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香港歷史建築保護監測

香港歷史建築保護監測涵蓋沉降、裂縫、傾斜、振動及地下水，整合岩土工程與結構監測資料，在施工及挖掘期間保護具文物價值的建築及構築物。

歷史建築監測 · 香港

甚麼是歷史建築保護監測？

歷史建築保護監測，是有系統地量度可能影響歷史建築、古蹟及其他敏感構築物的位移、變形、振動及環境條件。對香港項目而言，監測可把岩土工程、結構及環境資料連繫起來，以區分正常行為，以及由挖掘、隧道、打樁、地下水變化或其他施工活動相關的變化。

單靠裂縫計不能描述整幢建築物的整體移動，而測量稜鏡本身亦不能解釋局部裂縫的行為。同樣，如果不了解地下水、鄰近地層位移及施工次序，沉降數據亦可能難以正確判讀。 因此，聯合土力（GEOOE）把歷史建築監測視為一套支援工程判斷的系統，而不是單純把多種感測器集合起來。

由風險到量測的原則： 危害 → 預期反應 → 監測參數 → 儀器 → 基準值 → 觸發準則 → 工程行動。GEOORIGIN ENGINEERING LIMITED 以這套邏輯作為香港項目特定監測方案技術討論的基礎。

香港工程背景

為何香港的歷史建築監測有其特殊性

香港的歷史磚石及木構建築往往與高密度重建、深層挖掘、鐵路工程、隧道工程、擋土構築物及對地下水變化敏感的地層並存。這些工程介面令歷史建築監測成為跨專業課題，而不只是一般建築物測量工作。

01 · 既有狀況

舊建築本身亦可能持續變化

歷史建築可能已有舊裂縫、差異沉降、構件傾斜、過往修葺痕跡或材料老化。在判斷施工是否引起新增變化之前，必須先建立可靠的施工前狀況勘察及基準資料。

02 · 高密度施工環境

鄰近工程可同時引發多種影響機制

挖掘、隧道、打樁、拆卸及地庫工程都可能引致沉降、側向位移、振動或地下水變化。監測方案應針對每項歷史建築，辨識真正具合理工程可能性的影響機制。

03 · 歷史建築本體

監測點安裝本身亦必須受控

監測點不能當作一般施工固定件處理。香港官方環評文件一再要求審慎選擇及安裝監測點位置，避免對歷史建築本體造成不必要的干擾或損害。

04 · 地下水

變化可能先在建築物以下的地層發生

降水及地下水位變化可影響地層反應及沉降，因此建築物監測資料可能需要與孔隙水壓或地下水觀測資料一併判讀。

05 · 施工次序

時間上的對應關係十分重要

當位移趨勢能與挖掘深度、隧道推進、抽水、產生振動的工序或其他施工活動互相比較時，其工程意義會更清晰。

06 · 工程判斷

同一套觸發值並不適用於所有歷史建築

歷史建築評級、結構形式、地基、既有缺陷及狀況勘察結果，都可能支持採用不同的監測準則。最終觸發機制必須以項目本身的要求為依據。

香港涉及文物敏感受體的環評文件，常把施工前狀況勘察與振動、沉降及／或傾斜監測，以及「警戒－警報－行動」（3As）機制結合。已公布的項目限值只屬個別工程案例，並不是所有歷史建築均可通用的標準。

監測參數

歷史建築應監測哪些參數？

監測範圍應以風險為本，而不是以感測器數量為本。聯合土力（GEOOE）建議只選取真正能改善工程判斷的監測參數。

沉降

建築物、外牆、地基或周邊地層的垂直位移及差異位移。

側向位移

與挖掘、擋土系統、斜坡或隧道工程相關的地層或結構側向位移。

傾斜及轉動

牆體、外牆、塔樓、柱及整體建築物的轉動或傾斜。

裂縫位移

既有或新發現裂縫的闊度變化或裂縫兩側的相對位移。

振動

由打樁、破拆、隧道工程、拆卸或重型機械引起的施工振動。

地下水

地下水位或孔隙水壓變化，可協助解釋沉降或地層反應。

結構反應

按結構風險評估需要監測應變、荷載、接縫位移或動態反應。

環境

當溫度或濕熱效應與歷史建築本體或數據判讀有關時，可監測溫度及濕度。

監測儀器策略

歷史建築保護常用監測儀器

儀器應按預期位移機制、所需監測頻率、現場通達條件、基準穩定性及歷史建築本體的敏感程度選擇。

自動全站儀（ATS）及稜鏡

量測: 三維測點位移。
適用於: 外牆、牆體、建築物角位、沉降及側向位移。
優點: 可由遠端基準站自動量測多個監測點。
限制: 需要保持視線通達、穩定的測量基準，並處理大氣及能見度對量測的影響。

