高層建筑沉降觀測數(shù)據(jù)連續(xù)性

■牛秀紅 ■山西華晉巖土工程勘察有限公司，山西 太原 030021

高層建筑施工一般都要經(jīng)過基礎工程、主體工程、主體驗收、墻體砌筑、裝飾裝修、竣工驗收、交工七個步驟，新建建筑物布設沉降點時，尚不能顧及沉降點周圍可能砌筑隔斷墻或鋪設管道設備等，前期施工現(xiàn)場堆放物較多，施工現(xiàn)場凌亂，基礎沉降點容易被壓蓋或碰撞。由于現(xiàn)場施工人員龐雜，各工序人員不同，交接協(xié)調(diào)工作如不及時，沉降點就有被人為覆蓋或損毀的可能。

高層建筑沉降觀測具有以下特點:(1)監(jiān)測環(huán)境復雜性，障礙物多，通視條件差;(2)沉降點點位易受破壞，影響沉降觀測的連續(xù)性;(3)監(jiān)測工期較長，人力物力消耗大;(4)原始數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)處理繁瑣;(5)監(jiān)測的實時性和不可逆性。

《建筑變形測量規(guī)范》(JGJ8-2007)規(guī)定:建筑施工階段“大型、高層建筑可在基礎墊層或基礎底部完成后開始觀測”，建筑使用階段“除有特殊要求外，可在第一年觀測3～4 次，第二年觀測2～3 次，第三年后每年觀測1 次，直至穩(wěn)定”。

一般情況下，高程建筑從基礎工程開始到交工至少需要1 年，交工后使用階段再觀測2 年，一棟高層建筑物的沉降觀測周期大約需要3年。如何在五年之間保障沉降觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)性，準確獲取建筑物的沉降量。第一必須有穩(wěn)定可靠的基準網(wǎng);第二沉降觀測點的埋設與觀測必須根據(jù)現(xiàn)場施工情況及時進行;第三首次沉降觀測數(shù)據(jù)必須準確;第四數(shù)據(jù)處理嚴密合理。

1 基準網(wǎng)的布設

根據(jù)中華人民共和國國家標準《工程測量規(guī)范》GB50026-2007 及《建筑變形測量規(guī)范》JGJ8-2007 執(zhí)行的有關沉降基準點埋設規(guī)定，沉降觀測基準網(wǎng)的布設原則:(1)沉降監(jiān)測網(wǎng)按兩個層次布網(wǎng):基準點組成控制網(wǎng)(基準網(wǎng))，由基準點、工作基點及觀測點組成擴展網(wǎng)，作為測區(qū)沉降監(jiān)測控制網(wǎng)?？紤]到整體沉降監(jiān)測的需要，采用布設統(tǒng)一的沉降監(jiān)測網(wǎng)和局部一體化沉降監(jiān)測方法。(2)需要足夠的精度:控制網(wǎng)應布設為閉合環(huán)、節(jié)點網(wǎng)或附和高程路線，擴展網(wǎng)應布設閉合環(huán)或附和高程線路。(3)需要足夠的數(shù)量:每一測區(qū)的水準點不應少于3 個，對于小測區(qū)，當確認點位穩(wěn)定可靠時可少于3 個，但連同工作基準點不得少于3 個。(4)需有統(tǒng)一規(guī)格:水準基準點標石、可根據(jù)點位所處的地質(zhì)條件選埋不同的標石、有巖層水準基點標石、深埋雙金屬管水準基點標石、深埋鋼管水準基點標石和混凝土基本水準標石等。

