建构筑物全生命周期监测——从基坑、高支模到既有建筑,风险在哪里,监测就守在哪里
近几年,城市同时在两个方向生长:向下的基坑越挖越深,向上的建筑越盖越高;一大批上个世纪建成的房屋,也正进入“中老年”。
结构失稳很少是一瞬间的事。位移、轴力、水位、裂缝——这些指标在破坏发生前很久就开始变化,只是没人持续去看。这篇文章复盘三起典型事故,把“建构筑物全生命周期监测”讲清楚:施工期的基坑和高支模,运营期的既有建筑。
一施工期第一关:深基坑——风险在地下,征兆在数据里
2024 年 6 月,国内某市轨道交通一处在建车站基坑发生局部坍塌,形成大面积地陷。官方通报显示,事故与基坑区域供水管道破裂、大量涌水进入基坑有关。所幸未造成人员伤亡,但周边交通和施工受到较大影响。

这起事故暴露出深基坑工程的四类共性风险:

基坑失稳几乎都不是瞬间发生的。它通常沿这样一条路径发展:

每一段都是连续、可测的——只要有人在看,早期就能拿到信息。
监测方案怎么定
哪些基坑必须测?
《建筑基坑工程监测技术标准》GB 50497-2019 第 3.0.1 条:开挖深度 5 m 及以上应监测;深度不足 5 m 但地质条件、周边环境和地下管线复杂的,同样要测。
监测项目按“应测、宜测、可测”分级,一级基坑的应测项覆盖围护墙顶位移、深层水平位移、支撑(锚杆)内力、立柱竖向位移、地下水位及周边环境影响。

图 1 深基坑工程自动化监测测点布置示意
测点布在哪里,规范写得很具体(GB 50497-2019 第 5 章):

监测频率随开挖深度递增
(GB 50497-2019 表 7.0.3,一级基坑),数据异常、连续降雨、管线渗漏或超挖时还须加密:
- 开挖深度 h ≤ H/3:1 次/(2~3) d
- H/3 < h ≤ 2H/3:1 次/(1~2) d
- 2H/3 < h ≤ H:(1~2) 次/d
- 底板浇筑后:7 d 内 1 次/d;7~14 d,1 次/3 d;14~28 d,1 次/5 d;28 d 后 1 次/7 d
报警值实行“双控”
同时给出累计变化量和变化速率,累计变化量取“绝对值”与“相对基坑设计深度 H 控制值”中的较小值。以一级基坑围护墙顶水平位移为例,参考值约 25~30 mm(或 0.2%~0.3%H),速率 2~3 mm/d;具体应由设计方结合安全等级、地质条件和当地经验确定。
数据达到报警值或巡视发现险情征兆,必须立即报警、停工撤人、启动应急预案,并书面通知建设、设计、施工、监理及周边权属单位——这是 GB 50497-2019 第 8.0.9 条的强制性要求。
一套典型的基坑自动化监测系统由 GNSS 位移监测站、固定式测斜仪、静力水准仪、支撑轴力计和投入式水位计组成,配合自动采集、无线传输与云平台分析,实现 24 小时连续监测和异常自动报警。
参考规范
《建筑基坑工程监测技术标准》GB 50497-2019
《建筑与市政地基基础通用规范》GB 55003-2021
《建筑变形测量规范》JGJ 8-2016
《工程测量标准》GB 50026-2020
《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-2012
二施工期第二关:高支模——坍塌往往发生在浇筑那一刻
2016 年 11 月 24 日,江西丰城电厂三期扩建工程冷却塔施工平台坍塌,73 人死亡、2 人受伤。这是近年我国建筑施工领域伤亡最严重的事故之一。调查认定的原因包括:施工组织管理混乱、混凝土浇筑速度过快、模板支撑体系局部超载、变形发展未得到及时发现——最终导致支撑体系整体失稳。

高支模事故真的是“突然发生”的吗?并不是。失稳前通常会出现:立杆轴力持续增大、支架水平位移增加、模架倾斜发展、振动异常增强、面板沉降加速。这些变化的量级常常只有几毫米,靠人工巡查很难捕捉。
监测方案怎么定
先看边界
按《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》(住建部令第 37 号)及建办质〔2018〕31 号文:混凝土模板支撑工程搭设高度 5 m 及以上、跨度 10 m 及以上、施工总荷载 10 kN/m² 及以上、或集中线荷载 15 kN/m 及以上即属危大工程;达到 8 m、18 m、15 kN/m²、20 kN/m,则属超过一定规模的危大工程,专项施工方案须经专家论证。
监测项目围绕支撑体系的失稳路径设置:立杆轴力、支架水平位移、支架沉降、支架倾斜、立杆基础差异沉降,以及浇筑期间的振动。

