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摘要：建筑变形监测是业界关注和研究的热点领域，GPS定位技术与其他监测方法相比，不仅可以满足变形监测工作的精度要求，而且有助于监测工作的自动化和实时化。文章就GPS技术在建筑物变形监测中的应用展开了探讨，从建筑物变形观测点的控制、加密、监测及结果分析和应用等方面进行探索和研究，旨在为建筑物移动变形规律找到科学监测研究方法。
关键词：建筑物变形监测；变形移动；GPS监测
建筑变形监测是监测建筑物形体安全性的重要举措，主要是利用专业的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测，并分析变形体变形形态和预测变形的发展趋势，保障建筑物运营安全。随着科学技术的进步和对变形监测要求的不断提高，变形监测技术也在不断地发展。GPS作为一种全新的现代空间定位技术，以其精度高、速度快、全天候作业、自动化程度高、测站间无需通视、可同时测定三维坐标等诸多优点，在各领域的应用越来越广泛。文章就GPS技术在建筑物变形监测中的具体应用进行研究。
1、CSHY工程概况
某建筑工程项目共建有1#、3#、4#、5#四栋高层建筑，该工程于2013年3月开始动工兴建，2015年12月竣工。地基为湿陷性土质地基，在整个施工和峻工后一段时间内建筑物由于自身重量较大，地基松软必然会影响到建筑物不均匀变形、移动，这种移动必须在变形监测下，控制在国家《建筑变形测量规程》和《建筑基坑工程监测技术规范》要求范围内，确保建筑物能安全施工和运营。本研究主要解决监测控制网的设计、布设及控制网GPS观测方法，在监测控制网布置和GPS控制测量基础上确定工作基点，在工作基点的控制下，按照“分级布网，逐级控制”原则，对监测（网）点设计，对监测点观测方法进行探讨，通过控制和监测得出建筑物变形的全面、准确、科学的评价结论。以此监测研究结论对下一步找到建筑物在空间变形移动规律提供依据，为建筑物安全提供基础保障。
2 监测控制网的测设方法和精度要求
监测控制网的形状和控制点点位、工作基点点位及监测点点位选择直接关系到监测结果的精度和质量，因此，研究和监测建筑物变形移动，必须选择控制、监测“关键点”作为控制和监测的基础，因此选好点、布好网是提高建筑物变形观测质量的重要一环。
2.1 首级控制网点（基准点）的布设
CSHY项目首级平面控制测量网沿小区四周共布设4个D级GPS点，布点要符合《全球定位系统（GPS）测量规范}（GB/T18314—2009）对D级GPS网规定。
首级高程控制网按照二等水准要求布设，点位尽量与平面控制网同点，也可以埋设在已经沉降稳定的建筑物上，标志为混凝土标石或者墙上水准点，埋设混凝土标石应埋于冻土层下（不低于0.8米），低于地面或者加保护盖。
2.2 控制网的观测
平面控制点的观测，采用边连式的观测方法，观测前检查仪器，重点是光学对点器是否合格（不合格应调整）、接收机电源是否充足，并下载GPS星历预报，安排好观测时段。观测中做好手簿记录并按GPS测量D级、E级作业的基本技术标准进行检核。高程控制测量使用DS05精密水准仪、铟瓦尺按照二等水准的要求联测一个高等级的水准点，构成闭合路线。为保证准确无误，将分时间段往返观测。
2.3 工作基点的布设和测定
工作基点用作直接测定观测点的起始点或终点，根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案，选择适当位置布置工作基点，按要求与基准点进行联测。平面工作基点：
（1）在基坑南面建造两个具有强制对中装置的观测墩（工作基点5、工作基点7），其对中精度不应超过-4-0.5mm，其间距约170m。在基坑东面、西面设置两个工作基点，用于检查定向。
（2）使用静态GPS按照E级要求观测。
（3）每次观测监测点前都要首先检查基准点与工作基点的相对关系，看是否有位移。
水准工作基点：
（1）一般高层建筑物周围要布置三个以上水准点，水准点的间距不大于100米。
（2）在场区内任何地方架设仪器至少后视到两个水准点，并且场区内各水准点构成闭合图形，以便闭合检掖。
（3）各水准点要设在建筑物开挖、地面沉降和震动区一定距离的安全稳定区域，点位的埋设深度要大于1.5米。根据工程特点，建立符合国家二等水准测量要求的精密高程控制网，并同基准点联测，对各控制点用精密平差软件求出各点高程。
工作基点是在首级GPS控制网的基础上进一步加密，是监测点布设的加密控制，通过工作基点控制整个监测网点的测量精度。
3 监测点布置
监测点即变形观测的工作点，就是通过监测点来监测建筑物变形移动方向、大小、规律。以1#楼为例，通过布点，监测基坑坑顶的水平位移监测、垂直位移监测和周边道路及场地水平位移监测。水平位移监测点依据以下要求布设：
（1）根据基坑开挖的形状，在基坑三面呈U形布置。