2 沉降點的埋設

一般遵循以下基本布設原則:(1)砌墻承重的建筑:沉降觀測點一般應沿墻的長度每隔10 米至20 米設置一個，并應設置在建筑物的外墻轉(zhuǎn)角處、縱墻與橫墻的交接處及縱墻與橫墻的中央、建筑物的沉降縫兩側(cè)。(2)框架結構:沉降觀測點應設在每個或部分柱基上部或沿縱、橫軸線上。(3)筏形或箱形基礎的建筑:觀測點應沿縱、橫軸和基礎周邊位置布設。(4)新建筑物與原有建筑物連接處的兩邊均應設置觀測點。(5)煙囪、水塔、油灌等其他類似的構筑物，應沿周邊在與基礎軸線相交的對稱位置上布置，點數(shù)不少于4 個。(6)埋入墻體的觀測點，材料宜采用直徑不小于12 毫米的圓鋼，一般埋入深度不小于15 厘米，鋼筋外端要有向上的90°彎鉤，并稍離墻體，以便于置尺測量。沉降觀測點可用圓鋼或鉚釘預埋在基礎上，也可用角鋼埋在墻體或柱子上。其固定方法可在墻上鑿取100～160mm 深的孔眼，插入圓釘后用植筋膠固定在建筑物上。

一般要求建筑物上設置的沉降觀測點縱橫向?qū)ΨQ，且相鄰點之間間距以10～20 米為宜，均勻地分布在建筑物的周圍，進行變形觀測的建筑物、構筑物上應埋設觀測點，觀測點的數(shù)量和位置，應能全面反映建筑物、構筑物的沉降情況，一般觀測點為均勻設置，但在荷載有變化的部位、平面形狀改變處、沉降縫的兩側(cè)、具有代表性的柱子上、地質(zhì)條件變化處，應設置足夠的觀測點。

沉降觀測點必須從底板澆筑完成后及時埋設，有條件的可以將沉降標志澆筑在底板內(nèi)，當建筑物施工至正負零時，為了觀測方便，需要將沉降標志移至室內(nèi)地坪0.3 米，建筑物封頂后，外墻施工后，又必須把沉降標志移至外墻上，所以一棟新建建筑物的點位布設至少需要在同一位置重復三次，且每次必須在豎向一致的地方埋設沉降標志，并在前一次點破壞之前。

如果是個別沉降點由于施工原因遭到破壞，應及時補設，重新利用基準點進行測量，開始下一階段的測量，最終的沉降量等于各個階段的沉降量的累計值。

3 首次數(shù)據(jù)必須準確

建(構)筑物的沉降觀測對時間有嚴格的限制條件，特別是首次觀測必須按時進行，首次一般應連續(xù)觀測兩次，保證首次觀測數(shù)據(jù)的準確性、可靠性。一般情況下，首次數(shù)據(jù)是指基礎施工時的第一次測量數(shù)據(jù)，但在具體實踐過程中，沉降觀測點的布設次數(shù)不少于3 次，首次數(shù)據(jù)應該是只沉降觀測點布設后的第一次觀測數(shù)據(jù)。由于在基礎荷載的作用下，地基土層的壓縮是逐漸實現(xiàn)的，基礎的沉降量亦是逐漸增加的，所以第一次的首次數(shù)據(jù)的采集時間是在基礎施工時進行。以后每次重新布設沉降點后，都要進行首次觀測。這就避免了因觀測點破壞，數(shù)據(jù)無法銜接，從而失去某一時間段的沉降量，影響最終對建筑物的穩(wěn)定性分析。

4 數(shù)據(jù)處理方法

沉降觀測與其他測量工作不同，是一種重復性的工作，由于現(xiàn)場觀測環(huán)境的復雜性及易受其他施工工序的影響，即使嚴格按照國家標準和規(guī)范進行測量，其觀測的原始數(shù)據(jù)也存在各種誤差，甚至粗差。并從沉降點變形曲線上體現(xiàn)出來，從而很好地反映建筑物的沉降規(guī)律，失去了沉降觀測的指導意義。因此，必須對基準網(wǎng)和監(jiān)測網(wǎng)的異常的原始數(shù)據(jù)正確分析其原因并給予處理，剔除粗差、修正系統(tǒng)誤差。

