淺談高層建筑沉降觀測(cè)技術(shù)

趙杰

摘要：通過(guò)正確的沉降觀測(cè)基本要求，再按照沉降觀測(cè)步驟進(jìn)行施測(cè)，以便預(yù)防在施工過(guò)程中出現(xiàn)不均勻沉降，避免因建筑結(jié)構(gòu)被沉降破壞，或在沉降的影響下出現(xiàn)開(kāi)裂等質(zhì)量問(wèn)題，使施工方和業(yè)主蒙受經(jīng)濟(jì)損失。

關(guān)鍵詞：沉降觀測(cè) 沉降觀測(cè)點(diǎn) 高層 建筑 建筑物 水準(zhǔn)點(diǎn) 水準(zhǔn)控制網(wǎng)

1 沉降觀測(cè)的重要性

當(dāng)前，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，建筑行業(yè)建筑施工水平不斷提高，建筑規(guī)模不斷拓展，與有限的土地資源和日益增長(zhǎng)的人口數(shù)量成為越來(lái)越嚴(yán)重的社會(huì)矛盾。建筑行業(yè)越來(lái)越依賴于開(kāi)發(fā)高層或超高層建筑物來(lái)緩解用地壓力。為確保高層或超高層建筑物結(jié)構(gòu)安全耐用，并為日后的勘察設(shè)計(jì)和沉降觀測(cè)提供有效的參考數(shù)據(jù)，開(kāi)展建筑物沉降觀測(cè)工作就顯得尤為重要。

2 沉降觀測(cè)的基本要求

2.1 觀測(cè)儀器、人員水平的要求。采用S1級(jí)或S05級(jí)精密水準(zhǔn)儀配合高精度鋁合金水準(zhǔn)尺開(kāi)展沉降觀測(cè)。若缺少鋁合金水準(zhǔn)尺，可采用一般塔尺的第一段標(biāo)尺施測(cè)。要求觀測(cè)人員一律培訓(xùn)上崗，技能水平和專業(yè)素質(zhì)達(dá)標(biāo)，能夠根據(jù)工程特點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)條件采用科學(xué)的觀測(cè)方法，并且能夠針對(duì)觀測(cè)中出現(xiàn)的問(wèn)題提出較為全面的觀點(diǎn)，能夠靈活運(yùn)用誤差理論計(jì)算平差，確保每一次觀測(cè)準(zhǔn)確、高效。

2.2 觀測(cè)時(shí)間的要求。通常相鄰的兩次時(shí)間間隔為一個(gè)觀測(cè)周期。必須根據(jù)觀測(cè)方案所規(guī)定的時(shí)限設(shè)定觀測(cè)周期。高層或超高層建筑物沉降觀測(cè)通常是30天一周期，或參考建筑物加荷條件每升高一層或每升高數(shù)層設(shè)一觀測(cè)周期。

2.3 觀測(cè)點(diǎn)的要求。選擇沉降觀測(cè)點(diǎn)的位置時(shí)須遵循兩點(diǎn)原則，一是便于觀測(cè)，二是最能反映沉降特征。按照常規(guī)，應(yīng)該在建筑物上縱橫對(duì)稱設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，相鄰點(diǎn)間隔15～30m，均勻地分布于建筑物附近。另外，還應(yīng)該按照施工階段的觀測(cè)要求選定觀測(cè)點(diǎn)的位置，要避免在裝飾裝修環(huán)節(jié)觀測(cè)點(diǎn)被墻或柱飾面掩蓋而影響到連續(xù)施測(cè)的計(jì)劃。

2.4 觀測(cè)始終要遵循“五定”原則。所謂“五定”，即沉降觀測(cè)依據(jù)的基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基準(zhǔn)點(diǎn)、建筑物上的沉降觀測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)位要穩(wěn)定；觀測(cè)儀和配套設(shè)備要穩(wěn)定；每一次的施測(cè)路線、施測(cè)方法以及所采用的鏡位和流程基本固定；環(huán)境條件基本一致；觀測(cè)人員要穩(wěn)定。堅(jiān)持“五定”原則有助于規(guī)避測(cè)量誤差，確保觀測(cè)結(jié)果基本一致，同時(shí)能夠保證每一次復(fù)測(cè)與首次觀測(cè)的結(jié)果都有可比性，從而提高沉降觀測(cè)結(jié)果的客觀性和精確性。

