乌江大厦及乌江水电高层住宅楼主体建筑物变形监测设计

梁畯 唐子昂

摘要：乌江大厦和乌江水电高层住宅楼属于超高层建筑物，且建筑物附近的地面上出现明显的沉降及涌水现象，故拟定采用几何水准测量对建筑物基础面进行沉降监测，采用GNSS监测系统对建筑物屋顶面进行水平位移监测。通过合理布控测点位置，优化几何水准测量线路，优化监测周期，对建筑物的变形进行有效监测，为进一步对建筑物的变形分析提供数据依据，以便掌握乌江水电高层住宅楼工程结构及其基础的运行性态。

关键词：几何水准GNSS；监测系统水平位移

一、工程概述

乌江大厦工程于1995年6月开工，1997年1月13日主体结构工程封顶。乌江大厦占地面积5233，总建筑面积为31550，结构为现浇钢筋混凝土框筒体系，楼板为全现浇混凝土板。

乌江水电高层住宅楼工程于2003年7月正式开工，并于2005年7月竣工。该住宅楼位于乌江大厦西侧（相距约20m），占地面积6100，总建筑面积31710，结构为框支剪力墙结构。

2015年8月在乌江水电高层住宅楼正门左侧发现一处明显的沉降现象，沉降范围为0.3×0.3×1.5m（长×宽×深），同時在乌江大厦后门左侧发现一处明显的沉降现象，沉降范围大致为1.2×0.8×1.5m（长×宽×深），暴雨时曾出现过“冒水”现象。考虑乌江大厦与乌江水电高层住宅楼均属于高层建筑物及其可能存在安全隐患，故故拟定方案对其建筑物结构及其基础的变形情况进行监测，以便掌握乌江水电高层住宅楼工程结构及其基础的运行性态。

二、变形监测设计

变形监测拟定采用几何水准测量对建筑物基础面进行垂直位移监测，采用GNSS监测系统对建筑物屋顶面进行水平位移监测，同时辅以人工巡查的方式进行监测。

（一）垂直位移监测设计

结合现场实际情况拟定所属两栋建筑物的垂直位移监测为几何水准测量方式，即在乌江大厦与乌江水电高层住宅楼地下一层停车场的连接通道上设置3个高程工作基点，同时在两栋大楼的构造柱上布置36个水准标点，形成两条闭合的水准测量路线，测量等级采用一等几何水准。

高程基准点：选定最近的城市高程基准点（甲秀楼旁）进行联测。

高程工作基点：由于乌江水电高层住宅楼属于框支剪力墙结构，乌江大厦属于现浇钢筋混凝土框筒体系结构，两栋大楼底层四周受裙房及装饰面砖等方面的遮挡，无法对主体建筑物进行沉降监测点的布置，经过仔细研究现场情况，拟在地下一层的主要结构柱上进行沉降监测点的布置，故将高程工作基点选择在乌江大厦与乌江水电高层住宅楼地下一层停车场的连接通道上（连接通道以下无建筑物和设备，且为未开挖过的原始地层），在其通道内设置三个高程工作基点，呈等边三角形布置，且三个高程工作基点均靠近通道边墙进行布置。高程工作基点均采用深埋双金属管水准标石的结构形式。

水准标点：拟在乌江水电高层住宅楼地下一层的主要构造柱上进行沉降监测点的布置，即在电梯井的四个角点和塔楼的东、西、南、北四个方向（每个方向布置2个或2个以上监测点）的构造柱上设置监测沉降的水准标点。

（二）水平位移监测设计

由于受所属工程建筑物的布局及周边环境的限制，传统的监测手段不仅难以实施和劳动强度大，而且不能实现自动化监测。采用GNSS定位技术、不需要通视，可全天候工作。具体的实施方案如下：

（1）在所属两栋建筑物楼顶建立GNSS监测站，同时在距离建筑物1.0km的范围内选择搜星条件较好（周边建筑较少，卫星截止高度角保持在15°为宜，远离大型干扰源和反射源等）且处于稳定区域的地点建立GNSS基准站。

（2）基准站的选择。GNSS监测系统中，基准站是整个系统的核心，也是起算的依据，所以基准站必须选择在搜星条件好、干扰小，且稳定的地方。通过现场踏勘，拟定满足条件的基准点位置。

（3）监测点的布置。根据所属工程建筑物楼顶的几何情况，选择具有代表意义的位置布设监测点，测点尽量布置楼房重要受力的柱子顶部，要求架设高度在1.5米左右，能有效的消除多路径带来的误差。

（4）设备选型。拟选择徕卡GMX902 GG接收机+天线。徕卡GMX902是全球首款专门用于监测用途的高精度双星GNSS接收机。

（5）数据通信传输系统。采用基于GPRS/CDMA的无线数据终端（DTU）进行数据传输。

（6）楼顶就近采用专用电缆给设备进行供电。

（7）数据解算分析处理软件平台选择徕卡GeoMoS。其主要的适用功能有：站点图的生成、纵向位移分析、变形速率分析、矢量分析、高程位移分析、横向位移分析、监测报告和原始数据等。

三、变形监测及成果整理

（1）绝对高程引测。以甲秀楼旁的高程基准点构建高程控制网，对工作基点进行联测。

（2）水准网基准值测定与取定。待全部的高程工作基点和水准标点埋设稳定（7d）后，选取连续独立施测且成果合格的两次沉降位移测值的平均值作为所属各类水准标点的基准值。以此基准值计算、整理、分析和评判所属工程结构及基础的沉降变形性态。

（3）监测期限。根据公司首次审查会议的要求，按照三年考虑。三年后暂停沉降监测，若GNSS系统能正常运行，则让其在生命周期内继续采集数据，积累连续的监测数据，方便再次出现异常时有数据可用。

（4）对于所属水准测量记录、计算及分析结果，应进行两级检查；检查验收情况应形成记录，并进行归档。

（5）建筑变形测量在完成记录检查、平差计算和数据处理分析后，应按相关的规定进行成果的整理，即：记录手簿的内容应完整、齐全；平差计算过程及成果、图表和各种检验、分析资料应完整、清晰；使用的图式符号应规格统一、注记清楚。

（6）在变形监测过程中，当某期监测点变形量出现异常变化时，应分析原因，在排除监测本身错误的前提下，应及时对测点的稳定性进行检验分析。

（7）对各周期监测过程中发现的相邻监测点高差变动迹象、地质地貌异常、附近建筑基础和墙体裂缝等情况，应做好记录，并画草图。

四、结束语

由于乌江大厦及乌江水电高层住宅楼属于超高层建筑，尽管已投运近二十年或十余年，但由于工程竣工后均没有开展相关的监测工作，加上在施工期间使用的监测点已被掩埋或受损，导致所属工程竣工后何时进入稳定阶段无法推定。故实施本项目的变形监测工作，确保所属工程的安全和稳定运行，若在后续的监测中发现异常的垂直位移或水平位移，建议委托具备相应资质的建筑检测单位对所属工程的结构及基础等进行检测，防止工程建筑物及基础带病工作，同时防患于未然。

（作者单位：贵州乌江水电开发有限责任公司东风发电厂1

中国水利水电第十二工程局有限公司施工科学研究院2）