精密水準測量

量測: 垂直高程變化。
適用於: 建築物沉降、差異沉降及水準基點覆核。
優點: 在採用可靠測量程序的情況下，可直接而成熟地量測垂直位移。
限制: 一般需人工進行，受現場通達限制，亦較不適合極高頻率監測。

傾斜儀

量測: 局部傾斜或轉動。
適用於: 歷史外牆、牆體、塔樓、柱及敏感結構構件。
優點: 儀器體積相對小，可提供高頻率的局部轉動量測。
限制: 局部傾斜並不等同整幢建築物的整體變形。

裂縫規及電子裂縫計

量測: 指定裂縫兩側的相對位移。
適用於: 既有裂縫、介面位置及局部脆弱細部。
優點: 可直接量度指定裂縫正在張開、閉合或維持穩定。
限制: 只代表局部反應，不應解讀為整幢建築物的位移。

人工測斜儀及固定式測斜儀

量測: 隨深度變化的地下側向變形。
適用於: 鄰近挖掘、擋土系統、不穩定地層及斜坡相關風險。
優點: 有助了解地層位移如何在地面以下發展，而不只觀察歷史建築本身的表面反應。
限制: 需要合適的鑽孔或測斜管，並須審慎判讀安裝及基準條件。

水位管及振弦式孔隙水壓計

量測: 地下水位或孔隙水壓。
適用於: 降水、挖掘、沉降調查及對地下水敏感的地基。
優點: 為位移數據提供水文地質背景。
限制: 不同系統的反應時間及監測頻率不同；單靠地下水數據亦不能證明結構變化的因果關係。

振動監測儀

量測: 施工引致的振動反應。
適用於: 打樁、隧道工程、破拆、拆卸及對振動敏感的歷史建築本體。
優點: 可按項目特定覆核準則進行實時或高頻率比較。
限制: 施工振動監測並不等同完整的結構動態健康監測。

應變及環境感測器

量測: 局部應變、溫度、相對濕度或其他指定環境參數。
適用於: 特殊結構細部、修復系統、臨時支撐及敏感材料。
優點: 可協助解釋外部測量數據未能反映的局部結構或環境反應。
限制: 只應在工程問題確實需要額外監測時採用。

工程選擇

同一種位移，不同監測方法

表面上量測同一工程參數的儀器，實際上可能回答不同問題。聯合土力（GEOOE）建議按需要作出的工程判斷選擇方法，而不是單純選取取樣頻率最高的感測器。

工程問題	方法	主要價值	主要限制
建築物是否正在沉降？	精密水準測量	利用受控測量基點直接比較垂直高程變化。	一般需人工進行，並依賴現場通達及穩定的測量控制。
建築物是否正在沉降？	自動全站儀	自動量測多個測點的位移，並反映較廣泛的外牆幾何變化。	需要保持視線通達及可靠的基準幾何。
牆體是否正在轉動？	電子傾斜儀	高頻率量測局部傾斜。	量測的是局部轉動，而非整幢建築物的完整幾何變化。
牆體是否正在轉動？	測量稜鏡組合	把多個位置的位移與結構整體形態聯繫起來。	表現取決於稜鏡位置、基準及視線條件。
裂縫是否正在活動？	人工裂縫規	以簡單方式定期比較局部裂縫闊度。	時間解像度較低，並需要人工到達監測位置。
	電子裂縫計	可高頻率或自動量測局部裂縫的張開及閉合。	仍然只代表指定裂縫的局部反應。
	全站儀／建築物測量	識別裂縫周邊較廣泛的結構位移。	不能直接量度裂縫開口闊度。
地下水是否正在變化？	水位管	直接觀測地下水位。	通常以人工讀數為主，反應特性亦可能與電子系統不同。
地下水是否正在變化？	振弦式孔隙水壓計	提供自動或高頻率的孔隙水壓數據。	需要妥善安裝、數據記錄器及數據質素管理。
地層如何產生側向位移？	人工測斜儀	沿測斜管取得詳細位移剖面。	需要現場量測，監測頻率較低。
地層如何產生側向位移？	固定式測斜儀	在指定深度提供高頻率量測。	系統較複雜，而且相較完整人工測斜讀數，通常不能提供同樣連續的深度剖面。

