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【摘 要】工程建(构)物的种类比较繁多，变形特征也有多种，如沉降、基坑回弹、水平位移倾斜、挠曲、裂缝等。变形观测方法因变形特征不同而异，本文以基坑回弹、沉降及水平位移三种典型的变形为例，对其变形的观测方法进行分析和研究。
【关键词】工程建(构)物;变形监测方法;变形特征
1、前言
由于各种因素的影响,工程建筑物及其设备的运营过程中,都会产生变形。这种变形在一定限度内,应认为是正常的现象,但如果超过了规定的限度,就会影响建筑物的正常使用,严重时还会影響建筑物的安全,给国家财产造成重大损失。因此在工程建筑物的施工和运营期间,必须对它们进行监视观测,即变形观测。通过变形观测,取得第一手的资料,可以监视工程建筑物的状态变化和工作情况,在发现不正常现象时,应及时分析原因,采取措施,防止事故的发生,改善运营方式,以保证安全。
2、基坑回弹观测方法分析
深埋大型基础在基坑开挖后，由于基坑上面的荷重被卸除，基坑地面(地基)隆起，称为基坑回弹。回弹量取决于土层类型，一般土层和软土层回弹量稍大，砾砂岩层回弹量稍小，弱风化岩更小，而基岩层基本不回弹。基坑回弹观测的目的就是测定基坑开挖后的回弹量，为改进基础设计、确定室内地坪的适宜标高提供重要资料。
基坑回弹监测通常采用几何水准测量法。首先在待开挖的基坑中预先埋设回弹监测标志，在基坑开挖前、后分别进行水准测量，测出布设在基坑底面各测标的高差变化，从而得出回弹标志的变形量。观测次数应不少于3次，第一次在基坑开挖之前，第二次在基坑挖好之后，第三次在浇注基础混凝土之前。
基坑开挖前的回弹监测一般是逐点进行的。在观测前首先应在标有建筑物位置的场地平面图上布设好测点位置，在现场进行放样，并测出每个测点的相对坐标和地面标高，以便于计算各回弹标志的埋设深度和开挖后便于寻找测点位置。由于测点深埋地下，实施监测就比较复杂，且对最终成果精度影响较大，是整个回弹监测的关键。通常采用的方法有辅助杆法和钢尺法。辅助杆法适用于较浅基坑。钢尺法又可分为钢尺悬吊挂钩法(简称挂钩法)和钢尺配挂电磁锤法或电磁探头法，前者一般适用于中等深度基坑，后者适用于较深基坑。其观测步骤如下：
(1)钻孔。采用小口径工程钻机按标定点位钻孔，孔深控制在基坑底设计标高下20cm左右。
(2)埋标。卸去钻头，安上回弹标志下至孔底，采用重锤击人法把测标打人土中。要使标志圆盘与孔底土充分接触，并使回弹标志顶部低于基坑底面标高20cm左右，以防止基坑开挖时标志被破坏。
(3)安置辅助杆。用空心钢管将两端封口，顶部加工成半球状，底部焊牢，在顶部侧面安置圆水准器，测定辅助杆的长度并鉴定其线膨胀系数。辅助杆放入孔内的标志上，用套管上的固定螺旋顶紧固定，并使辅助杆上圆水准气泡居中，再在辅助杆上竖立水准尺。
(4)观测。按设定好的水准路线进行观测。观测时应同步测量孔内温度，进行温度改正。观测完毕后，拔出套管和测杆，将孔回填。为了开挖后寻找方便，先用白灰回填，然后再用土填满。
采用钢尺悬吊挂钩法时，把钢尺下到孔底，将钢尺前端铁环挂在回弹标志挂钩上。然后把钢尺绕放一在安于三脚架上的滑轮上，调整钢尺使其稳定垂直后(可借助经纬仪或垂球检校)，即可按二等水准测量要求进行坑底测点的标高测量，同时测记孔内温度。为保证测读结果的质量，可反复脱挂钩3次，进行3次测量读数取其平均数，作为最后结果。
基坑开挖多采用机械方式，为更好地保护回弹标志，开挖宜分阶段进行(控制开挖深度)，在开挖接近坑底设计标高时应留下10cm采用人工开挖，达到预计的坑底标高面并。平整。此时需要根据预先填入的白灰或预先测出的相对坐标，寻找并保护好各测标。为便于后续的高程引测和校核，还需要在基坑底的1～2个拐角处设置临时工作基点。采用基坑开挖前的相同仪器和设备，并以同样的作业方式，把高程传递到基坑底面设置的临时水准基点上。然后以水准基点为后视，在基坑底按二等几何水准测量要求，测量坑底备测点的高程，并计算各回弹标志处的回弹量。
