民用建筑的沉降觀測方法

高燁

摘要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，高層建筑的數(shù)量也在不斷的增多，為了加強(qiáng)建筑工程施工質(zhì)量控制，保證后期人們使用建筑的安全，不僅要注重建筑工程的實體質(zhì)量，更要注重建筑施工以及使用過程中的建筑物沉降，避免因沉降原因造成建筑物主體結(jié)構(gòu)的破壞或產(chǎn)生影響結(jié)構(gòu)使用功能的裂縫，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

關(guān)鍵詞：民用建筑；沉降；觀測方法

引言：

隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，各種復(fù)雜的高層及超高層建筑的不斷出現(xiàn)，沉降觀測的重要性日趨明顯。為監(jiān)視建筑及其周圍環(huán)境在施工和使用期間的安全，了解其變形特征，并為工程設(shè)計、管理及科研提供資料，建筑物的沉降觀測工作越來越顯示其重要性。因此，為了建筑物的安全使用，研究變形的原因和規(guī)律，在建筑物的設(shè)計、施工和運(yùn)營管理期間具有重要意義。

民用建筑的沉降觀測，對觀測的規(guī)范性要求非常嚴(yán)格，并且每個環(huán)節(jié)都有著一定的注意事項。作者以此實例結(jié)合自身多年工作經(jīng)驗，對建筑物沉降觀測方法作了比較深入的分析和探討。

工程概況

某高層公寓1#、2#樓項目，建筑面積約3萬多平米，為28層框筒結(jié)構(gòu)，我公司承擔(dān)了該項目高層建筑的建筑物沉降觀測任務(wù)。

一、民用建筑沉降觀測的要求

工程建筑物從施工開始到竣工，以及建成使用后很長一段時間，沉降變形是不可避免。如果變形在一定的限度之內(nèi)屬正?，F(xiàn)象，但一旦超過某一限度，就會危及建筑物的安全。因此，在建筑物的施工和使用期間，都必須對建筑物沉降進(jìn)行觀測，以便及時掌握變形情況，發(fā)現(xiàn)問題，采取措施，保證建筑物沉降從施工到使用均在安全范圍之內(nèi)。

二、民用建筑的沉降觀測方法

民用建筑在施工及正常使用的過程中，由于地基土受上部載荷作用下體積壓縮變形，進(jìn)而表現(xiàn)為建筑物沉降的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象對建筑物的正常使用將造成嚴(yán)重的危害，例如，建筑物位移、傾斜等都屬于建筑沉降的具體表現(xiàn)，為了避免或降低沉降對民用建筑造成的危害，應(yīng)做好民用建筑沉降觀測工作，一旦發(fā)現(xiàn)民用建筑發(fā)生沉降超出安全指標(biāo)的話，應(yīng)及時采用處理措施，民用建筑的沉降觀測方法實施具體如下。

（一）建立沉降觀測的高程控制系統(tǒng)

建筑沉降觀測的高程控制系統(tǒng)宜采用國家高程基準(zhǔn)或測區(qū)所在地方使用的高程系統(tǒng)，也可采用獨立系統(tǒng)（一個測區(qū)只能設(shè)立一個高程系統(tǒng)）。無論采用何種高程系統(tǒng)，都應(yīng)在檢測方案中明確說明。

1.觀測精度

一般建筑物沉降檢測的等級為一級或二級，具體的等級劃分及其精度要求見表1的規(guī)定。

2.高程控制網(wǎng)點布設(shè)

民用建筑沉降觀測是采用精密水準(zhǔn)測量的方法進(jìn)行的，為此應(yīng)建立高精度的水準(zhǔn)測量控制網(wǎng)。高程控制網(wǎng)的建立需要收集相關(guān)建設(shè)單位前期提供的水準(zhǔn)控制點，同時要保證提供的水準(zhǔn)控制點必須滿足高程精度的要求，再結(jié)合民用建筑工程的平面布置特點，以及測量施測的具體方案來建立高程控制網(wǎng)。

沉降檢測點可分為控制點和檢測點。其中，控制點包括基準(zhǔn)點和工作基點。沉降觀測的高程基準(zhǔn)點數(shù)不應(yīng)少于3個，工作基點可根據(jù)需要設(shè)置。

對于建筑物較少的測區(qū)，宜將高程基準(zhǔn)點連同工作基點按單一層次布設(shè)；對于建筑物較多且分散的大測區(qū)，宜按兩個層次布網(wǎng)，即由控制點組成控制網(wǎng)，高程基準(zhǔn)點與所聯(lián)測的工作基點組成擴(kuò)展網(wǎng)。

本工程的高程控制網(wǎng)（詳見圖1）具體做法是：在建筑物的外圍布設(shè)一條閉合水準(zhǔn)環(huán)形路線，再由水準(zhǔn)環(huán)中的固定點測定各測點的標(biāo)高。項目按兩個層次組網(wǎng)，由BM1、BM2、BM3、BM4組成控制網(wǎng)，其中BM1為國家高程控制點（由建設(shè)單位提供），再由檢測點與所聯(lián)測的工作基點組成擴(kuò)展網(wǎng)。實際檢測過程中，高程控制網(wǎng)每半年復(fù)測一次，其中首次檢測時，應(yīng)進(jìn)行兩次獨立檢測，并取檢測結(jié)果的中數(shù)作為沉降檢測初始值，提高初始值的可靠性。

種檢測點的選設(shè)：

（1）基準(zhǔn)點應(yīng)選設(shè)在沉降影響范圍以外長期保存的穩(wěn)定位置，應(yīng)避開交通主干道、地下管線、河岸以及其他可能使標(biāo)石、標(biāo)志易遭腐蝕和破壞的地方。

