高層建筑沉降監(jiān)測(cè)方法探討

封利根 吳 琳 楊 瑩

（1.江西省基礎(chǔ)測(cè)繪院 江西南昌 330001 ；2.江西理工大學(xué) 江西贛州 341000）

0 前言

隨著社會(huì)的進(jìn)步，城市的發(fā)展和建筑設(shè)計(jì)水平的不斷提高，高層建（構(gòu)）筑的安全問(wèn)題越來(lái)越得到重視，為了確保高層建筑物的正常使用，在施工過(guò)程中應(yīng)用沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)加強(qiáng)監(jiān)控，指導(dǎo)合理的施工方法，預(yù)防在施工期間的不均勻沉降，并及時(shí)反饋信息，為相關(guān)部門(mén)提供第一手資料，以避免因建筑物不均勻沉降產(chǎn)生裂縫，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。本文通過(guò)對(duì)城市高層建筑沉降觀測(cè)，總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn)和注意事項(xiàng)，供大家借鑒。

1 建筑測(cè)量等級(jí)及要求

南昌市未來(lái)城項(xiàng)目位于該市高新開(kāi)發(fā)區(qū)麻丘鎮(zhèn)北側(cè)，總體劃分四個(gè)板塊：住宅區(qū)塊、工業(yè)區(qū)塊、商業(yè)區(qū)塊、定制區(qū)塊。按照國(guó)家有關(guān)規(guī)范，高層建筑物、高聳構(gòu)筑物、重要古建筑物及連續(xù)生產(chǎn)設(shè)施基礎(chǔ)、動(dòng)力設(shè)備基礎(chǔ)、滑坡監(jiān)測(cè)等，均要進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)。

1.1 建筑測(cè)量等級(jí)

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，按照測(cè)量規(guī)范規(guī)定建筑物基坑深度大于9米，可以確定采用中等精度要求的建筑物沉降監(jiān)測(cè)，本項(xiàng)目設(shè)定測(cè)量等級(jí)定為二級(jí)。

1.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)要求

為了能夠反映出建（構(gòu)）筑物的準(zhǔn)確沉降情況，沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)要埋設(shè)在最能反映沉降特征且便于監(jiān)測(cè)的位置。首先，要求建筑物上設(shè)置的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)縱橫向要對(duì)稱，且相鄰點(diǎn)之間的間距以10米—20米為宜，均勻地分布在建、構(gòu)筑物的周圍。其次，埋設(shè)的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)要符合各施工階段的監(jiān)測(cè)要求，標(biāo)志的埋設(shè)位置應(yīng)避開(kāi)如雨水管、窗臺(tái)線、暖氣片、暖水管、電氣開(kāi)關(guān)等有礙設(shè)標(biāo)與觀測(cè)的障礙物，埋設(shè)于±0.0 以上約0.5m的位置，避免建筑物在裝修、裝飾階段因墻或柱飾面施工而破壞或掩蓋住監(jiān)測(cè)點(diǎn)，造成不能連續(xù)監(jiān)測(cè)。

1.3 監(jiān)測(cè)周期

高層建（構(gòu)）筑物的沉降監(jiān)測(cè)對(duì)時(shí)間有嚴(yán)格的要求，首先是首次監(jiān)測(cè)必須按時(shí)進(jìn)行，其次，其它各階段的復(fù)測(cè)，根據(jù)工程進(jìn)展情況必須定時(shí)進(jìn)行，不得漏測(cè)或補(bǔ)測(cè)。相鄰的兩次時(shí)間間隔稱為一個(gè)觀測(cè)周期，一般高層建筑物的沉降監(jiān)測(cè)按一定的時(shí)間段為一觀測(cè)周期，一般按建筑物的加荷情況，每升高一層(或二層)為一觀測(cè)周期，粉刷期間每升高五層為一觀測(cè)周期。