2.5 觀測(cè)要求。觀測(cè)人員應(yīng)該熟練掌握沉降觀測(cè)方法、觀測(cè)流程以及觀測(cè)儀和配套設(shè)備的操作方法。首次觀測(cè)要校正儀器設(shè)備，如有必要可報(bào)送計(jì)量單位計(jì)量檢定。儀器設(shè)備連續(xù)使用3～6個(gè)月后重新檢定。觀測(cè)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)人員必須有序組織，密切配合，認(rèn)真負(fù)責(zé)，做到步步有校核。

2.6 觀測(cè)精度的要求。高層建筑物施工通常均采用二等水準(zhǔn)觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。以下是相關(guān)觀測(cè)指標(biāo)：①往返較差、附和或環(huán)線閉合差：△h=∑a-∑b≤l■，n為測(cè)站數(shù)。（或△h=∑a-∑b≤1.0■， L為觀測(cè)路線距離）。②前后視距：≤30m。③前后視距差：≤1.0m。④前后視距累積差：≤3.0m。⑤沉降觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于后視點(diǎn)的高差容差：≤1.0mm。⑥水準(zhǔn)儀的精度至少達(dá)到N2級(jí)

2.7 觀測(cè)數(shù)據(jù)整理及計(jì)算要求。觀測(cè)過(guò)程中實(shí)時(shí)記錄測(cè)得的數(shù)據(jù)，按照測(cè)量規(guī)程規(guī)定流程、技術(shù)手段進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，確保流程完整有序，而且要逐步校核，確保結(jié)果真實(shí)有效。

3 施測(cè)流程

3.1 構(gòu)建水準(zhǔn)控制網(wǎng)。①一般高層建筑物附近按照≤100m的間距要求所布設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)要超過(guò)3個(gè)。②在能夠后視2個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)的位置布設(shè)觀測(cè)儀，同時(shí)確保測(cè)區(qū)內(nèi)各水準(zhǔn)點(diǎn)可以形成便于閉合校驗(yàn)的閉合圖形。③宜在建筑物開(kāi)挖、地面沉降、震動(dòng)區(qū)范圍以外布設(shè)各水準(zhǔn)點(diǎn)，結(jié)合工程特點(diǎn)以及二等水準(zhǔn)施測(cè)要求（大于1.5米）設(shè)定水準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)深度，構(gòu)建水準(zhǔn)控制網(wǎng)和基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)，繼而進(jìn)行平差計(jì)算，統(tǒng)計(jì)出所有水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。

3.2 建立固定的觀測(cè)路線。由測(cè)區(qū)水準(zhǔn)控制網(wǎng)，參考沉降觀測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)圖，或結(jié)合觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)的深度要求布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)點(diǎn)與控制點(diǎn)之間建立固定的觀測(cè)路線，并且將提示施測(cè)路線的標(biāo)記樁設(shè)在觀測(cè)儀與轉(zhuǎn)點(diǎn)處，確保每一次施測(cè)所采用的觀測(cè)路線基本固定。

3.3 沉降觀測(cè)?；诔两涤^測(cè)方案和施測(cè)周期，宜在觀測(cè)點(diǎn)安穩(wěn)固后進(jìn)行首次觀測(cè)。一般高層建筑都設(shè)有地下結(jié)構(gòu)，應(yīng)從基礎(chǔ)開(kāi)始進(jìn)行首次觀測(cè)，在基礎(chǔ)的縱橫軸線上參考提前設(shè)計(jì)的位置埋設(shè)臨時(shí)沉降觀測(cè)點(diǎn)，穩(wěn)固好臨時(shí)觀測(cè)點(diǎn)后開(kāi)展首次觀測(cè)。

除首次觀測(cè)以外的每一次觀測(cè)的高程值都根據(jù)首次觀測(cè)確定的觀測(cè)點(diǎn)高程而定。因此，首次觀測(cè)在測(cè)量精度上要求較為嚴(yán)格。按常規(guī)使用N2級(jí)或N3級(jí)精密水準(zhǔn)儀施測(cè)。除此以外，要求在2次同期觀測(cè)后確定所有觀測(cè)點(diǎn)的首次高程。

建筑結(jié)構(gòu)上的觀測(cè)點(diǎn)隨著樓層的升高逐漸上移，當(dāng)觀測(cè)值達(dá)到+0.00時(shí)再確定永久觀測(cè)點(diǎn)的位置。隨后在竣工后沉降基本穩(wěn)定之前的每一層都要復(fù)測(cè)。

