高層建筑物地基沉降監(jiān)測與分析

王科

摘要：在高層建筑物的建筑施工過程中，由于建設(shè)作業(yè)不斷進(jìn)行會(huì)造成建筑主體質(zhì)量增大，而地面對(duì)高層建筑的負(fù)荷能力終歸有限，極易造成建筑物地基的沉降。由于地基不均勻下沉導(dǎo)致的建筑施工問題屢見不鮮，為確保工程施工人員的生命安全以及減少建筑企業(yè)由于這種情況造成的財(cái)產(chǎn)損失，在進(jìn)行建筑作業(yè)尤其是高層建筑物的建筑作業(yè)時(shí)應(yīng)對(duì)建筑主體下沉情況的監(jiān)測與分析顯得至關(guān)重要。

關(guān)鍵詞：高層建筑；主體沉降；檢測；數(shù)據(jù)分析

一、沉降監(jiān)測的基本條件

1. 地基沉降監(jiān)測與數(shù)據(jù)記錄

建筑物尤其是高層建筑物的地基沉降是在建筑施工中經(jīng)常遇到的問題，由于具體施工地點(diǎn)的土壤質(zhì)量、對(duì)于負(fù)荷承受極限等影響都是影響高層建筑地基沉降的客觀因素。另一方面，由于施工條件束縛以及結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)等具體要求造成建筑主體的不規(guī)則下沉。沉降工作中的主要內(nèi)容就是對(duì)高層建筑物沉降情況的檢測以及事后對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的研究探索并找出其中規(guī)律性。沉降監(jiān)測是高層建筑沉降工作中的第一個(gè)重要內(nèi)容，沒有對(duì)主體建筑進(jìn)行沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)的記錄后得出的結(jié)果是不合理性也不具說服性的。簡單來說，沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)的記錄是為第二階段的規(guī)律探索與總結(jié)的基本前提，而在沉降監(jiān)測中應(yīng)當(dāng)注意很多問題，例如在監(jiān)測過程中由于工作人員的疏忽大意造成相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄失誤以及在監(jiān)測過程中由于無法做到百分之百集中精力而造成的監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差等情況屢見不鮮。高層建筑的沉降觀測質(zhì)量會(huì)直接影響到影響到第二階段數(shù)據(jù)的整理、分類以及對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行規(guī)律探索等過程，從整體的角度看來，更是會(huì)影響建筑企業(yè)高層建筑的整體質(zhì)量，給居民帶來生命和財(cái)產(chǎn)上的隱患。因此，建筑物主體沉降觀測是建筑企業(yè)在工程是施工中值得關(guān)注的內(nèi)容。

2. 觀測數(shù)據(jù)的整理分類

高層建筑地基沉降工作中的第二階段是在第一階段的基礎(chǔ)上對(duì)所記錄收集的信息進(jìn)行分類、整理。相較于第一階段，數(shù)據(jù)的整理與分類工作顯然更輕松也更容易完成，但這并不代表第二階段的工作內(nèi)容不重要。相反如果對(duì)數(shù)據(jù)的整理分類工作不加以重視更容易造成監(jiān)測結(jié)果出現(xiàn)問題，數(shù)據(jù)的整理包括對(duì)監(jiān)測的時(shí)間日期、檢測地點(diǎn)、作業(yè)手法、包括設(shè)定的永久性基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)據(jù)整理。監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理分類是為了對(duì)高層建筑地基下沉情況進(jìn)行規(guī)律性探究，以此為基礎(chǔ)預(yù)測出建筑主體的穩(wěn)定性、下沉規(guī)律性。

二、高層建筑物沉降監(jiān)測作業(yè)方法

1. 永久性基準(zhǔn)點(diǎn)與觀測點(diǎn)的設(shè)立

在高層建筑物沉降監(jiān)測中的作業(yè)中觀測點(diǎn)與基準(zhǔn)點(diǎn)的選取是尤為重要的環(huán)節(jié)。首先，永久性基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)定是為了適應(yīng)觀測過程中的觀測點(diǎn)不斷轉(zhuǎn)換，另一方面，永久性基準(zhǔn)點(diǎn)選取的合理與否也關(guān)系著后期相關(guān)數(shù)據(jù)記錄環(huán)節(jié)。沉降監(jiān)測過程中，基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)定一般按照二級(jí)水準(zhǔn)測量（符合±0.3√n（mm）的要求）要求進(jìn)行永久性基準(zhǔn)點(diǎn)的要求設(shè)定以滿足監(jiān)測過程中的實(shí)際需求，值得注意的是，按照國家相關(guān)規(guī)定，永久性水準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)定應(yīng)當(dāng)不低于3個(gè)，基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)定要能將需要進(jìn)行檢測的建筑進(jìn)行大致包圍，以滿足觀測點(diǎn)的確定。對(duì)于基準(zhǔn)點(diǎn)的確定也應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)立，在沉降影響區(qū)域之外根據(jù)需求選取永久性基準(zhǔn)點(diǎn)以構(gòu)成基準(zhǔn)網(wǎng)。另一方面，觀測點(diǎn)的布設(shè)也是監(jiān)測過程中的另外一個(gè)重要環(huán)節(jié)。對(duì)于高層建筑區(qū)域性的觀測必須要保證設(shè)立足夠多的觀測點(diǎn)，從而得到更加準(zhǔn)確的觀測結(jié)果。

