變形觀測

監視對象和變形體可大可小，可以是整個地球，也可以是一個區域或某一工程建（構）築物，因此變形觀測可分為全球性變形觀測、區域性變形觀測和工程變形觀測。另外，對於工程變形觀測而言，變形體和監視對象又可以是各種建（構）築物，也可以是機器設備及其他與工程建設有關的自然或人工對象，所以工程變形觀測又分為工業與民用建築變形觀測、水工建築變形觀測（如大壩變形觀測）、地下建築變形觀測（如隧道變形觀測）、橋樑變形觀測、建築場地變形觀測、滑坡（變形）觀測等；進一步，還可以分為基坑及支護變形觀測、地基基礎變形觀測、上部結構變形觀測、相鄰建築及設施變形觀測等。

變形，包括外部變形和內部變形兩個方面：外部變形是指變形體外部形狀及其空間位置的變化，如傾斜、裂縫、垂直和水平位移等，因此變形觀測又可分為垂直位移觀測（常稱為沉降觀測）、水平位移觀測（常簡稱為位移觀測）、傾斜觀測、裂縫觀測、撓度(建築的基礎、上部結構或構件等在彎矩作用下因撓曲引起的垂直於軸線的線位移)觀測、風振觀測（對受強風作用而產生的變形進行觀測）、日照觀測（對受陽光照射受熱不均而產生的變形進行觀測）以及基坑回彈觀測（對基坑開挖時由於卸除土的自重而引起坑底土隆起的現象進行觀測）等；內部變形則是指變形體內部應力、温度、水位、滲流、滲壓等的變化。通常，測量人員主要負責外部變形的觀測，而內部變形的觀測一般由其他相關人員進行。

與常規測量相比，變形觀測的一個顯著特點就是測量精度要求較高，一般性的也要達到毫米級，重要的、變形比較敏感的則要達到0.1mm甚至0.01mm。因此，變形觀測多屬於精密測量。

變形觀測的意義重大、內容繁多、精度較高，與地形測量、施工測量等有諸多不同之處，而且具有相對獨立的技術體系，已發展成為測量學中一門專業性很強的分支學科。 ^[1] 

通過變形觀測，一方面可以監視建（構）築物的變形情況，以便一旦發現異常變形可以及時進行分析、研究、採取措施、加以處理，防止事故的發生，確保施工和建（構）築物的安全(因此，變形觀測又常常稱為變形監測)；

另一方面，通過對建（構）築物的變形進行分析研究，還可以檢驗設計和施工是否合理、反饋施工的質量，併為今後的修改和制訂設計方法、規範以及施工方案等提供依據，從而減少工程災害、提高抗災能力。可見，變形觀測的意義非常重大，必須予以高度重視。因此，不僅在1992年修訂《工程測量規範》時就增加了變形觀測的內容，而且在1997年還單獨制定頒佈了中華人們共和國行業標準JGJ/T8-1997《建築變形測量規程》（2007年進行了修訂，更名為JGJ 8-2007《建築變形測量規範》），並明確指出：大型或重要的建（構）築物，在工程設計時就應對變形觀測的內容和範圍做出統籌安排，施工開始時即應進行變形觀測，施i見0之前應制訂詳細的監測方案。 ^[1] 

變形觀測的內容，應根據建（構）築物的性質與地基情況而定，要求針對性強，全面考慮，重點突出，正確反映出建（構）築物的變化情況，以達到監視建（構）築物安全運營，瞭解其變形規律的目的。對於不同用途的建（構）築物，其變形觀測的重點和要求有所不同，例如對於建（構）築物的基礎，主要觀測內容是均勻沉降和不均勻沉降，從而計算出累計沉降量、平均沉降量、相對彎曲、相對傾斜、平均沉降速度，繪製出絕對沉降分佈圖。如果地基屬於軟土地帶，基礎採用的是打樁基礎，則還需要確定其水平位移。對於建（構）築物本身，主要是傾斜和裂縫觀測。對於廠房內的結構（如吊車軌道、吊車梁）除上述觀測內容外，還有撓度觀測。而塔式與圓形(如煙囱、水塔、電視塔)等高大建築物，主要是傾斜觀測和瞬時變形觀測。

綜上所述，變形測量的主要內容包括沉降觀測、水平位移觀測、裂縫觀測、傾斜觀測、撓度觀測和振動觀測等。其中最基本的是建（構）築物的沉降觀測和水平位移觀測。每一種建（構）築物的觀測內容，應根據建築物的具體情況和實際要求綜合確定測量項目。 ^[2] 

