超高层建筑变形监测！赛格大厦时间引发的一点思考！

2021年5月18日12点31分，位于深圳市福田区华强北的地标性建筑赛格大厦发生摇晃，赛格广场值班人员接到租户反映感觉大楼晃动。 5月18日晚上21时至19日下午15时，多家专业机构对赛格大厦的振动、倾斜、沉降等情况进行实时监测，该三项指标均远远小于规范允许值，监测数据未显示异常情况，主要数据如下： ①监测幅值分别为 0.045m/s2和0.044m/s2

2021年5月18日12点31分，位于深圳市福田区华强北的地标性建筑赛格大厦发生摇晃，赛格广场值班人员接到租户反映感觉大楼晃动。

5月18日晚上21时至19日下午15时，多家专业机构对赛格大厦的 振动、倾斜、沉降等情况 进行实时监测， 该三项指标均远远小于规范允许值，监测数据未显示异常情况，主要数据如下：

①监测幅值分别为 0.045m/s2和0.044m/s2 ，小于规范0.25m/s2的规定。

②倾斜测量结果显示倾斜率位于 0.01%～0.02% 之间，远低于规范标准（＜0.2%）；

③沉降监测结果在 0.00mm～-0.05mm 之间，变化值稳定；

目前，大厦主体结构及周边环境未发现涉及安全异常情况，大厦主体结构安全。产生震动的具体原因正进一步核查中，相关情况将及时通报。

深圳赛格大厦基本情况介绍

总高 355.8米 ，总建筑层 79层，地上75层，地下4层，总建筑面积达17万平方米，采用钢管混凝土结构，建成到现在时间应为 20年左右。

建筑变形监测的主要手段

抛开对钢管、钢管混凝土的应力监测等结构方面的数据需要，仅仅从 测量专业角度 ，我们对超高层建筑变形监测的 主要数据 看以下三个方面：

①建筑物基础沉降（包括绝对沉降和差异沉降 ）

②建筑物水平位移

③建筑物倾斜度

首先，对建筑物基础沉降的监测主要手段有以下两个：

①静力水准

这个方法确实好，现在也很普及了，虽然价格贵了一点，不清楚这种超高层建筑有没有采用静力水准实施自动化观测。如果临时安装的，这么高的楼层，基础平面尺寸并不大，都建好20年了，该沉降也早就沉降了到位了，应该趋于稳定状态，即使沉降，也是非常微小，难以通过微小的沉降变形对楼栋的整体稳定性做出判断，而且，也只能是做差异沉降观测。

②几何水准

最传统、最古老的高程测量、沉降观测手段，现阶段测量仪器精度也足够高了，徕卡LS15都到了0.2mm/km精度，如果采用这种仪器对基础实行差异沉降也是很好的办法。

问题是，不能仅仅是监测 差异沉降 ，还应监测 绝对沉降 ，绝对沉降的基准点设置又是个问题，应该总体考虑当地 地质构造 的环境。老马在多年前对湖南某高速桥墩实施沉降观测时，由于桥梁在地下周边2公里范围内都因挖煤是空的，你的基准点至少应选择在这2公里之外，这样一来，绝对监测的精度也是有限的。

综合来看，不管是差异沉降还是绝对沉降，都仅仅只能代表基础的沉降，不能通过沉降来推断高达355.8m高的楼层倾斜度。

这点需要注意。

这样看来，楼层的倾斜度、水平位移，还得看对楼层的直接监测数据，对建筑物位移、倾斜度监测主要手段有以下四个：

①GPS卫星定位技术

我不清楚对这种超高层建筑在运营过程中是否已安装GPS接收机实施自动化监测，因为我主要是搞特大桥的，特大桥一般都安装有。但是，即使采用了，但也只能监测建筑物顶的水平位移，对其中部是无法实施监测的。因为，在有关报道中指出：

“35楼、55楼、60楼等多个楼层感受到晃动，当然，楼顶感受的肯定很强烈”。

显然，中间楼层的位移监测，GPS卫星定位技术无能为力。

②三维扫描技术

不管你是哪个品牌的扫描仪，这个楼层有355.8米高，地上75层，算下来每层约4.5米高度，最低的35楼离地面高度也有约157米，扫描仪你勉强够得着，即使你把仪器架设在对面楼顶，这样的仰角，你的测量误差也会非常大。即使够的着，你监测的也仅仅是建筑物的装饰表层（如玻璃墙），结构墙/柱你无法窥探。

③航测无人机摄影测量

我觉得可以尝试，但问题是，测量的也仅仅是装饰外墙，无法监测结构墙/柱。

④全站仪边角测量

最传统、最古老的方法，也是我觉得唯一最可行的方法，现阶段全站仪的测角、测距精度已经快接近EDM测距的极限，也足以满足变形监测需要，只是，我们近地面层观测的条件太差了，那就看你如何搞定这些问题了。

我对超高层建筑变形监测有效方法的看法

废话少说，结合老马对特大桥索塔的水平位移监测经验，来谈谈对超高层建筑的监测方法（老马在杭瑞高速洞庭湖大桥项目的索塔高度也才200米多一点，不过即将开建的观音寺长江公路大桥索塔高度达300多米，比这这个还是低那么一丢丢）。