2. 沉降觀測精度等級(jí)確定

根據(jù)高層建筑物的監(jiān)測要求以及建筑主體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)定沉降監(jiān)測精度等級(jí)的確定。如果高層建筑在進(jìn)行沉降檢測中沒有其他要求，應(yīng)當(dāng)根據(jù)我國《工程測量規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定對(duì)沉降監(jiān)測精度等級(jí)進(jìn)行確定。對(duì)于觀測指標(biāo)的在二等測量觀測水準(zhǔn)中要求沉降觀測點(diǎn)的高差容差（相對(duì)于后視點(diǎn)）不大于1.0mm；對(duì)于前視距與后視距都要不大于30m，并且前視距與后視距之間的視距差應(yīng)不大于1.0m；在觀測過程中，對(duì)于不同觀測點(diǎn)進(jìn)行觀測記錄時(shí)的前后視距差累積之和應(yīng)當(dāng)小于3.0m。此外，高層建筑物周圍的環(huán)境因素也會(huì)影響沉降觀測精度，如果高層建筑物周圍環(huán)境良好，在監(jiān)測過程中可視度較好，可以考慮在工作基點(diǎn)上直接進(jìn)行建筑主體的沉降監(jiān)測。

3. 沉降觀測過程

沉降觀測的觀測周期對(duì)高層建筑主體沉降規(guī)律的探索有著重要的影響，在高層建筑的沉降監(jiān)測中應(yīng)當(dāng)對(duì)觀測周期進(jìn)行嚴(yán)格限定，按照規(guī)定時(shí)間進(jìn)行沉降監(jiān)測，且一定要準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行首次觀測得到原始數(shù)據(jù)，按照建筑企業(yè)工程施工的總體進(jìn)度來進(jìn)行定時(shí)的沉降監(jiān)測，如果出現(xiàn)漏測情況不能進(jìn)行補(bǔ)測，因?yàn)榈鼗两档谋O(jiān)測都是在高層建筑施工過程中完成的（建筑施工中出現(xiàn)的地基下沉僅僅是整體沉降的一部分）。荷載的增大與建筑層數(shù)量的增加也是確定觀測周期的影響因素。除此之外，沉降周期具有不確定性，且在建筑施工過程中沉降頻率較大，因此對(duì)于高層建筑地基沉降的觀測也應(yīng)當(dāng)集中在工程施工期間，增大建筑施工過程中的地基沉降監(jiān)測頻率，而在工程竣工之后，可以適當(dāng)減少觀測次數(shù)。最后，在觀測過程中應(yīng)當(dāng)滿足點(diǎn)位的穩(wěn)定、對(duì)于觀測使用的精密儀器的穩(wěn)定、進(jìn)行地基沉降觀測的技術(shù)人員穩(wěn)定、環(huán)境對(duì)于觀測的影響的穩(wěn)定、不同周期內(nèi)進(jìn)行觀測的方法與相關(guān)注意事項(xiàng)要穩(wěn)定，也就是俗稱的“五定原則”。

