浅谈建（构）筑物的变形观测

于海超

【摘 要】本文陈述了建（构）筑物变形的原因、变形观测的目的、内容、方法、原则、过程。提出观测等级以及观测的要求，变形网的数据分析内容。

【关键词】变形观测；沉降测量；观测周期；精度分析

0 绪论

随着工业化大生产的发展，工程规模变大，费用提高，相关要求也越来越精密，随之变形观测技术的理论、方法和相关仪器得到快速发展。

1 变形观测的内容与目的

变形观测是利用测量仪器、采用相应方法对变形物体的变形现象进行观测，并确定各种因素作用下变形物体的形状及位置变化的空间状态和时间特征。通过研究这些资料可以监视地表变形和建筑物的运营状况。分析建筑物在各种应力作用下是否安全，其成果也是验证设计理论和检验施工质量的重要参考，提供设计及修改所需的经验数据，以便及时发现问题并采取措施，避免不必要的财产损失及人员的伤亡。

2 变形的原因

引发建（构）筑物发生形变的原因一方面是自然的原因，季节引发的规律温度变化、地质条件、土壤性质、地表发生变形；另外建（构）筑物本身的荷载也会引发建（构）筑物的形变、下沉；建（构）筑物本身从设计到运营使用的各个阶段由于各种不合理的方法、因素也会使之发生形变。

3 沉降的精度、等级和方法

3.1 沉降观测的精度

由于建筑物一般的沉降量很小。如果观测精度不高，就不能正确的反映沉降的规律。因此沉降观测的精度要求，决定于预计沉降量的大小。沉降观测是为了保证建（构）筑物的安全，沉降量的中误差应小于允许变形值的1/10～1/20，这样才能保证观测精度，从而达到观测的目的。

建筑物沉降观测精度等级一级施测要求，视距不大于15m，每站前后视距差不大于0.5m，累计前后视距差不大于1m，环线测站数小于16站；计算值限差基、辅分划读数小于0.15mm，基、辅分划所测高差之差应小于0.2mm，两次仪器高的基、辅高差平均值之差应小于0.20mm。二级施测要求，视距不大于20m，每站前后视距差不大于1.5m，累积前后视距差不大于3.0m，环线测站数n小于18站；计算值限差基、辅分划读数差应小于0.15mm，基、辅分划所测高差之差应小于0.35mm。三级施测要求，视距不大于30m，每站前后视距差不大于2.0m，累积前后视距差不大于3.0m，环线测站数n小于38站；计算值限差基、辅分划读数差应小于0.3mm，基、辅分划所测高差之差应小于0.5mm。

3.2 沉降观测的等级

沉降观测等级的选用，视工程情况而定，应就有关的选用条件及施测要点而定。选用一级条件，水准基点首次联测或因其高程有问题需校测、重要工程或有特殊要求的科研工程、观测点成果反常，发生不均匀沉降、裂缝或安全问题；选用二级条件，一般工程，沉降量在5mm以内者、当精度符合要求的重要工程或科研工程的中间观测；选用三级条件，沉降量在5-20mm的一般工程、当精度符合于要求的一般工程的中间观测；选用四级条件，沉降量在5-20mm的一般工程、当精度符合于要求的一般工程的中间观测；选用五级的条件，地质土质松软沉降量在20mm以上的工程、精度要求较低的工程。

4 基准点与观测点的确定与埋设

选取基准点，需依据指定的方案以及布网的网形选取。一般建（构）筑物附近应布设三个基准点，基准点均匀布设建筑物周围，相距不宜太近、太远，以50m至100m间的范围为宜，便于基准点的联测、检核等相关要求。基准点的埋设要保证基准点点位稳定以及长期保存，可利用存在的稳定性较好的埋石点，也可在测区内选取基础稳定建（构）筑物墙角上设置基准点。水准基点标石埋设要稳固耐久，且保证垂直方向的稳定，底部埋设在冻土层以下，并浇灌混凝土基础。

观测点的选取，参考建筑物的材质、外形、结构等特点；当地的自然条件、气候特点、地质条件等因素综合考虑，数量、距离、以及基准点与观测点的联测达到规范、设计的要求。根据经验观测点设在最能反映建筑物变化的地方，如建筑物外形拐角点、荷载较大的点、建筑物衔接处、地质条件不同地方。如观测点可设在建筑物的承重墙上，每个观测点以10到20m之间为宜，沉降缝等必要的地方要增设点位。

5 基准点与观测点的外业观测

5.1 精度的确定

沉降测量比一般的水准测量精度要高，建筑物变形量都很小，如果观测的精度要求低就很难反映出建筑物的沉降规律。因此，在观测时要根据预计的沉降量和目的来确定观测的仪器、等级、精度。但在测量中不可以单纯的追求高精度而随意的提高观测的等级和仪器，要采用合理配套的仪器，才能保证作业速度、精度。

5.2 时间、频率的要求

沉降观测的时间、观测频率设定要反映出建筑物变形的规律特点。例如建筑物的沉降观测可根据建筑物的建筑施工到运营管理阶段的不同，由高频率观测到低频率观测逐步展开，在每个阶段可设定固定的时间为观测周期，也可按建筑物施工段的情况进行增减观测，采用哪种方式、方法都必须达到规范设计的要求。

5.3 外业施测

外业施测的过程中要保证每个观测周期观测条件基本一致，避免大风、观测段温差变化较大、强光等外界环境干扰；每个观测周期采用同一台设备施测，定期对设备、及其附属设备进行鉴定、维护，保证仪器稳定；采用相同观测人员进行观测也很必要，每个人的技能水平，操作习惯不尽相同，这样可以避免人员方面带来的误差；每个棱镜常数不同，要保证每个观测周期每个棱镜摆放的位置要固定、采用固定的观测路线、每次操作程序要固定，尽量减少观测误差的不定性，使得所测沉降量更能反映真实情况。

6 水准基点精度分析

如果水准基点的精度较低，会对沉降观测点造成很严重的影响，所以要对水准基点进行精度分析。为了解水准基点的测量精度对沉降点精度影响的严重性，可以采用同一组沉降观测数据和不同的基准可以得到不同单位权中误差和高程中误差。可把两次与已知水准点联测的高程以及两次联测的高程的平均值分别作为水准基点的起算高程，通过间接平差的程序可以得到各次的单位权中误差，以及各沉降观测点的平差后高程中误差.根据公式单位权中误差为：

在数据处理的过程中数据非常多，公式计算较复杂，可以采用计算机程序完成，这样简化数据分析的过程，减轻了工作量，减少参与工作的人员，更重要的是节省了时间，提高了计算准确率，这是新时期科学技术与变形观测技术的完美融合，将变形观测提到了一个新的领域平台，引领变形观测的发展。

7 结束语

变形观测是建（构）筑物在施工、运营过程中不可或缺的工作，不仅关系到建筑质量，更关系到建筑物的安全。对变形观测的认识要重视。在变形观测过程中必须按规范和设计要求认真操作，严格把关。

[责任编辑：张涛]