1.4 儀器設(shè)備、人員素質(zhì)的要求

高層建筑物沉降觀測(cè)一般規(guī)定測(cè)量的誤差應(yīng)小于變形值的1／10——1／20，應(yīng)使用0.5″極精密水準(zhǔn)儀，水準(zhǔn)尺也應(yīng)使用受環(huán)境及溫差變化影響小的高精度條碼銦瓦標(biāo)尺。監(jiān)測(cè)人員必須接受專業(yè)技能培訓(xùn)，熟練掌握儀器的操作規(guī)程，針對(duì)不同工程的具體情況、采用不同的監(jiān)測(cè)方法。在首次監(jiān)測(cè)前要對(duì)所用儀器的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)校正，必要時(shí)經(jīng)計(jì)量單位予以鑒定。為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，觀測(cè)之前對(duì)所使用儀器按規(guī)范要求進(jìn)行檢驗(yàn)校正，觀測(cè)按照采用相同的觀測(cè)路線、使用同一儀器和水準(zhǔn)尺、固定觀測(cè)人員，在基本相同的環(huán)境和條件下工作的標(biāo)進(jìn)行觀測(cè)。

2 沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)依據(jù)及觀測(cè)周期

2.1 沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)依據(jù)以下列原則布設(shè)

①建筑物的四角、大轉(zhuǎn)角處及沿外墻每10m～20m 處或每隔2～3 根柱基上；

②高低層建筑、新舊建筑、縱橫墻等交接處的兩側(cè)；

③建筑裂縫、伸縮縫、沉降縫兩側(cè)、基礎(chǔ)埋深相差懸殊處、人工地基與天然地基接壤處、不同結(jié)構(gòu)分界處。

④對(duì)于寬度大于15m 或小于15m 而地質(zhì)復(fù)雜以及膨脹土地區(qū)的建筑，應(yīng)在承重墻中部設(shè)內(nèi)墻點(diǎn)，并在室內(nèi)地面中心及四周設(shè)地面點(diǎn)；

⑤框架結(jié)構(gòu)建筑的每個(gè)或部分柱基上或沿縱橫軸線上；

2.2 沉降觀測(cè)周期

建筑施工階段觀測(cè)從基礎(chǔ)完工（±0.000）開(kāi)始觀測(cè)，計(jì)劃首層連續(xù)觀測(cè)二次；以后每增加1層觀測(cè)一次；停工期間，每隔2個(gè)月觀測(cè)一次；按規(guī)定，11層建筑的觀測(cè)總次數(shù)施工階段不應(yīng)少于13次，15層13次；當(dāng)建筑物出現(xiàn)下沉、上浮，不均勻沉降比較嚴(yán)重，或列縫發(fā)展迅速，應(yīng)每日或數(shù)日連續(xù)觀測(cè)；建筑物在設(shè)備安裝（包括落地窗安裝）、粉刷5層—6層增加觀測(cè)一次；建筑物封頂后至竣工驗(yàn)收，每隔2個(gè)月觀測(cè)一次。

3 沉降監(jiān)測(cè)的主要技術(shù)要求

沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)與工作基點(diǎn)、基準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)成沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)，按二等水準(zhǔn)測(cè)量的要求進(jìn)行測(cè)量，主要技術(shù)要求如下表。

表1 二等水準(zhǔn)測(cè)量的主要技術(shù)要求

4 技術(shù)措施

為滿足觀測(cè)精度及規(guī)范要求，根據(jù)江西省基礎(chǔ)測(cè)繪院多年的監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)未來(lái)城高層建筑沉降監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，采取如下技術(shù)措施。

4.1 埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)，建立水準(zhǔn)控制網(wǎng)

按照規(guī)范要求，水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在建筑物開(kāi)挖、地面沉降和震動(dòng)區(qū)范圍之外，且便于長(zhǎng)期保存的地方，水準(zhǔn)點(diǎn)的埋深要符合二等水準(zhǔn)測(cè)量的要求(大于1.5米)。根據(jù)總平面布置圖及工程的測(cè)量施測(cè)方案建立水準(zhǔn)控制網(wǎng)，一般高層建筑物周圍要布置三個(gè)以上水準(zhǔn)點(diǎn)，水準(zhǔn)點(diǎn)的間距不大于100米；在場(chǎng)區(qū)內(nèi)任何地方架設(shè)儀器至少后視到兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)，并且場(chǎng)區(qū)內(nèi)各水準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)成閉合圖形，以便閉合檢校；每條閉合水準(zhǔn)線路（始終）復(fù)測(cè)檢查不少于3次，檢查、預(yù)防工作基點(diǎn)在施工階段中有無(wú)破壞、擾動(dòng)。根據(jù)地形情況，該項(xiàng)目選擇在原狀土層上埋設(shè)，共埋設(shè)了4個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。土層上埋設(shè)的基準(zhǔn)點(diǎn)為上下底面為40cm×40cm、高為50cm的方柱型混凝土標(biāo)石，如下圖。