工程原則： 更多數據並不等於更好的數據。取樣頻率、量測幾何、感測器穩定性，以及與可能破壞機制的相關性，應一併考慮。

施工介面

鄰近施工期間的歷史建築監測

不同施工活動會產生不同的位移機制，監測策略應針對這些機制制定。

歷史建築附近的深層挖掘

潛在影響機制： 擋土牆位移、地層側向變形、沉降及地下水下降。

常見監測： 按風險選用建築物沉降點、稜鏡、傾斜儀、裂縫計、測斜儀及地下水監測儀器。

數據應與挖掘深度、支撐安裝、降水作業及實際觀察到的擋土系統反應互相比較。

在歷史建築下方或旁邊進行隧道工程

潛在影響機制： 地層損失引致的沉降、差異位移、變形及振動。

常見監測： 沉降標記、建築物測量點、稜鏡、裂縫規、傾斜儀及振動監測。

在合適情況下，監測結果應與隧道位置、挖掘參數及建築物的結構敏感程度一併判讀。

打樁及地基工程

潛在影響機制： 振動、地層位移、土體遷移、地下水影響，以及對淺層歷史地基的擾動。

常見監測： 振動、沉降、裂縫及地層位移觀測；當岩土工程機制有需要時，亦應加入地下水監測。

歷史建築旁的拆卸工程

潛在影響機制： 振動、支承流失、意外碰撞、結構擾動及荷載路徑改變。

狀況勘察及較頻密的目視檢查尤其重要，因為並非所有風險都能以感測器反映。

托換工程、地庫工程及結構改建

潛在影響機制： 荷載轉移、差異沉降、局部裂縫及臨時支撐位移。

在分階段施工期間，監測可能需要同時結合建築物整體位移，以及局部支撐荷載、裂縫或應變。

歷史建築附近的斜坡或擋土工程

香港多山的地形令歷史建築亦可能受斜坡位移、擋土構築物及地下水影響。當這些屬合理風險時，建築物監測可與地下地層及地下水量測結合。

監測流程

實際可行的歷史建築監測流程

狀況覆核

記錄既有裂縫、變形、修葺、老化情況及敏感的歷史建築本體。

風險辨識

把施工活動與合理的地層、結構、振動及地下水影響機制聯繫起來。

基準監測

在施工開始前收集足夠數據，以掌握既有變化範圍。

儀器選擇

按工程判斷需要、現場通達、監測頻率及文物保護限制選擇方法。

審慎安裝

在不對歷史建築本體造成不必要損害的前提下設置監測點。

觸發機制

為項目制定特定的覆核、升級通報及行動程序，並界定責任人員。

數據關聯

把位移與施工次序、地下水及環境條件互相比較。

工程覆核

經核實的監測方法

研究整合點雲測量、H-BIM、探地雷達（GPR）、結構建模、高靈敏度加速度計，以及以 MEMS 為基礎的物聯網感測器，用於持續取得振動及環境數據。

對香港工程的啟示

當數碼分身概念能整合經核實的幾何資料及真實感測數據時，其工程價值會更高；模型本身不能取代量測質量或工程評估。

資料來源： University of Lisbon / Buildings — “A BIM-Based Model for Structural Health Monitoring of the Central Body of the Monserrate Palace: A First Approach,” 2023.

本頁不會為了增加地區覆蓋而勉強加入其他市場案例。如果沒有足夠可追溯的技術資料確認監測方法，聯合土力（GEOOE）會選擇不納入該案例，而不會僅因歷史建築知名度而推斷所用儀器。

工程資訊增益

國際歷史建築項目對香港有甚麼啟示

可靠基準比感測器數量更重要

如果沒有可靠的施工前狀況及位移基準，後續讀數可能難以與長期位移或季節性變化區分。

局部位移與整體位移並不相同

裂縫計描述指定不連續位置的局部變化；測量系統及傾斜量測則反映較廣泛的結構行為。兩者不應視為可以互相取代。

地下水亦可能成為結構問題的一部分

當降水或地下水變化可能引致土體反應時，GEOORIGIN ENGINEERING LIMITED 會把地下水資料視為位移判讀的一部分，而不是獨立於工程分析之外的數據。

高頻率並不等於高確定性

自動化數據仍可能受基準不穩、溫度、能見度、感測器漂移或安裝問題影響。

觸發準則必須對應行動

如果警報沒有配套的覆核及應對程序，就不能真正保護建築物。監測準則應連繫至指定責任人員及具體行動。

與文物保護相容的安裝方式本身就是設計的一部分

即使感測器性能再好，如果安裝會破壞歷史建築本體，或日後維護需要不可接受的干預，亦不應採用。

工程邊界

監測限制與工程判斷

監測可以提高我們對結構及地層行為的可見度，但不能消除所有不確定性。

監測本身不能證明因果關係

施工期間出現位移，本身並不足以證明位移一定由施工造成。既有缺陷、溫度反應、長期沉降、地下水變化及儀器本身的表現都可能有所影響。工程判讀應考慮時間上的相關性，並綜合多個證據來源。