（2）工作基點應(yīng)選設(shè)在靠近檢測目標(biāo)且便于聯(lián)測檢測點的穩(wěn)定或相對穩(wěn)定的位置。

（3）檢測點應(yīng)選設(shè)在沉降體上能反映沉降特征的位置，方便從工作基點或基準(zhǔn)點對其進(jìn)行檢測。具體點位布設(shè)應(yīng)結(jié)合地質(zhì)情況及建筑物本身承受載荷的特點，依據(jù)國家及行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求確定。

（二）沉降觀測的實施

由于本工程是高層建筑，本次建筑物沉降檢測的等級為一級，采用美國天寶DINI03型電子水準(zhǔn)儀，配銦鋼精密條碼水準(zhǔn)尺，按二等水準(zhǔn)測量要求進(jìn)行觀測。儀器測量精度為±0.3mm/km，精確讀數(shù)顯示至0.01mm。觀測視線長度≤30m，前后視距差≤2.0m，往返較差及附合或環(huán)線閉合差≤0.5（其中n為測站數(shù)），沉降觀測點與工作基點、基準(zhǔn)點構(gòu)成沉降監(jiān)測網(wǎng)，按二等水準(zhǔn)測量的要求進(jìn)行精確測量。

每次測量均需采用環(huán)形閉合方法進(jìn)行檢查，測量路線嚴(yán)格按照設(shè)計的水準(zhǔn)路線進(jìn)行，并計算其閉合差，以消除或減弱測量誤差，若精度不能滿足要求，則需重新監(jiān)測。沉降檢測應(yīng)盡可能使用同一類型的儀器和標(biāo)尺，由同一名檢測人員觀測完成，避免中途換人換機(jī)，而造成的人為因素影響。

（三）沉降觀測周期的確定

觀測的頻率決定于變形值的大小、變形速度和觀測的目的。通常要求觀測的次數(shù)既能反映出變化的過程，又不遺漏變化的時刻。在荷載的影響下，基礎(chǔ)下土層的壓縮是逐漸實現(xiàn)的，因此，基礎(chǔ)的沉陷亦是逐漸增加的，地基沉降隨時間及載荷增加的變化有其一定的規(guī)律性（如圖2）。

根據(jù)設(shè)計圖紙結(jié)施要求及規(guī)范規(guī)定，本工程觀測頻率及周期按以下執(zhí)行：

（1）建筑物施工階段的觀測：首層施工完畢即檢測一次，以后每間隔5層檢測一次，結(jié)構(gòu)封頂后每2個月檢測一次，直至工程竣工。

（2）建筑物使用階段的觀測：工程竣工驗收以后，第一年檢測三次，第二年觀測二次，以后每年一次，直至建筑物沉降穩(wěn)定。如建筑物出現(xiàn)異常，不均勻沉降比較嚴(yán)重，或裂縫發(fā)展迅速等情況之一時，應(yīng)立即進(jìn)行逐日或2～3d一次的連續(xù)檢測。

（3）工程竣工時地基變形應(yīng)滿足的要求：建筑物竣工驗收時，根據(jù)《建筑物沉降觀測方法》（DGJ32/J18-2012）5.0.7條規(guī)定，地基變形應(yīng)滿足以下要求：

表2 竣工驗收最后一次觀測的沉降速度允許值表

本工程為高層建筑按第一項取值。

（4）建筑沉降是否進(jìn)入穩(wěn)定階段，標(biāo)準(zhǔn)的判定：根據(jù)《建筑物沉降觀測方法》（DGJ32/J18-2012）5.0.5條規(guī)定，沉降是否進(jìn)入穩(wěn)定階段，應(yīng)由沉降量-時間關(guān)系曲線來判定。一般觀測，軟地層二、三級多層建筑，若沉降速率小于0.010～0.040mm/d，可認(rèn)為建筑物已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)定階段。高層和一級建筑，若沉降速率小于0.010 mm/d認(rèn)為建筑物已經(jīng)進(jìn)入穩(wěn)定。根據(jù)圖紙設(shè)計說明和本地區(qū)地基土的壓縮比來看，本工程高層建筑取值為0.010mm/d。

（四）沉降檢測的結(jié)果整理

每期建筑沉降檢測結(jié)束后，應(yīng)依據(jù)測量誤差理論和統(tǒng)計檢驗原理對獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)及時進(jìn)行平差計算和處理，檢查記錄中的數(shù)據(jù)和計算是否正確，精度是否合格，如果誤差超限則需重新檢測。然后調(diào)整閉合差，推算各檢測點的高程，列入成果表中。

根據(jù)各檢測點本次所檢測高程與上次所檢測高程之差，計算各檢測點的沉降量和沉降速率，并將檢測日期和荷載情況記入檢測成果表。

為了更清楚地表示沉降量、荷載、時間的三者之間的關(guān)系，還需繪制各檢測點的時間與沉降量關(guān)系曲線圖以及時間與荷載關(guān)系曲線圖。

三、總結(jié)

一般情況下，對高層以及超高層或是負(fù)載較大的民用建筑物進(jìn)行定期的沉降觀測，而且周期也比較短，主要是為了防止建筑物的沉降幅度過大對建筑物造成安全影響，可以說沉降觀測是建筑物施工以及使用的必要環(huán)節(jié)。通過本文對民用建筑的沉降觀測方法的分析來看，沉降觀測也是民用建筑在施工和使用中必不可少的重要部分，而且，觀測方法也有著一定的規(guī)范性，并且要嚴(yán)格的執(zhí)行下去，這樣才能保證民用建筑的安全施工、安全使用。

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