图 2 高大模板支撑体系自动化监测测点布置示意
报警值参考取值(见广东、浙江等省市的自动化监测技术标准):
- 支架水平位移 ≤ 12 mm
- 支架沉降 ≤ 8 mm
- 支架倾斜 ≤ 4‰
- 立杆轴力:后加荷载设计值(传感器初始化后新增的混凝土、人员、机具、冲击及风荷载)
- 立杆基础差异沉降 ≤ L/1000(L 为相邻测点距离)
累计变化量达到报警值的 80% 时应先预警,给现场处置留出时间窗。
频率是高支模监测的关键
混凝土浇筑期间不宜低于 2 次/min,并覆盖整个浇筑过程;非浇筑区域可按不低于 1 次/10 min 反馈。系统应联动现场声光报警,达到报警值立即通报施工、监理、建设单位并采取应急措施。
一句话概括高支模监测的逻辑:在荷载最不利、变形最快的那个窗口里,把眼睛放在现场。
参考规范
《建筑施工临时支撑结构技术规范》JGJ 300-2013
《建筑施工承插型盘扣式钢管脚手架安全技术标准》JGJ/T 231-2021
《建筑施工脚手架安全技术统一标准》GB 51210-2016
《建筑施工模板安全技术规范》JGJ 162-2008
《建设工程高大模板支撑系统施工安全监督管理导则》(建质〔2009〕254 号)
三运营期第三关:既有建筑——隐患在长期积累中形成
先看一组背景。我国既有房屋存量居全球首位,相当比例建成超过 30 年。住建部正推进“房屋定期体检、房屋养老金、房屋保险”三项制度,已在 22 个城市试点,多地对房龄 25~30 年以上的住宅明确了定期体检频次。
这背后的判断是一致的:房子要像人一样定期体检,而且需要长期、连续的数据,而不是一次性的结论。
2022 年 4 月 29 日,长沙市一栋居民自建房整体倒塌,54 人死亡、9 人受伤。国务院调查认定这是一起特别重大生产安全责任事故。调查发现的问题链条是:违法违规加层扩建 → 原结构承载能力不足 → 房屋存在明显安全隐患 → 出现明显危险征兆后未及时疏散人员。

多数建筑在发生严重破坏前都会出现:不均匀沉降、倾斜发展、裂缝扩展、结构应变异常、振动特征变化。这些参数都可以持续监测——很多风险,本可以提前识别。
监测方案怎么定
适用对象包括既有建筑、历史建筑、大型公共建筑、受邻近施工影响的建筑,以及危房改造项目。依据《建筑与桥梁结构监测技术规范》GB 50982-2014、《建筑变形测量规范》JGJ 8-2016 等:


图 3 既有建筑运营期自动化监测测点布置示意
报警与分级预警:可按黄色、橙色、红色三级设置,支持单指标预警与多指标联动预警——两个及以上指标同时报警时等级自动上调。深圳市《老旧房屋结构安全监测技术标准》给出的沉降速率控制值可作参考:自然状态下连续两个月大于 4 mm/月、或受邻近地下工程施工影响大于 2 mm/d 且无收敛趋势,即应预警。
长期监测的价值,在于把“一次性鉴定”变成“连续记录”:自动采集 + 云平台 + 房屋健康档案,一栋一档,变形趋势一目了然。这也是“房屋体检”三项制度落地之后,监测数据真正能被用起来的地方。

参考规范
《建筑与桥梁结构监测技术规范》GB 50982-2014
《建筑变形测量规范》JGJ 8-2016
《既有建筑鉴定与加固通用规范》GB 55021-2021
《民用建筑可靠性鉴定标准》GB 50292-2015
《危险房屋鉴定标准》JGJ 125-2016
四结语:让监测跑在事故前面
三起事故,三个阶段,一个共同点:风险并非毫无征兆,只是未被及时发现。
基坑的位移、高支模的轴力、老房子的裂缝,都是渐进量。自动化监测做的事,是把“事后分析”提前到“事前预警”,把隐患消灭在萌芽阶段。
技术侧,物联网与人工智能正在让监测更密、更快、更准;制度侧,房屋体检三项制度正在把“定期体检”变成常态。两件事合在一起,才是建构筑物全生命周期安全真正的答案。
让数据说话,让预警先行。
华和物联