建(構)築物變形觀測的方法，要根據建（構）築物的性質、變形情況、觀測精度、周圍的環境以及對觀測的要求來選定。變形測量方法與測量儀器的發展密切相關，常用的有以下幾種方法。

(1)常規測量方法。包括精密水準測量、三角高程測量、三角（邊）測量、導線測量、交會法等。測量儀器主要有經緯儀（光學、電子）、水準儀（光學、電子）、電磁波測距儀及全站儀等。這類方法的測量精度高，應用靈活，適用於不同變形體和不同的工作環境。

(2)攝影測量。該方法不需要接觸被監測的建築物，攝影影像的信息量大，利用率高，外業工作量小，觀測時間短，可獲取快速變形過程，可同時確定工程上任意點的變形。數字攝影測量和實時攝影測量為該技術在變形觀測中的應用開拓了更好的前景。

(3)特殊測量方法。包括各種準直測量法（如激光準直儀）、撓度曲線測量法（測斜儀觀測）、液體靜力水準測量法和微距離精密測量法（如銦瓦線尺測距儀）等。這些方法可實現連續自動監測和遙感，且相對精度高，但測量範圍不大，僅能提供局部變形信息。

(4)空間測量技術。包括甚長基線干涉測量（VLBI）、衞星測高、全球定位系統（GPS）等。空間測量技術先進，可以提供大範圍的變形信息，是研究地球板塊運動和地殼形變等全球性變形的主要手段。GPS定位技術已經在區域變形觀測和大型工程變形監測中應用，具有全天候、高精度、實時、連續、自動監測的優點，並且能夠與遠程數據傳輸相結合，實現監測與決策智能化。 ^[2] 

1．變形觀測的精度

建（構）築物變形觀測的精度要求，取決於允許變形的大小和觀測目的。觀測目的通常分為施工檢查、建（構）築物安全監測和研究工程變形過程三種情況。一般來講，施工檢查對變形觀測精度要求較低，建（構）築物安全監測精度要求較高，研究工程變形過程要求精度最高。

變形測量的級別劃分與其精密要求應符合圖1的規定。其中，觀測點測站高差中誤差，是指幾何水準測量測站高差中誤差或靜力水準測量、電磁波測距三角高程測量中相鄰觀測點相應測段間等價的相對高差中誤差；觀測點座標中誤差，是指觀測點相對測站點（如工作基點等）的座標中誤差、座標差中誤差以及等價的觀測點相對基準線的偏差中誤差、建築（或構件）相對底部固定點的水平位移分量中誤差。觀測點點位中誤差為觀測點座標中誤差的√2倍。

測量工作開始前，應根據變形類型、測量目的、任務要求以及測區條件進行施測方案設計。重大工程或具有重要科研價值的項目，還應進行監測網的優化設計。施測方案應經實地勘選、多方案精度估算和技術經濟分析比較後擇優選取。

2．變形觀測的週期

建築變形測量應按確定的觀測週期與總次數進行觀測。變形觀測週期的確定應以能系統地反映所測建築變形的變化過程且不遺漏其變化時刻為原則，並綜合考慮單位時間內變形量的大小、變形特徵、觀測精度要求及外界因素影響確定。

(1)對於單一層次佈網，觀測點與控制點應按變形觀測週期進行觀測，對於兩個層次佈網，觀測點及聯測的控制點應按變形觀測週期進行觀測，控制網部分可按複測週期進行觀測。

(2)控制網複測週期應根據測量目的和點位的穩定情況而定，一般宜每半年複測一次。在建築施工過程中應適當縮短觀測時間間隔，點位穩定後可適當延長觀測時間間隔。當複測成果或檢測成果出現異常，或測區受到如地震、海嘯、洪水、颱風、爆破等外界因素影響時，應及時進行復測。

(3)變形測量的首次（零週期）觀測應適當增加觀測量，以提高初始值的可靠性。

(4)不同週期觀測時，宜採用相同的觀測網形和觀測方法，並使用相同類型的測量儀器。

(5)當建築變形觀測過程中發生下列情況之一時，必須立即報告委託方，同時應及時增加觀測次數或調整變形觀測方案：

①變形量或變形速率出現異常變化；

②變形量達到或超出預警值；

③周邊或開挖面出現塌陷、滑坡；

④建築本身、周邊建築及地表出現異常；

⑤由於地震、暴雨、凍融等自然災害引起的其他變形異常情況。 ^[2]