基準點本身亦可能移動

測量結果的可靠程度取決於控制網。監測系統應具備方法核實原本假定穩定的基準點是否仍然穩定。

溫度及環境會影響量測

結構材料及監測儀器都可能對環境變化產生反應，因此可能需要配合溫度或濕度趨勢，區分環境反應與可能具損害性的位移。

自動化亦可能帶來錯誤安全感

停電、通訊中斷、視線受阻、感測器漂移及實體損壞都可能造成數據缺口或誤報。自動化系統仍需進行質量保證／質量控制（QA/QC）及定期現場核實。

監測不能取代現場檢查

感測器不能觀察所有缺陷。保育專業人士、結構工程師及現場人員仍可能需要進行目視檢查及狀況勘察，尤其是在出現非預期工程活動或異常讀數之後。

沒有任何單一儀器可以代表整幢建築物

歷史建築由地基、牆體、樓板、屋頂、連接位置及不同材料共同組成。聯合土力（GEOOE）建議只在各種量測能分別提供獨特且有用的工程資訊時，才把它們組合使用。

聯合土力（GEOOE）的工程方法

聯合土力（GEOOE）如何處理歷史建築監測

聯合土力（GEOOE）是由 GEOORIGIN ENGINEERING LIMITED 在香港營運的 Geo-Intelligence 及工程技術生態系統。應用於歷史建築時，重點是選擇真正有助工程判斷的量測方法，而不是單純增加儀器數量。

風險為本的監測架構

監測由危害及預期反應機制開始，再反推所需量測參數及數據頻率。

多參數綜合判讀

當風險機制需要互相關聯時，可把沉降、裂縫位移、傾斜、振動、地下水及施工紀錄一併覆核。

人工 + 自動化監測

聯合土力（GEOOE）不假設所有儀器都必須自動化。在監測頻率、通達條件及工程風險合適時，人工量測可能更具實際價值。

Geo-Intelligence 工作流程

數據應有系統地整理，讓項目團隊可由量測結果進一步進行趨勢覆核、工程判讀及有紀錄的跟進行動。

與文物保護相容的部署

設備位置、固定方式、通達安排及維護方法，應充分考慮歷史建築本體的敏感程度及項目審批要求。

項目特定的交付安排

最終監測安排取決於歷史建築狀況、地基、施工次序、主管部門要求、現場通達及項目交付團隊。

聯合土力（GEOOE）不會把上述國際案例表述為由聯合土力（GEOOE）交付的項目。這些案例均屬獨立參考，用於提煉可供未來香港歷史建築保護監測應用參考的工程經驗。

證據基礎

參考資料及來源

本頁工程案例根據可追溯的項目文件及已發表技術文獻整理。聯合土力（GEOOE）建議在編製監測方案前，先核對最新的項目要求、主管部門要求及文物保育規定。

香港特別行政區政府環境保護署／路政署。 中九龍幹線 — 建築文物環境影響評估及環境監察及審核文件，包括油麻地天后廟的監測要求。
香港特別行政區政府環境保護署。 修訂沙田T4主幹路 — 文化遺產環境影響評估、環境監察及審核手冊及環境許可證文件，涵蓋受影響歷史建築的振動、沉降及傾斜監測。
Crossrail Learning Legacy。 “Vibration Management and Listed Buildings” — Paddington Station 的 MacMillan House。
新加坡市區重建局（Urban Redevelopment Authority）。 保育技術手冊，以及在保育建築內或附近進行工程的指引。
Surbana Jurong / SJ Group。 新加坡 Temasek Shophouse 修復案例研究。
Sixense North America。 Virginia State Capitol — 鄰近深層挖掘期間的實時監測。
Li, X., Xie, L., Lu, W., Xue, S. et al. “Structural health monitoring of a historic building during uplifting process: system design and data analysis.” Structural Health Monitoring, 2023.
Katsuda, Y., Sugimoto, S., Ishizuka, Y. et al. “Development of the Deformation Monitoring System with Wireless Sensor Network and Evaluation of Mechanical Stability for Damaged Stonewalls.” International Journal of GEOMATE.
Machete, R., Neves, M., Ponte, M. et al. “A BIM-Based Model for Structural Health Monitoring of the Central Body of the Monserrate Palace: A First Approach.” Buildings, 2023.
Rossi, M. & Bournas, D. “Structural Health Monitoring and Management of Cultural Heritage Structures: A State-of-the-Art Review.” Applied Sciences, 2023.

歷史建築保護 · 香港

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