淺談高層建筑沉降觀測技術(shù)

楊飛　王修貴　袁大偉

【摘要】隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑物高度不斷的增加，這意味著建筑物施加給地基的荷載在增加，建筑物產(chǎn)生的變形在增加，因此對高層建筑進(jìn)行沉降監(jiān)測就顯的尤為重要。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；沉降觀測；水準(zhǔn)測量；數(shù)據(jù)處理

1 高層建筑沉降觀測意義

各種工程建筑物在其施工和運(yùn)營使用過程中，都會產(chǎn)生一定的沉降，如果這種沉降在建筑規(guī)范規(guī)定限度內(nèi)時(shí)我們可以認(rèn)為是正常現(xiàn)象，但超過了一定的范圍就會影響其正常使用并危及建筑物自身及人身的安全，因此需要對重要建筑物或已發(fā)生變形的建筑物進(jìn)行沉降觀測，掌握其變形量、變形發(fā)展趨勢和規(guī)律，以便一旦發(fā)現(xiàn)不利的變形可以及時(shí)采取措施，以確保施工安全和建筑物的安全，同時(shí)也為今后更合理的設(shè)計(jì)提供資料。

2 高層建筑沉降觀測的基本要求

2.1沉降觀測儀器設(shè)備的要求

為了使測定結(jié)果真實(shí)可信，可以使用以下幾種設(shè)備：第一種是精密水準(zhǔn)儀，其級別要求是DS1或者DS05；第二種是高精度銦合金水準(zhǔn)尺，這種水準(zhǔn)尺不容易受到環(huán)境的影響，尤其是不會因?yàn)闇囟茸兓a(chǎn)生太大的影響。

2.2測量人員的素質(zhì)要求

高層建筑沉降觀測本身就是一項(xiàng)非常專業(yè)的工作，需要專業(yè)人士進(jìn)行，并不是只要懂得操作儀器就可以，觀測人員必須要經(jīng)過專業(yè)學(xué)習(xí)以及專業(yè)的技能培訓(xùn)，觀測人員還應(yīng)該具備的一項(xiàng)素質(zhì)就是隨機(jī)應(yīng)變，因?yàn)樵谟^測的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)各種影響觀測結(jié)果的情況，遇到不利于觀測的這種情況，觀測人員應(yīng)該及時(shí)的調(diào)整修正，這樣才能真實(shí)、迅速的達(dá)到觀測的目的。

2.3沉降觀測點(diǎn)的要求

觀測點(diǎn)設(shè)置直接影響高層建筑沉降觀測結(jié)果。觀測點(diǎn)的選擇必須要準(zhǔn)確，能夠真實(shí)的反映高層建筑沉降特點(diǎn)。沉降觀測標(biāo)志應(yīng)穩(wěn)固埋設(shè)，高度以高于室內(nèi)地坪（±0.000）0.2～0.5m為宜。對于建筑立面后期有貼面裝飾的建筑物，宜埋設(shè)螺栓式活動標(biāo)志。沉降觀測點(diǎn)宜設(shè)在建筑物以下部位：

（1）建筑物的主要墻角及沿外墻每10～15m處或每隔2～3根柱基上；

（2）沉降縫、伸縮縫、新舊建筑物或高低建筑物接壤處的兩側(cè)；

（3）人工地基與天然地基接壤處、建筑物不同結(jié)構(gòu)分界處的兩側(cè)；

（4）基礎(chǔ)底板的四角和中部；

（5）當(dāng)建筑物出現(xiàn)裂縫時(shí)，布設(shè)在裂縫兩側(cè)。

2.4 沉降觀測周期的要求

高層建筑沉降觀測周期要能體現(xiàn)出建筑物荷載對建筑地基的影響。當(dāng)?shù)鼗翞闊o黏性土?xí)r，土體壓縮固結(jié)相對較快，建筑物沉降觀測時(shí)間較短；當(dāng)?shù)鼗翞轲ば酝習(xí)r，土體壓縮固結(jié)相對較慢，建筑物沉降觀測時(shí)間則較長。

根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)高層建筑施工期間的沉降觀測周期，應(yīng)每增加1～2層觀測1次；建筑物封頂后，應(yīng)每3個(gè)月觀測一次，觀測一年。如果最后兩個(gè)觀測周期的平均沉降速率小于0.02mm/日，可以認(rèn)為整體趨于穩(wěn)定，如果各點(diǎn)的沉降速率均小于0.02mm/日，即可終止觀測。否則，應(yīng)繼續(xù)每3個(gè)月觀測一次，直至建筑物穩(wěn)定為止。

2.5 高程基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置要求

（1）要有足夠的穩(wěn)定性。水準(zhǔn)基點(diǎn)必須設(shè)置在沉降影響范圍以外，冰凍地區(qū)水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在冰凍線以下0.5m。

（2）要具備檢核條件。為了保證水準(zhǔn)基點(diǎn)高程的正確性，水準(zhǔn)基點(diǎn)最少應(yīng)布設(shè)三個(gè)，以便相互檢核。

（3）要滿足一定的觀測精度。水準(zhǔn)基點(diǎn)和觀測點(diǎn)之間的距離應(yīng)適中，相距太遠(yuǎn)會影響觀測精度，一般應(yīng)在100m范圍內(nèi)。

3高層建筑沉降觀測的程序

3.1 建立水準(zhǔn)控制網(wǎng)

根據(jù)建設(shè)單位提供的水準(zhǔn)控制點(diǎn)，根據(jù)工程施測方案和布網(wǎng)原則的要求建立監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)。在基準(zhǔn)網(wǎng)的觀測中，各水準(zhǔn)點(diǎn)要設(shè)在建筑物開挖、地面沉降和震動區(qū)范圍之外，水準(zhǔn)點(diǎn)的埋深要符合二等水準(zhǔn)測量的要求（大于1.5 m）。根據(jù)工程特點(diǎn)，建立合理的水準(zhǔn)控制網(wǎng)，與基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測，平差計(jì)算出各水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。

