是，科学合理。否则整个变形观测就失去了意义。

（6）严密的数据处理：建筑物的变形量一般变化缓慢且数值变化较小，甚至难以与观测误差区分开来；观测过程中的意外影响也会存在，变异大的数据要考虑发生原因决定是否保留。同时，大量重复观测使原始数据增多，要从大量观测数据中保留正确的数据剔除错误数据从而获得精确的变形信息，必须采用严密的数据处理方法。

4高层建筑竣工测量的质量控制

4.1竣工测量准入机制

竣工测量包括基础测绘和规划信息采集两方面，图面信息表达方式有严格要求，要求测量人员不但要具备基础测绘能力，还要充分了解规划验收用图要求。必须是经过竣工测量技术培训、有从业资格的人员才允许进行竣工测量，并尽量固定一支精通竣工测量工作的队伍。

4.2测量内容

竣工测量涉及内容较多，主要包括1：500数字化测图（用于确定建筑工程各部分的平面位置、面积、形状和间距等）、建筑高度测量、室内地坪高程测量等，且每项测量所使用的仪器与测量方法不同，对测量人员提出了更高的要求。

（1）数字化测图

竣工测量应保证起算控制点精度，起算控制点应为I级导线以上等级控制点，利用支导线法加测控制点时，应进行校核，且支导线发展次数不得大于三次，对于某些大型工程应布设导线。竣工测量时必须采集原有地物点坐标进行检核。

目前，竣工测量多执行《城市测量规范》，规定1：500比例尺地形图地物点中误差实地小于等于±25cm，相邻地物点间距中误差实地小于等于±20cm，难以满足竣工测量要求。竣工测量中将地物根据其重要性分类，并适用不同的精度，是可行且合适的。可以将地物分

成三类：主要建筑物，次要建筑物和其他地形、地物。竣工测量的主体是竣工建筑物，其碎部点测量精度应提高到图根点精度：即±5cm；其他地形、地物不作为竣工验收的主体，满足1∶500比例尺数字化地形图测量精度即可；次要建筑物重要性介于竣工建筑物和配套设施之间，精度定于两者之间较为合适。如果次要建筑物中涉及与验收建筑物有退缩尺寸要求的，精度应与验收建筑物相同。

（2）建筑物高度测量

建筑物高度测量一般采用钢尺丈量、手持测距仪测量或全站仪悬高测量方式测定，条件允许时可以采用免棱镜全站仪直接测量。同一建筑有不同高度应分别测量，每栋建筑高度由本栋建筑主入口地坪为基准起算。测量时应该注意区分平屋面建筑、有女儿墙的建筑、坡屋面建筑、含地下建筑物的建筑等情况。

（3）室内地坪高程测量

室内地坪高程大多使用全站仪测量。为保证精度，应该使用四等水准进行测量，且至少测量两处室内地坪高度。使用全站仪三角高程测量时，应该注意检核。

（4）建筑物周边关系测量

竣工测量应测量竣工建筑物与相邻建筑物的平面位置关系，以及竣工建筑物与用地红线、道路红线、绿地规划绿线等规划控制线的退让关系。

4.3竣工验收平面图的制作

竣工验收平面图以竣工地形图为底图，保留验收建筑物、与退缩距离有关的建筑物、规划道路和各种退缩依据，删除其他地形地物。参照放线图、用地红线图、总平面图标注相关的退缩尺寸。通常的做法如下。

（1）按适当比例绘制，标注的建筑物尺寸应有代表性，对于建筑物内部（非首层）比较复杂且不涉及间距要求的短边，可适当取舍。

（2）除标注总长和总宽外，对于图形较复杂的建筑物，按清晰明了的原则，可适当省略一些非重要尺寸，标注分部建筑总长度。

（3）若阳台尺寸与竣工图一致，不需标注尺寸，只需在备注栏注明。

（4）若规划道路在报建审批后进行了调整，将调整前、调整后的规划道路一并表示，用不同颜色区分，并在附注中说明。退缩间距按调整前的规划道路间距填写，保证建筑物与退缩参照物的一致性。

（5）退缩间距标注位置与报建四至图、放线退缩间距标注位置应一致，退缩的参照物亦应一致，不满足报建四至退缩要求的数据用红色表示，满足的用黑色表示。

（6）若地下室边线与首层边线、首层边线与塔楼、塔楼与塔楼之间的位置关系无法判断，应适当加注间距，以确定相互位置关系。

（7）对可能不平行的建筑，应在两端加注间距。

4.4成果评定

竣工测量成果以小组为单位，根据质量等级标准进行质量评定。采用缺陷扣分法进行评定，不合格的产品应分析原因，找出对策。由于竣工测量一般面积较小，一个项目的统计数据不符合统计规律。当竣工测量项目达到一定数量时，以小组为单位进行数据统计，利用以下数学模型评定该时期的作业质量。

R1×4=P1×N·SN×4

其中：R代表总体质量情况的结果矩阵，即成果优、良、合格、不合格的比率；

P代表各统计分类项目的权重矩阵；

S代表各统计分类项目的统计结果矩阵。根据最大隶属原则，确定该时期内，某小组的作业质量。

5竣工测量应注意的问题

（1）测量范围

竣工测量时需测量与四至位置相关的地物。竣工建筑物与周边建筑无间距要求且周边有围墙的，应测绘至围墙；无围墙的，无论竣工建筑物与周边建筑有无间距要求，都应测至竣工建筑物主要朝向25m内第一排永久性建筑物为止，次要朝向应测至15m内永久性建筑物为止。竣工建筑与周边建筑有间距要求或退让关系的，应测绘至相关建筑结束为止；竣工建筑周边已建道路，应将本次竣工地形测绘所涉及的图幅范围内道路测绘完整。

（2）统一坐标系

建筑工程从征地、设计到建设完成，先后经过多个部门的多次测量工作。由于历史原因，各部门采取的坐标系统有所不同，而竣工测量要求将前期成果综合，因此，在工程建设过程中，应该统一坐标系。

（3）成果应用

城市地形图一般采取定期更新的方法，竣工测量内容与地形图修补测有很大的相关性，可以使用竣工测量成果进行地形图更新。竣工测量和地形修补测的用途及技术标准不同，一套成果无法满足两者要求。若竣工测量成果用于地形图更新，应在竣工测量技术设计书中涵盖地形图更新的技术要求，外业数据采集尽可能翔实，内业成图时分别考慮两者要求，以满足不同用途的需要。

6结语

变形观测是建筑物施工和竣工验收中的一项重要内容，也是运营过程中的一项重要工作，特别是对于高层建筑物及大型工程，必须进行长期的变形观测。高层建筑的基础开挖到工程竣工后，对高层建筑采取的沉降观测等是在所难免的，目的是确保工程质量、工程进度。另外，对高层建筑的施工、管理、运营各阶段进行施工测量也非常重要，施工测量的主要任务包括变形观测和竣工测量等，希望得到有关部门的重视。

参考文献：

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