①水平位移、倾斜度的监测方法

首先确定监测的项目：楼顶水平位移、 各关键楼层 的水平位移，如33/55/60层等，这就像测基坑支护桩的 深层水平位移 一样， 中间部位 一定要实施监测。

对这种超高层建筑水平位移监测最有效、最直接的手段一定是采用全站仪观测，测角或者测距都可以，这要看当地的条件，现在精度最高的当属徕卡TS60系列，通过新闻报道，当地权威检测机构采用的也是这款仪器。

权威媒体报道中并未说明采用的主要方法，通过现场照片判断，还采用了 弯管目镜 ，这种装置是在仪器仰角、俯角太大时，人的眼睛无法通过望远镜的目镜观测目标的辅助装置，通过弯管目镜来实现观测目标的照准。

我的方案也是采用 徕卡TS60， 当然TS30、TS50系列都可以，通过全景地图对周边环境的查看，虽然建筑物密集，但赛格大厦的地理位置较高，高度也较高，其实通视条件还是蛮好的。

考虑到全站仪EDM测距的主要误差来源，估计赛格大厦的总高度，观测视距应该在500m范围内，是一个比价好的观测距离，既可以做到距离测量的精度优先，也不至于仪器仰角太大，导致垂直角测量误差过大而造成对水平距离的影响。

赛格大赛所处的道路正好几乎是南北、东西走向，在地图上通过平面地图、三维实景地图进行初步方案如下：

在距离赛格大厦的东南西北4个方向各选择一个基准点，点距离应在200-600米之间，采用全站仪EDM测距的方法，直接对埋设在赛格大厦各关键楼层实施水平位移监测。监测只进行距离测量，至于采用斜距、还是平距，依据现场条件来选择。

但是，水平角就不要参与计算了，这种条件测角误差远大于测距。

四个点位之间无需通视、联测，各基准点独立建立基准网即可，由于赛格大厦主体大楼的面积并不是很大，认为监测2个方向即可体现出大楼的动向，但设置4个方向主要是考虑观测精度。

通过网络地图初步选点如下。

北侧。通视条件良好，距离赛格大厦340米的振华路，可以设置基准点之一，可以对35层以上通视，视野如下图。

西侧。 距离赛格大赛400米的华强路地面，通视条件更佳，可以实施更多楼层的观测，可以设置主要的基准点之二，视野如下图：

南侧。距离赛格大赛约550米处的华强南路与福景路交汇处，设置辅助监测南北位移的辅助基准点，可以对赛格大厦一半以上楼层通视，35层以上应该也可以，如下图：

东侧。 在距离赛格大赛约330米的深南中路，可以设置东西位移方向的基准点，从侧面观测35层以上通视没有问题，视野如下图。

将所有点在平面图上展现出来，如下图：

观测水平距离在 330-550米 ，所有点位能够对 3 5层以上楼层观测，其中北、西侧基准点能够对 20层 以上楼层观测。

这样看来，现场的通视条件还是比较好的，模拟计算仪器的 最大仰角 在 33°-47° ，这样的角度无需采用弯管目镜，那么仪器的 补偿误差 对水平距离的精度影响则更小。

经过上面的判断，采用普通的全站仪 测距交会 其实就可以实现精密测量了，角度都不需要测量，初步估计监测精度可以至少达到5mm以上，应该可以满足大楼本身摇晃变形的精度需求了。

至于 竖直角过大 直接观测平距所带来的误差，我想可以通过 南北、东西观测 数据来进行抵消绝大部分，当然，也可以通过直接观测斜距，但是那样测站的设置要求更高。

如果是我，应该会选择直接 观测斜距 ，来消除这个看见的垂直角测量误差，毕竟这么远的距离，加之深圳的温度肯定不低、温差也较大，这种条件下角度测量的误差肯定远大于距离观测。

若要达到 2mm 甚至以下，可以采用差分法技术，以此来抵消近地面层观测误差的影响，这里不再深究，毕竟距离也不是很长，至于 1000米级 以上的精密测距，也可以实现2mm甚至以下的精度，老马最近正在就这个问题的解决方案申报专利和工法，暂时不阐述。

地面点应该是有条件设置 观测墩 ，实现24小时自动化观测的，只是需要一点点时间。

关于监测点的设置

至于测点的设置，可以听从结构专家的要求。

他提要求，你解决专业问题。

通过楼层设计图及对人体感受较为强烈的楼层的进行监测， 密度可以适当增加 ，监测的断面越多，结构方面的专家就越能根据这些数据做出有效、全面、真实的分析。

这样看来，在本案的水平位移监测中，其实最麻烦的并不是测量专业方面，而是 如何设置测点 的问题。通过照片可看出，赛格大厦外表几乎全部是 玻璃装饰墙 ，设置测点就会相当麻烦，测点必须设置在墙体上才有效，否则观测的只是随时在变形的外墙，这毫无意义。