(1)基準點的數(shù)據(jù)處理及穩(wěn)定性分析?；鶞示W(wǎng)首次數(shù)據(jù)采用嚴密平差法，基準點穩(wěn)定性的檢驗方法主要有平均間隙法、擬穩(wěn)平差法和卡爾曼濾波法、以及t 檢驗法等。在對原始觀測數(shù)據(jù)預處理時，重要的是要考慮基準點的穩(wěn)定性，在判定基準點穩(wěn)定性時是基于一定分析的基礎上，當沉降量與時間關系曲線自某點起漸漸回升，一般是基準點下沉所致，因此，將基準點進行符合測量計算出該點的實際沉降量，用以調(diào)整觀測點的沉降量。

(2)觀測點的數(shù)據(jù)處理及穩(wěn)定性分析。沉降觀測數(shù)據(jù)處理原則:剔除粗差，修正系統(tǒng)誤差，平差偶然誤差。觀測點不穩(wěn)定時將產(chǎn)生粗差，關于粗差的檢驗可以采用數(shù)據(jù)探測法。

對于由于個別沉降觀測點由于施工破壞，損失某一時間段的沉降量或由于施工擾動，使某次測量數(shù)據(jù)突然增大或變小。必須重新測量該沉降點的首次數(shù)據(jù)，并取結構形式和所受荷載及地質(zhì)條件相似的相鄰點的該期觀測值來修正該點累積沉降量，后面各期累積沉降量不變。

5 應用舉例

麗澤花苑住宅小區(qū)是中化二建集團開發(fā)的項目，擬建場地位于山西省太原市汾河西岸，由1#—7#高層住宅樓組成，建筑面積為154674.69 平方米，其中1#～7#均地下2 層，地上部分1-3#樓為32層，4-7#樓為31 層，均為剪力墻結構。

麗澤花苑住宅樓項目從2011年4月開始施工，2014 年1 月竣工驗收，項目所在地地質(zhì)條件復雜，建設施工周期較長，經(jīng)歷了多個雨季。對該項目進行了長達3 年的沉降觀測，以7#樓為例，基準網(wǎng)復測了6 次，沉降觀測點共布設了3 次，第一次是在底板澆筑完成后布設在底板上，當施工至正負零時，由于建筑物基坑沒有回填，同時為了便于觀測，將沉降點布設在一層室內(nèi)，當建筑物封頂后外墻裝飾之后，又將沉降點布設在外墻相對應的位置上。本次沉降觀測共三個階段，最終累計沉降量為三個階段的沉降量之和，三個階段的沉降觀測在時間上必須有重疊，這樣才能保證沉降量的連續(xù)。

7#樓沉降觀測數(shù)據(jù)匯總表

由此可見分段沉降觀測不僅可以提高數(shù)據(jù)的連續(xù)性，而且可以明顯的看出各個階段的沉降量。在觀測過程中，沉降觀測點多次受施工影響，有的還遭到破壞，由于及時補設，數(shù)據(jù)處理方法合理，沒有一個沉降點的沉降量受到損失，各個沉降點的累計沉降量最終準確的反映了建筑的沉降情況。

7#樓沉降觀測沉降量—時間曲線圖

6 結語

沉降觀測是一項長期的、重復性和連續(xù)性的工作，為了準確的獲取建筑物的沉降量，基準點必須在項目開工之前一個月埋設，沉降點必須根據(jù)現(xiàn)場施工進度及時埋設，二次布點應安排在一次布點之前。如果在觀測過程中，基準點破壞嚴重，應及時重新建立基準，沉降觀測點破壞，及時進行補設，但沉降觀測時間必須連續(xù)。也就是說可以分階段進行，但階段之間必須連續(xù)，這樣就可以得到準確的沉降量。

［1］《建筑變形測量規(guī)范》JGJ8-2007.

［2］陳小榮，雷勁松.高層建筑沉降觀測數(shù)據(jù)處理與分析新方法，四川建筑科技研究，2009.6.