3.2建立固定的觀測路線

根據(jù)依據(jù)沉降觀測點(diǎn)的埋設(shè)要求或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的沉降觀測點(diǎn)布點(diǎn)圖， 確定沉降觀測點(diǎn)的位置。沉降觀測標(biāo)志設(shè)置好之后，在控制點(diǎn)與沉降觀測點(diǎn)之間建立固定的觀測路線，并在架設(shè)儀器站點(diǎn)與轉(zhuǎn)點(diǎn)處作好標(biāo)記樁， 保證各次觀測均沿統(tǒng)一路線。因?yàn)樗疁?zhǔn)基點(diǎn)和沉降點(diǎn)都要編號，我們可以在工作薄上把觀測的順序依據(jù)它們的點(diǎn)號把它記錄下來，以供下一次沉降觀測之用。

3.3進(jìn)行沉降觀測

等到沉降觀測標(biāo)志和墻體完全固定到一起之后，我們便開始觀測由沉降基準(zhǔn)點(diǎn)和沉降點(diǎn)組成的閉合線路。沉降觀測一般是周期性的觀測。首次沉降觀測特別重要，沉降點(diǎn)的首次觀測必須采用往返兩次觀測，且往返兩次觀測均應(yīng)為偶數(shù)站，往返觀測水準(zhǔn)標(biāo)尺要互換位置即同一個(gè)沉降點(diǎn)往測和返測要立不同水準(zhǔn)標(biāo)尺。首次觀測的沉降點(diǎn)的高程值是我們以后計(jì)算沉降量的依據(jù)，所以我們對首次觀測高程值要求比較嚴(yán)格，即往返兩次測得的沉降點(diǎn)的兩個(gè)高程值相差不得超過一毫米，滿足這個(gè)要求之后取它們的平均值作為首次沉降點(diǎn)的高程值。如果不滿足這個(gè)要求我們就重新觀測。首次觀測結(jié)束之后的觀測可以僅測一次就可以了，因?yàn)槌两祷鶞?zhǔn)點(diǎn)和沉降點(diǎn)組成的是閉合的線路，我們可以通過閉合差來檢驗(yàn)測量的精度。一般來說閉合差小于允許值的一半時(shí)測得的高差中誤差才滿足規(guī)范要求。首次的沉降點(diǎn)沉降量為零，以后根據(jù)兩次觀測的高程值之差計(jì)算沉降點(diǎn)位的沉降量和總的沉降量。

3.4數(shù)據(jù)處理及統(tǒng)計(jì)表匯總

首先，根據(jù)沉降觀測過程中記錄各次觀測值，整理檢查無誤后進(jìn)行平差計(jì)算沉降量，列統(tǒng)計(jì)表，進(jìn)行匯總。若使用電子精密水準(zhǔn)儀，可以利用電子儀器自動記錄的功能進(jìn)行保存原始數(shù)據(jù)，每測一次導(dǎo)出數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。電子精密水準(zhǔn)儀數(shù)據(jù)可以通過平差軟件進(jìn)行結(jié)果輸出，使效率大大提高，避免人為計(jì)算誤差。

其次，平差后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)報(bào)，繪制各觀測點(diǎn)的下沉曲線，首先建立下沉曲線坐標(biāo)，橫坐標(biāo)為時(shí)間坐標(biāo)。將統(tǒng)計(jì)表中各觀測點(diǎn)對應(yīng)的觀測周期所測得沉降量畫于坐標(biāo)中，并將相應(yīng)的荷載值也畫于坐標(biāo)中，連線，就得到對應(yīng)于荷載值的沉降曲線。

最后，根據(jù)沉降量統(tǒng)計(jì)表和沉降曲線圖，我們可以預(yù)測建筑物的沉降趨勢，將建筑物的沉降情況及時(shí)的反饋到有關(guān)主管部門，正確地指導(dǎo)施工。特別座在沉陷性較大的地基上重要建筑物的不均勻沉降的觀測顯得更為重要。利用沉降曲線還可計(jì)算出因地基不均勻沉降引起的建筑物傾斜度： ，其中 、 分別為 m，n 點(diǎn)的總沉降量， 為m，n 點(diǎn)的距離。對沉降觀測的成果分析，我們還可以找出同一地區(qū)類似結(jié)構(gòu)形式建筑物影響其沉降的主要因素，指導(dǎo)施工單位編好施工組織設(shè)計(jì)正確指導(dǎo)施工大有裨益，同樣也為勘察設(shè)計(jì)單位提供寶貴的一手資料，設(shè)計(jì)出更完善的施工圖紙。

4結(jié)束語

高層建筑物沉降觀測是一項(xiàng)特殊的測量工作。無論是對沉降觀測點(diǎn)的選擇，還是觀測時(shí)間和觀測周期的確定，都非常關(guān)鍵。沉降觀測數(shù)據(jù)是施工及后期階段實(shí)際沉降量的匯總，能夠反映建筑物各階段沉降變化情況并預(yù)計(jì)沉降趨勢。雖然沉降觀測設(shè)計(jì)與實(shí)施階段都做了相應(yīng)要求，但是實(shí)際觀測量與提供的理論預(yù)留沉降量有偏差，其主要原因是理論計(jì)算假設(shè)條件較為理想，很多時(shí)候與施工條件相差較大，施測階段各種不可預(yù)計(jì)的因素導(dǎo)致偏差較大。

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