3、沉降观测方法分析
建(构)筑物沉降观测(又称垂直位移监测)主要是指测定建(构)筑物本身的沉降量和差异沉降，以及计算基础的局部倾斜、相对弯曲和挠度值。在对沉降监测点进行观测之前，应对基准控制点和工作基点进行多次联网观测，监视其各点的稳定性，并选择一个最稳定的点作为沉降观测的起算点。在沉降观测进行过程中，也应定期对基准控制网进行监测，确保起算点的可靠性。对沉降监测点进行观测时，应根据观测点与控制点的分布情况组成最佳的施测路线，并绘制水准路线示意图，采用几何水准测量进行观测。由于对沉降监测点的首期观测是计算变形量的起始值，故应连续观测两次取其平均值，以保证成果的准确性。
4、水平位移观测方法分析
建(构)筑物水平位移观测是测定建(构)筑物在平面位置上随时间变化的移动量。观测前，应根据建(构)筑物的形状、大小、荷重以及水平位移的原因和趋向，在现场布设水平位移监测控制网或基准线。大型工程(如水库、水电站等)或有地震前兆的地区，应布设大规模的三角网、导线网等。对单体建(构)筑物或少量建筑，一般可建立少量控制点，采用独立坐标系。对有明显位移方向的监测，可布设与位移方向相垂直的基准线。根据监测对象不同，水平位移监测控制网可分为4个观测精度等级。水平位移观测方法通常采用如下几种方法。
1）测角前方交会法、对于大型工程，影响范围较大，观测点位较多，通常采用测角前方交会法对变形监测点进行定期观测，求定其位移大小、位移方向和变化规律在交会测量时，应注意选取最佳的交会测量图形，且最好采用三点交会法。
2）基准线法当建(构)筑物位移方向明确后，可采用基准线法进行水平位移观测。基准线应通过各位移观测点并与位移方向垂直，基准点应选在位移变形影响范围以外，且应有基准点的监测控制点，以便定期或随时检查基准点位置的准确性。
5、结语
建筑物变形观测有着十分重要的意义,对于重要的大型建筑物或处于特殊地质条件区域内的建筑物,其变形观测要一直持续到建筑物的运营结束。而且要对每次的观测结果进行分析和研究,发现问题及时上报,为业主决策提供准确的资料,以便采取相应措施。
【关键词】工程建(构)物;变形监测方法;变形特征
1、前言
由于各种因素的影响,工程建筑物及其设备的运营过程中,都会产生变形。这种变形在一定限度内,应认为是正常的现象,但如果超过了规定的限度,就会影响建筑物的正常使用,严重时还会影響建筑物的安全,给国家财产造成重大损失。因此在工程建筑物的施工和运营期间,必须对它们进行监视观测,即变形观测。通过变形观测,取得第一手的资料,可以监视工程建筑物的状态变化和工作情况,在发现不正常现象时,应及时分析原因,采取措施,防止事故的发生,改善运营方式,以保证安全。
2、基坑回弹观测方法分析
深埋大型基础在基坑开挖后，由于基坑上面的荷重被卸除，基坑地面(地基)隆起，称为基坑回弹。回弹量取决于土层类型，一般土层和软土层回弹量稍大，砾砂岩层回弹量稍小，弱风化岩更小，而基岩层基本不回弹。基坑回弹观测的目的就是测定基坑开挖后的回弹量，为改进基础设计、确定室内地坪的适宜标高提供重要资料。
基坑回弹监测通常采用几何水准测量法。首先在待开挖的基坑中预先埋设回弹监测标志，在基坑开挖前、后分别进行水准测量，测出布设在基坑底面各测标的高差变化，从而得出回弹标志的变形量。观测次数应不少于3次，第一次在基坑开挖之前，第二次在基坑挖好之后，第三次在浇注基础混凝土之前。
基坑开挖前的回弹监测一般是逐点进行的。在观测前首先应在标有建筑物位置的场地平面图上布设好测点位置，在现场进行放样，并测出每个测点的相对坐标和地面标高，以便于计算各回弹标志的埋设深度和开挖后便于寻找测点位置。由于测点深埋地下，实施监测就比较复杂，且对最终成果精度影响较大，是整个回弹监测的关键。通常采用的方法有辅助杆法和钢尺法。辅助杆法适用于较浅基坑。钢尺法又可分为钢尺悬吊挂钩法(简称挂钩法)和钢尺配挂电磁锤法或电磁探头法，前者一般适用于中等深度基坑，后者适用于较深基坑。其观测步骤如下：