但是这个问题，应该交由现场去解决。

测量所需要做的，只是要求他们根据结构专家提出的测点设置需求，去搞定如何把反射棱镜延伸出来的问题，至于是采用拆掉某块玻璃墙、埋设预埋棱镜或是其他办法，交给现场人员解决。

关于倾斜监测

其实监测或检测赛格大厦的 绝对倾斜度 的意义已经不是很大，因为这个倾斜度本身会包含施工误差，施工种最后的竣工资料所体现的倾斜度，并不能完全作为现阶段判断大楼倾斜度的依据。

在几年前对湖南某山区高速高桥墩实施倾斜监测时，就发现这个问题，由于 施工误差的存在 ，检测其绝对倾斜度的意义是不大的，因为，当初施工完成后的真实误差和倾斜度，没有人知道。

②基础沉降的监测方法

基础沉降主要是对大厦 基础承重柱 进行沉降观测，监测手段主要有 静力水准 和 几何水准 ，静力水准这里就不讨论了，主要谈谈几何水准的监测手段（主要是静力水准我也没有具体搞过）。

根据地图判断赛格大厦距离地铁 水平距离约80米 ，根据地铁深度估计来判断，宜对赛格大厦进行绝对沉降的观测。

因此，沉降观测应当分为 差异沉降 和 绝对沉降 来进行。

①监测点的布设

赛格大厦地下有四层，沉降监测点应当布设在 第四等的承重柱上 ，打沉降钩即可。

②差异沉降观测

可以采用精密水准仪，如天宝的dini03、徕卡的LS10、LS15都可以。

应根据地下车库 总体平面图 和 测点布设 情况，宜在地下车库首先沉降观测 工作基准网 ，采用 BFFB模式+中间点测量 模式对监测点进行碎部测量，然后进行统一平差。

③绝对沉降观测

绝对沉降观测比较恼火，首先是基准点的设置。应根据当地地质条件统综合考虑基准点设置位置，至少应设置 3-5个基准点 ，点位应距离大厦也应有足够的距离，可以在 东、南、西、北 各设置一个套基准点，基准点进行不少于三次的精密水准测量。水准测量可以 不受水准测量等级 的约束，以规定允许闭合差较为恰当，比如闭合差应不少于0.5mm甚至更高。

实际测量中应至少选择分别从至少 3个基 准点、 3个方向 对赛格大厦进行精密水准测量，三个方向的水准路线观测最好也 不要采用水准等级精度的约束 ，可以考虑以三个方向观测至赛格大厦某一个工作基点的 水准值差值 为参考。比如三个方向观测来的工作基点高程不大于0.5mm甚至更高，似乎更为合理。

这一点，在变形监测方面，我觉得非常重要，有时候，由于我们自身的工作需要，应高于规范标准来执行。

就像在 矮寨大桥 吉首岸坡顶水准点的测量中，我就不按照二等水准的要求，要求水准测量往返闭合差必须在1mm才可以，这其实是远高于二等水准四倍根号L的要求的。

这样看来，水准测量实施起来是 比较困难 的，其精度要求远高于国家一等水准测量要求，估计当地 车流量大、行人较多 的因素，实施起来难度则更大。

除此之外，水准测量更麻烦的是 如何从地面测量至地下第四层 ，这又是一个难度，如果是 螺旋式的地下车道 到达第四层，那测量工作真的太大了。

写在最后

综合以上情况来看，对赛格大厦的 水平位移监测应当比沉降监测更为重要 ，水平位移监测的 实施难度 却又远小于水准测量，这与一般的基坑监测、边坡监测恰恰相反。这是个好情况。

在 应急测量 中，水平位移监测只需要在地面临时设置四个基准点即可，在短时间内其平面位置一般不会发生位移，四个基准点之间也无需联测，直接对测点测距即可实现监测，只是监测点的设置比较恼火。估计半天时间内能够完成对楼顶水平位移监测的所有准备工作和初始值测量工作，但是楼层中间测量，至少要一天以上时间的准备。

若要实现 自动化观测 ，则地面基准点的埋设与保护则又面临另外一个需要考虑问题。

此时可以考虑另外一种方案。

即把基准点设置在距离约200-300m远的楼顶，这样实施自动化观测就较为方便了。

但是另外一个问题又来了，设置基准点的楼顶本身受日照的影响，就是个 被监测体或其稳定性 不一定可靠，此时可以考虑在地面设置基准点对其 反向监测 ，这样似乎更麻烦一点，但可以作为长期的监测方案，毕竟，把一台30多万的全站仪放在地面不太安全，放个 反射棱镜 还是可以的。

还有一个问题，若是要对高达335.8m的赛格大厦 楼顶 进行沉降观测，应当如何测量？这将是测量工作者的另外一个难题，不过这个问题我似乎已经找到精密测量的方法了。

沉降观测看似简单，但实施起来难度更大，需要要的人工更多，对观测员的技能、综合水平要求更高。水平位移实施起来则更为快捷、准确，数据也最能体现楼的晃动频率，但是四台徕卡TS60全站仪，不是每个单位都能拿的出来，140W啦。

欢迎留言交流。

就这样。

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