4.2 布設(shè)工作基點(diǎn)，建立固定的觀測(cè)路線

工作基點(diǎn)是基坑監(jiān)測(cè)的二級(jí)控制點(diǎn)，應(yīng)埋設(shè)在靠近監(jiān)測(cè)點(diǎn)，便于觀測(cè)且相對(duì)穩(wěn)定的位置，該次工程共埋設(shè)12個(gè)工作基點(diǎn)，依據(jù)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)要求或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布點(diǎn)圖，確定沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置。在控制點(diǎn)與沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間建立固定的觀測(cè)路線，并在架設(shè)儀器站點(diǎn)與轉(zhuǎn)點(diǎn)處作好標(biāo)記樁，保證各次觀測(cè)均沿統(tǒng)一路線，如下圖。

住宅區(qū)：位于該開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的東北角，興建的住宅主要為11層～15層住宅樓。需監(jiān)測(cè)建筑物占地面積相對(duì)較小、相對(duì)集中。二等水準(zhǔn)路線測(cè)量基本穿越每排樓之間，路線長(zhǎng)度約5Km。為滿足觀測(cè)精度及規(guī)范要求，路線上布設(shè)的工作基點(diǎn)約42個(gè)（測(cè)繪單位埋設(shè)）；多層樓共布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)約322個(gè)（測(cè)繪單位埋設(shè)）；

地下室：因地下室低于單體外的施工地面，利用工作基點(diǎn)直接觀測(cè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，難度較大，有的幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。對(duì)于高出現(xiàn)有地面的住宅樓埋設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，必須在工作基點(diǎn)上把高程引入地下室頂板上，即一樓樓面。首次觀測(cè)必須確定支站點(diǎn)尺墊的規(guī)定位置，用紅漆噴涂、架設(shè)儀器的位置，腳架的三個(gè)腳同樣用紅漆噴涂。每次觀測(cè)必須從工作基點(diǎn)引入同一位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣可以消除儀器、標(biāo)尺的不等差，從而保障建筑物的真實(shí)沉降，又可檢查上次的監(jiān)測(cè)偶然誤差和系統(tǒng)誤差。

該項(xiàng)針對(duì)地下室的沉降監(jiān)測(cè)措施是：首先是在澆筑的底板上按規(guī)范每10m-15m 沿底板四周、后澆帶兩邊布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在基坑護(hù)壁邊或地下室墻柱上布設(shè)假定高程的工作基點(diǎn)，且連續(xù)觀測(cè)3～4 天。（嚴(yán)格按沉降速率小于0.01mm/d～0.04mm/d，可認(rèn)為建筑物已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)定階段，只是取值宜根據(jù)各地區(qū)地基土的壓縮性確定。本工程擬取值為0.04mm/d。視為穩(wěn)定），當(dāng)場(chǎng)地有上浮情況發(fā)生，無(wú)償提供補(bǔ)救措施。

4.3 沉降觀測(cè)