(1)钻孔。采用小口径工程钻机按标定点位钻孔，孔深控制在基坑底设计标高下20cm左右。
(2)埋标。卸去钻头，安上回弹标志下至孔底，采用重锤击人法把测标打人土中。要使标志圆盘与孔底土充分接触，并使回弹标志顶部低于基坑底面标高20cm左右，以防止基坑开挖时标志被破坏。
(3)安置辅助杆。用空心钢管将两端封口，顶部加工成半球状，底部焊牢，在顶部侧面安置圆水准器，测定辅助杆的长度并鉴定其线膨胀系数。辅助杆放入孔内的标志上，用套管上的固定螺旋顶紧固定，并使辅助杆上圆水准气泡居中，再在辅助杆上竖立水准尺。
(4)观测。按设定好的水准路线进行观测。观测时应同步测量孔内温度，进行温度改正。观测完毕后，拔出套管和测杆，将孔回填。为了开挖后寻找方便，先用白灰回填，然后再用土填满。
采用钢尺悬吊挂钩法时，把钢尺下到孔底，将钢尺前端铁环挂在回弹标志挂钩上。然后把钢尺绕放一在安于三脚架上的滑轮上，调整钢尺使其稳定垂直后(可借助经纬仪或垂球检校)，即可按二等水准测量要求进行坑底测点的标高测量，同时测记孔内温度。为保证测读结果的质量，可反复脱挂钩3次，进行3次测量读数取其平均数，作为最后结果。
基坑开挖多采用机械方式，为更好地保护回弹标志，开挖宜分阶段进行(控制开挖深度)，在开挖接近坑底设计标高时应留下10cm采用人工开挖，达到预计的坑底标高面并。平整。此时需要根据预先填入的白灰或预先测出的相对坐标，寻找并保护好各测标。为便于后续的高程引测和校核，还需要在基坑底的1～2个拐角处设置临时工作基点。采用基坑开挖前的相同仪器和设备，并以同样的作业方式，把高程传递到基坑底面设置的临时水准基点上。然后以水准基点为后视，在基坑底按二等几何水准测量要求，测量坑底备测点的高程，并计算各回弹标志处的回弹量。
3、沉降观测方法分析
建(构)筑物沉降观测(又称垂直位移监测)主要是指测定建(构)筑物本身的沉降量和差异沉降，以及计算基础的局部倾斜、相对弯曲和挠度值。在对沉降监测点进行观测之前，应对基准控制点和工作基点进行多次联网观测，监视其各点的稳定性，并选择一个最稳定的点作为沉降观测的起算点。在沉降观测进行过程中，也应定期对基准控制网进行监测，确保起算点的可靠性。对沉降监测点进行观测时，应根据观测点与控制点的分布情况组成最佳的施测路线，并绘制水准路线示意图，采用几何水准测量进行观测。由于对沉降监测点的首期观测是计算变形量的起始值，故应连续观测两次取其平均值，以保证成果的准确性。
4、水平位移观测方法分析
建(构)筑物水平位移观测是测定建(构)筑物在平面位置上随时间变化的移动量。观测前，应根据建(构)筑物的形状、大小、荷重以及水平位移的原因和趋向，在现场布设水平位移监测控制网或基准线。大型工程(如水库、水电站等)或有地震前兆的地区，应布设大规模的三角网、导线网等。对单体建(构)筑物或少量建筑，一般可建立少量控制点，采用独立坐标系。对有明显位移方向的监测，可布设与位移方向相垂直的基准线。根据监测对象不同，水平位移监测控制网可分为4个观测精度等级。水平位移观测方法通常采用如下几种方法。
1）测角前方交会法、对于大型工程，影响范围较大，观测点位较多，通常采用测角前方交会法对变形监测点进行定期观测，求定其位移大小、位移方向和变化规律在交会测量时，应注意选取最佳的交会测量图形，且最好采用三点交会法。
2）基准线法当建(构)筑物位移方向明确后，可采用基准线法进行水平位移观测。基准线应通过各位移观测点并与位移方向垂直，基准点应选在位移变形影响范围以外，且应有基准点的监测控制点，以便定期或随时检查基准点位置的准确性。
5、结语
建筑物变形观测有着十分重要的意义,对于重要的大型建筑物或处于特殊地质条件区域内的建筑物,其变形观测要一直持续到建筑物的运营结束。而且要对每次的观测结果进行分析和研究,发现问题及时上报,为业主决策提供准确的资料,以便采取相应措施。