（2）周边中部、阳角处必须布设，点间距不大于15米。
（3）点位布置于止水帷幕的水泥土搅拌桩上、道路路涯上。点位标志刻划清晰、细致，材质要防腐蚀。
参照设计图纸，沉降观测点依据以下要求布设：
（1）被观测建筑物的拐点极大转角处。
（2）高低层建筑物垂直墙与水平墙的交接处两侧。
（3）建筑物沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处。
（4）点与点之间距离小于15米。1#楼共布设平面位移和沉降位移监测36个，通过以上设点，使整个建筑物变形监测点既分开了监测位移重点，又能够进行综合移动规律研究。
4 监测网（点）的观测
沉降观测点与工作基准点、基准点构成沉降监测网，按二等水准测量的要求进行精确测量，详见《国家一、二等水准测量规范}（GB12897—2006）。
各次沉降观测是整个工作的主体，建筑物施工到各个时期的沉降变形量就在这一环节中反映出来。为保证测量的准确性，观测之前对所使用仪器按规范要求进行检验校正，检查工作基点与基准点之间的高差；在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处作好标记桩，保证各次观测均沿规划路线；观测使用同台水准仪和相同水准尺，确定不变的观测人员，在基本相同的环境和条件下工作的要求进行观测，精度严格遵行《国家一、二等水准测量规范》（GB12897—2006）要求。
5 监测网（点）观测周期
5.1 基坑监测
水平位移监测的技术要求如表1所示。
基坑壁侧向位移观测的周期应符合下列规定：
开挖深度（m） ≤5 1次/2d
5-10 1次/1d
底板浇筑后时间（d） ≤7 1次/1d
7-14 1次/2d
14-28 1次/3d
5.2 建筑物主体沉降观测
（1）在基础±0.000米处施工完后，埋设好沉降观测标志，并进行初次观测。初次观测应独立观测两次取中值。
（2）根据《建筑变形测量规程）（JGJ/T8-2007），各建筑物每建四层进行一次观测，主体封顶后再观测一次。本建筑群各楼每栋共监测8次。
（3）主体封顶后，第一年每3个月观测一次，共4次。第二年每6个月观测一次，直至建筑物沉降稳定。
（4）以上观测次数仅是工程正常要求，如有异常应根据具体情况，及时增加观测次数。
通过以上周期性观测，及时反映建筑物变形移动方向、大小，为建筑物稳定性判断决策提供依据。
5.3 建筑物沉降稳定性判定
地基变形沉降的稳定性是根据日沉降值和沉降时段关系图线进行考量。《建筑变形测量规程》（JGJ/T8—2007）规定，当最后100天的沉降率小于0.01～0.04mm/d，地基即开始进入正常沉降范围，针对各工程区地基土质稳定性、压缩性的不同进行取不同的判定值。本工程取值为0.04mm/d。
观测结果应日测日清、当场整理，并及时将成果报给甲方监理和施工单位。如出现建筑物差异沉降大于1/1OOOS（S为相邻两沉降点之间距），必须立即向甲方及施工单位提出警告。
6 监测移动结论
水平位移和沉降观测工作全部结束后，根据监测数据，应得出以下变形移动评价结论：
（1）水平位移统计汇总表和沉降观测结果汇总表。以此两表统计，得出建筑物水平移动和下沉移动结果，保障新建筑安全。
（2）水平位移和沉降观测点平面布置图及各周期沉降展开图。以此两图直观反映新建筑物移动位置和沉降位置。
（3）“三量”（水平位移和沉降速率、时间、水平位移和沉降量）变形曲线。以此曲线反映新建筑物随时间变化在空间上的位移。
（4）根据上述图表进行技术总结，得出沉降观测分析报告。
7 结束语
总之，GPS作为一种全新的现代空间定位技术，操作简便，工作效率高，能够较好的达到测量的精度要求，其在建筑变形监测中的应用，能够很好的弥补传统变形监测方法的缺陷。虽然在实际变形监测应用中还存在不少影响监测精度的因素，但随着人们认识水平的进一步提高，GPS检测技术会取得长足进步，从而获取更加科学可靠的监测数据，对变形进行更合理、科学的预测，正确指导施工，达到变形监测的目的，为领导的决策提供科学的依据，为保障建筑物运营安全发挥更大的作用。
参考文献：
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[2] 肖辉.GPS技术在建筑物变形监测中的应用研究[J].城市建设理论研究：电子版，2015，5（28）
[3] 户进.GPS技术在建筑物变形监测中的应用研究[J].科技风，2015（4）：204-204
[4] 邹昆.高层建筑变形监测方案设计及监测方法研究[J].科技资讯，2010（18）：83-84
论文作者:黄悦强
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/7/29
标签：建筑物论文; 位移论文; 基点论文; 工作论文; 测量论文; 水准论文; 基准点论文; 《基层建设》2016年10期论文;