根據(jù)編制的工程施測(cè)方案及確定的觀測(cè)周期進(jìn)行觀測(cè)，首次觀測(cè)應(yīng)在觀測(cè)點(diǎn)安穩(wěn)固后及時(shí)進(jìn)行。一般高層建筑物有一層或數(shù)層地下結(jié)構(gòu)，首次觀測(cè)應(yīng)自基礎(chǔ)開(kāi)始，在基礎(chǔ)的縱橫軸線上(基礎(chǔ)局邊)按設(shè)計(jì)好的位置埋設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)(臨時(shí)的)，等臨時(shí)觀測(cè)點(diǎn)穩(wěn)固好，進(jìn)行首次觀測(cè)。隨著結(jié)構(gòu)每升高一層，每施工一層就監(jiān)測(cè)一次，直至竣工。每次觀測(cè)結(jié)束后應(yīng)及時(shí)將各次觀測(cè)記錄整理，檢查無(wú)誤后，采用平差計(jì)算各點(diǎn)的高度和精度，求出各次每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的高程值，計(jì)算累計(jì)沉降量及本次沉降量，并填寫(xiě)日期和施工情況等資料，最終形成沉降量統(tǒng)計(jì)表。對(duì)平差后水準(zhǔn)線路測(cè)站高差中誤差不滿足測(cè)量精度要求的觀測(cè)數(shù)據(jù)，立即返工重測(cè)。

4.4 數(shù)據(jù)處理與分析

①由于沉降監(jiān)測(cè)范圍小，沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程采用施工所用高程系的高程值作為參考，所以計(jì)算中不進(jìn)行正常水準(zhǔn)面不平行改正與重力異常的歸算改正。

②將各次沉降監(jiān)測(cè)水準(zhǔn)原始記錄、及時(shí)整理、檢查。

③內(nèi)業(yè)計(jì)算最后高程成果的取值精確至0.1mm。

④基準(zhǔn)點(diǎn)的檢驗(yàn)采用最小二乘測(cè)量平差的檢驗(yàn)方法。復(fù)測(cè)的平差值與首次觀測(cè)的平差值較差Δ，滿足時(shí)，可認(rèn)為基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)位穩(wěn)定。式中：μ為單位權(quán)中誤差，Q 為權(quán)系數(shù)。

⑤用科傻水準(zhǔn)測(cè)量與沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(武漢大學(xué)編制) 軟件進(jìn)行平差計(jì)算，求出各次每個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程值、高程中誤差、相鄰沉降觀測(cè)點(diǎn)的高差中誤差。

⑥對(duì)每期觀測(cè)中沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，根據(jù)監(jiān)測(cè)體的累計(jì)變形量、兩相鄰觀測(cè)周期的相對(duì)變形量及觀測(cè)周期對(duì)沉降觀測(cè)進(jìn)行分析。

5 觀測(cè)中的注意事項(xiàng)

高層建筑物的沉降監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)基礎(chǔ)性的工作，在觀測(cè)中應(yīng)注意一下幾個(gè)方面：

①嚴(yán)格按測(cè)量規(guī)范的要求施測(cè)，水準(zhǔn)點(diǎn)及工作基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在靠近監(jiān)測(cè)點(diǎn)，不容易被破壞及下沉，且便于觀測(cè)且相對(duì)穩(wěn)定的位置。

②每次觀測(cè)必須按照固定的觀測(cè)路線進(jìn)行，人員及儀器要相對(duì)固定，觀測(cè)時(shí)前后視觀測(cè)最好用同一水平尺。

③觀測(cè)時(shí)要避免陽(yáng)光直射，且各觀測(cè)環(huán)境基本一致，等儀器成像清晰、穩(wěn)定時(shí)再讀數(shù)。

④隨時(shí)觀測(cè)，隨時(shí)檢核計(jì)算，觀測(cè)時(shí)要—?dú)夂浅?，在雨季前后要?lián)測(cè)，檢查水準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)高是否有變動(dòng)。

⑤當(dāng)兩次沉降觀測(cè)時(shí)間跨度超過(guò)1年時(shí)，工作基點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

⑥當(dāng)建筑物每天(24h)連續(xù)沉降量超過(guò)1mm時(shí)，應(yīng)將所觀測(cè)沉降情況及時(shí)反饋有關(guān)部門(mén)，并停止施工，會(huì)同有關(guān)部門(mén)采取應(yīng)急措施。

[1]工程測(cè)量規(guī)范（DB36/J002-2007）[G].國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局,2006.

[2]建筑變形測(cè)量規(guī)范(JGJ8-2007)[G].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版，2008.

[3]國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范(GB/T12897-2006)[G].國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局,2006.