基于工程实践的建筑变形监测技术研究
2015-03-20
0 引言
随着社会经济的发展，各式各样的建筑物如大坝、桥梁、高层建筑物、隧道、高速公路等等纷纷拔地而起。我国乃至全世界都面临着建筑物变形这个问题，尤其是对于其安全使用的问题上，人们纷纷表示出了一定的关心。那么作为变形监测技术这一对建筑物的安全使用起到保障作用的研究，就成了一个非常必要的研究课题。
1 变形监测简述
建筑变形监测的主要目的之一就是要了解建筑的实际性状，并对其状态进行安全方面、评价方面的监测以及作出及时的预报。在科技飞速发展的今天，建筑变形监测技术无论是在软件还是硬件设施上都有了一个长足的进步。在面对各类建筑的变形监测之上，可以科学、准确、及时的分析并且预报其变形状况。
变形监测已经成为了工程设计和后期质量评估的一个不可或缺的因素。工程设计师在设计的时候，变形监测可以为其提供理论依据，使其设计变得优化和安全，增加建筑物在从图纸变成实物过程中的可靠度和科学性。工程自身所具有的特性和复杂性决定，在大多时候，利用一层不变的变形监测原始数据对建筑物要想进行科学、准确的评估是相当困难的。因此，在做建筑变形监测之时通常要把工程的具体情况以及变形监测的不同时间段的不同特点和要求分别采用区别的方式和方法来进行。
变形监测工作有非比寻常的意义，其中最重要的意义主要体现在以下两个方面：首先，它可以为建筑的稳定性，以及是否可以继续安全运行的诊断提供一个依据，便于及时准确的发现问题并迅捷的作出相应措施。其次，进行变形监测也具有十足的科学意义。认真做好变形监测的资料分析和数据管理工作，能够为提高工程设计的安全性，对建筑的安全状况科学的评估和预测等提供一个可靠的科学依据。
2 建筑变形监测的方案设计
2.1 确定观测精度 因为观测的精确度会直接影响到结果的可信性，同时它也会被观测方式和仪器设备等影响，所以，确定观测的精度在建筑变形监测的方案设计中有着一个极其重要的位置。虽然中外行业人士对于精确度之上的要求还没有一个统一的意见和看法，不过观测的目的决定变形监测的精度是可以确定的。
对不同的建筑，变形监测精度的要求的差别还是非常大的，即便是同一个高度的建筑物在不同部位的监测，对于精度的要求也是有可能不同的。所以对于变形监测精度的要求是在随时变化的，必须要根据实际情况作出适当的调整。而变形监测的等级确认，主要根据图a所示确定即可。
2.2 建筑变形观测的方法
2.2.1 沉降观测。沉降观测是根据建筑的场地地形、变形监测的精确度和地质条件等众多因素所确定的一个合理布点。沉降量——基础某点沉降大小，通常是指基础中心的沉降量；沉降差——基础上任意两点沉降量的差，通常是指相邻两单独基础的沉降量的差。而工作的基点主要是用来观测建筑物的位移，它通常会和基准点共同组成一个网形，使用精密水准测量的方法进行检验和测试。除此之外，也还可以使用液体静力水准仪、气泡倾斜仪、电子水准器等进行测量。
对于沉降观测的周期可以通过以下经验公式确定：
T≥■×Mh×K/V
其中：Mh为两个沉降观测点之间的高程的误差；
K为高程沉降量及其误差的比，可根据建筑物实际变形情况在5-10内选择；V是沉降的速度，通常情况是取平均沉降量和相隔天数之间的比值。
2.2.2 倾斜观测。倾斜观测的原理一般为：在对建筑物做出观测的时候，应对其主体的倾斜变形做出有效观测，在测定时需要注重偏移值，主要是顶部到底部的偏移值，然后利用高度演算出主体的倾斜度。从图b来看，M和N在一条直线上，当发生倾斜状况的时候，N点则会从原来的位置移动到N′，其中ΔB是两点的距离，那么倾斜度可以是i=ΔBH公式中M和N的高度是H，通常倾斜观测都是要在垂直的前提下进行。从图b来看，可以利用正倒镜分中法，首先要选取一个地方安装经纬仪，然后对准事先确认的点M，投影后得到N，并做下标记。因为建筑物已经倾斜，所以当我们再次利用之前的方法所得到的点就已经不在原来的位置上，可以标下N′。ΔB是两点的距离，也就是所谓的偏移量。再次利用以上方式，同理得到另一个偏移量ΔA。用矢量叠加算出总倾斜量Δ，Δ=ΔA2+ΔB2，最后利用先后得出的两个等式计算倾斜度。
2.2.3 裂缝观测。有时候一些工程建筑可能出现裂缝现象，为了了解裂缝的具体情况我们就需要对其进行观测和分析，以便及时采取有效措施加以处理。那么假如此建筑物可能出现了多条裂缝，为了避免混乱的现象，此时就需要对每一条裂缝进行编号以此区分和分别的记录，然后再来分别观测检查它的长度、宽度、走势、位置等情况。
裂缝的测量有两种方式，一种是绘制方格坐标，另一种是通过在裂缝两端作标志，最后使用钢尺丈量。依据裂缝的实际状况，可以只针对典型的重要的进行具体测量，主要是通过设置标点的方式。如图c来看，可以使用两个加有保护盖的标点测量，其中标点是一个径长20毫米，高约60毫米的金属棍，金属棍深入地下约40毫米，而露在表面的就是标点，还需要注意的一点是两者之间距离应大于150毫米。
用游标卡尺对埋下的两个标点进行测量，并且做一个定期的记录，而这个记录通常就可以用来作为了解裂缝具体情况的依据。
2.2.4 分析数据。利用了以上几种监测方式之后，会得出一系列的数据，对于这些数据要先对它进行一个系统化的整理，整理清楚以后再绘制出此建筑变形的过程图，方便清晰明了的查看以及判断。并且以这个过程图为依据，以此来对建筑变形的程度、趋势以及使用上的安全问题进行分析和评估。
3 确定观测周期
建筑变形的过程不是一个规律的过程，变形的时间和速度都可能是无规律的。而变形监测的次数却是有限的，因此合理的选择观测周期才能确保变形结果的正确分析，也才能确保建筑物自身的安全。变形观测从建筑施工开始到结束，在这一个完整的过程中有两次变形观测，而这两次观测所间隔的时间便是一个观测周期。至于如何确定变形观测周期，那么就需要综合建筑物特点、变形的速度规律、工程所在地的地质条件、对于观测精度的具体要求等等因素进行考虑。此外，影响建筑物变形的也存在许多的自然因素，例如温度、风荷载等都是对其颇有影响的。因此在观测的时候就需要考虑到诸如这方面的因素，要尽力避免日光照射比较强烈和风荷载较大的时间段。以免这些外在因素影响到观测的结果，甚至出现误差较大的情况，使得最后得到的结果可靠性大大降低，影响最终结论和判断。
4 结束语
在如今这个飞速发展的社会，各式各样的建筑物拔地而起，那么随之而来的问题也是越来越多。对于建筑变形的监测变得越来越重要，它不仅能够保证工程设计以及建造完成以后的质量，而且对于广大人民群众的生命财产安全也是有着至关重要的地位。我们应该加大对建筑物变形的监测，并且在监测的过程中发现问题，解决问题，在软件和硬件设施上齐头并进，加速发展监测技术。