三、地基沉降觀測數(shù)據(jù)的處理與分析

1. 數(shù)據(jù)處理與分析的基本原則

在進(jìn)行高層建筑地基沉降的觀測后所得的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集后，需要對(duì)相關(guān)信息進(jìn)行處理與分析，而在處理這些信息上應(yīng)當(dāng)遵守一些基本的原則。總的來說，數(shù)據(jù)的分類、處理都是為了增加最終分析結(jié)果的可靠度，也從一定程度上說明了觀測過程的正確性與可行性。在對(duì)地基沉降觀測的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)應(yīng)當(dāng)注意一下兩個(gè)問題：第一，如果觀測數(shù)據(jù)在觀測周期內(nèi)進(jìn)行正確作業(yè)方法所得數(shù)據(jù)結(jié)果相差甚微，且數(shù)據(jù)的誤差保持在正常允許誤差范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)結(jié)果相差不大但是具有明顯的趨勢走向（保持上升趨勢或下沉趨勢），那么已經(jīng)能夠證明地基有了下沉。第二，在地基沉降監(jiān)測中，對(duì)相鄰兩個(gè)觀測周期各自的平差值進(jìn)行計(jì)算，在保障兩個(gè)觀測周期內(nèi)的觀測過程相同的情況下，將其平差變化值與地基沉降觀測中允許存在的二倍誤差進(jìn)行比較，如果其平差變化值小于二倍允許誤差值，則表明該觀測點(diǎn)的地基未發(fā)生沉降。

2. 高層建筑監(jiān)測基點(diǎn)沉降量的分析

在對(duì)觀測點(diǎn)每個(gè)周期內(nèi)的基點(diǎn)地基沉降進(jìn)行觀測時(shí)，在不同的基準(zhǔn)點(diǎn)之間應(yīng)當(dāng)進(jìn)行水準(zhǔn)測量，對(duì)基點(diǎn)周期時(shí)間進(jìn)行記錄，對(duì)觀測點(diǎn)地基沉降量的分析是高層建筑觀測結(jié)果分析中的一個(gè)重要內(nèi)容，它能反映出由于建筑工程的施工等其他因素等造成不同周期內(nèi)的地基績點(diǎn)沉降量，根據(jù)測量結(jié)果計(jì)算出對(duì)應(yīng)的高差以及與前期之間的差值，由表中數(shù)據(jù)可以得知兩個(gè)測定周期之間的高差的最大值與最小值，對(duì)于變化量的誤差也在允許誤差范圍內(nèi)。

3. 觀測點(diǎn)地基沉降速度的分析

對(duì)觀測點(diǎn)地基沉降速度進(jìn)行分析應(yīng)當(dāng)先對(duì)各個(gè)觀測點(diǎn)的沉降速度進(jìn)行對(duì)比，首先對(duì)各個(gè)觀測點(diǎn)周期內(nèi)的沉降量進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)繪制對(duì)應(yīng)的S-T-V曲線圖形，其中S代表平均沉降量、T代表時(shí)間、V代表平均沉降速度。下圖1為該高層建筑的S-T-V曲線圖形：

從圖中可以看出觀測點(diǎn)地基沉降速度的轉(zhuǎn)折部分，并且可以看出其與平均下沉量的關(guān)系，也能從中看出此高層建筑在進(jìn)行工程施工中的工期長短。從2013年5月19日開始第二層施工作業(yè)完成后，地基的沉降量和沉降速度都不斷增加；在2013年11月19日與2014年6月16日期間此高層建筑的主體建筑已經(jīng)完成，從此高層建筑開始建設(shè)時(shí)，地基上的荷載從零不斷增加，地基的下沉也從零逐漸增加切沉降量都較大，也能從中看出沉降速度的增加有所減小。另外，在此高層建筑的主體建筑工程竣工之后，地基的荷載達(dá)到最大，其下降量也不斷增加的同時(shí)地基下沉速度也在不斷增加，在2015年一月7日到3月2日這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，此建筑整體施工沒有較大的進(jìn)展，與此同時(shí)地基的沉降量也不斷減小，沉降速度隨之有所減緩，在2015年5月5日到10月18日的時(shí)間段內(nèi)，由于此段時(shí)間內(nèi)此高層建筑的主要建筑工作為室內(nèi)外的裝修以及小范圍內(nèi)的建筑施工，建筑整體質(zhì)量有了略微的增加，使得地基的負(fù)荷也逐漸增加，地基沉降量有略微變化。

四、結(jié)束語

高層建筑物地基沉降監(jiān)測是一個(gè)復(fù)雜且容錯(cuò)率較低且外界因素影響較大的工程測量過程。在地基沉降的檢測過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行作業(yè)，工作人員應(yīng)當(dāng)增加對(duì)地基沉降監(jiān)測項(xiàng)目的重視度。在進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的分析時(shí)按照相應(yīng)的分析方法，遵守基本的分析原則，對(duì)地基沉降觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的整理與分類。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析、表格與圖像的繪制，進(jìn)而對(duì)觀測建筑的地基沉降規(guī)律與一般高層建筑物的沉降規(guī)律是否相同做出科學(xué)合理的判斷。

參考文獻(xiàn)：

[1] 魏琦佳.試析高層建筑地基沉降及控制管理[J].黑龍江科技信息，2015（03）