3.4 確認(rèn)所有觀測(cè)記錄無(wú)誤后計(jì)算平差，得出各觀測(cè)點(diǎn)每次觀測(cè)的高程，繼而得出沉降量。

3.5 統(tǒng)計(jì)表匯總。①列表統(tǒng)計(jì)沉降量，并進(jìn)行匯總。②繪制各觀測(cè)點(diǎn)的下沉曲線構(gòu)建下沉曲線坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)上、下兩部分分別是荷載值以及各沉降觀測(cè)周期的沉降量。在坐標(biāo)體系中繪制各觀測(cè)點(diǎn)測(cè)得的沉降量及其對(duì)應(yīng)的荷載值，連線得到與荷載值相對(duì)應(yīng)的沉降曲線。③基于以上兩個(gè)步驟對(duì)建筑物沉降趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，及時(shí)向上級(jí)反映建筑物的沉降情況，以便做出正確的施工決策。有的重要建筑物所在地基沉陷性較大，為保證施工安全，施工前必須進(jìn)行沉降觀測(cè)。

3.6 觀測(cè)階段的注意事項(xiàng)：①觀測(cè)方法、觀測(cè)流程和技術(shù)要求必須符合測(cè)量規(guī)范；②使用同一水平尺進(jìn)行前后視觀測(cè)；③每次的觀測(cè)路線保持一致；④每次施測(cè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境一致，且避免陽(yáng)光直射；⑤讀數(shù)時(shí)必須保證成像穩(wěn)定、清晰；⑥堅(jiān)持不定時(shí)觀測(cè)、持續(xù)觀測(cè)，勤于檢核計(jì)算；⑦在雨季前后聯(lián)測(cè)沉降量，檢查水準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)高是否一致；⑧實(shí)時(shí)向關(guān)聯(lián)部門通報(bào)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，全天候觀測(cè)沉降量大于1mm時(shí)立即施工整頓。

4 探討的兩個(gè)問(wèn)題

4.1 選擇科學(xué)的沉降觀測(cè)精度?，F(xiàn)階段，建筑行業(yè)沉降觀測(cè)規(guī)程尚不完善，觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)尚未明確，使得施工單位在設(shè)定精度標(biāo)準(zhǔn)時(shí)摻雜了過(guò)多主觀的成分，而觀測(cè)精度與沉降觀測(cè)結(jié)果的客觀真實(shí)性密切相關(guān)。所設(shè)定的沉降觀測(cè)精度過(guò)高或過(guò)低都不利于獲得準(zhǔn)確的觀測(cè)結(jié)果，因此觀測(cè)精度要根據(jù)沉降觀測(cè)規(guī)程及工程特點(diǎn)而定，盡量在保證觀測(cè)結(jié)果客觀準(zhǔn)確的前提下避免資源浪費(fèi)。按筆者的觀點(diǎn)，一般高層及超高層建筑物首次觀測(cè)時(shí)宜采用二等以上水準(zhǔn)測(cè)量方法，并且使用高級(jí)水準(zhǔn)儀配合鋁合金尺施測(cè)，在±0.00以上部分用S2、S3級(jí)水準(zhǔn)儀施測(cè)，這樣才能保證測(cè)量結(jié)果的精度達(dá)標(biāo)。

4.2 觀測(cè)建筑物沉降情況時(shí)，施測(cè)時(shí)間與沉降量所形成的是起伏的關(guān)系曲線，而非單邊下行光滑曲線，需要綜合分析其形成原因，并進(jìn)行修正。①二次觀測(cè)時(shí)曲線回升，之后呈下降走勢(shì)。這是因?yàn)槭状斡^測(cè)精度要求不嚴(yán)格，如果回升大于5mm，則首次觀測(cè)結(jié)果作廢；如果回升不超過(guò)5mm，則二次觀測(cè)與首次觀測(cè)調(diào)整標(biāo)高一致。②曲線在某點(diǎn)突然回升。原因：水準(zhǔn)點(diǎn)或觀測(cè)點(diǎn)被碰動(dòng)后，致使觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)高抬高，或水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)高降低。處理措施：取相鄰觀測(cè)點(diǎn)的相同觀測(cè)周期的沉降量作為被碰觀測(cè)點(diǎn)之沉降量。③曲線自某點(diǎn)起漸漸回升。原因：水準(zhǔn)點(diǎn)下沉。處理措施：確定水準(zhǔn)點(diǎn)下沉值，與高級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)符合測(cè)量，確定下沉重。

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