某高層建筑沉降監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)分析

摘要：建筑物在興建的過(guò)程中，由于外荷載的作用，改變地基原有狀態(tài)，將會(huì)引起地基和周圍地層的變形，可能會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降，導(dǎo)致建筑物傾斜或開(kāi)裂。為保證建筑物在施工、使用中的安全，為設(shè)計(jì)、施工、管理提供資料。因此對(duì)高層建筑進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)具有重要意義。

關(guān)鍵詞：沉降監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)分析

1 工程概述

該建筑物為科研樓，地上18層，地下1層，高度為57.6m，剪力墻結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為CFG樁+筏板。本次勘察揭露的地層中主要為第四系全新統(tǒng)人工堆積層、第四系上更新統(tǒng)沖洪積形成的含卵石粉質(zhì)粘土、含卵石粉土、卵石土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂及昔格達(dá)組粉砂巖等。場(chǎng)地地下水主要為賦存于卵石層中的孔隙型潛水。地下水位埋深1.3m～3.2m。

2 沉降監(jiān)測(cè)方案

沉降監(jiān)測(cè)使用二等水準(zhǔn)測(cè)量方法，使用數(shù)字水準(zhǔn)儀。在沉降影響區(qū)域外布置3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，形成沉降控制基準(zhǔn)網(wǎng)。根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在建筑物的四角、大轉(zhuǎn)角處及沿外墻每10～20m處或每隔2～3根柱基上。

該建筑共布設(shè)16個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，沉降觀測(cè)點(diǎn)形成閉合水準(zhǔn)路線，使用電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行往返監(jiān)測(cè)。當(dāng)?shù)竭_(dá)±0m時(shí)，進(jìn)行首次觀測(cè)，在同等精度條件下，進(jìn)行2次，取滿足規(guī)范要求的兩次有效觀測(cè)數(shù)據(jù)作為初始值。以后每增加2層觀測(cè)1次，封頂后每3個(gè)月觀測(cè)一次，當(dāng)各點(diǎn)的沉降速率均小于0.02m/d時(shí)，認(rèn)為建筑物整體趨于穩(wěn)定，可終止觀測(cè)。本建筑物自初始觀測(cè)至整體穩(wěn)定，共歷時(shí)2年4個(gè)月，共計(jì)觀測(cè)18次。

為了更為直觀的反映荷載增加和沉降量的關(guān)系，將C1～C12共計(jì)12個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)每次累計(jì)沉降值取平均值，繪制出樓層和累計(jì)沉降量的沉降趨勢(shì)曲線。

樓層和累計(jì)沉降量的沉降趨勢(shì)曲線

3.1 整體沉降分析

通過(guò)分析左表可以得出本建筑物最大沉降點(diǎn)為C11 點(diǎn)，沉降量為 22.6mm，最小沉降點(diǎn)出現(xiàn)在 C12處，沉降量為178mm，12 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)平均沉降量為19.7mm。在主體結(jié)構(gòu)施工期間，隨著建筑層數(shù)的增加，荷載不斷增大，沉降量不斷增大；當(dāng)主體結(jié)構(gòu)封頂之后荷載達(dá)到最大值，沉降量增加比較緩慢，逐漸趨于穩(wěn)定。

相鄰觀測(cè)點(diǎn)的最大累積沉降量差為48mm，均小于0002L（L為相鄰觀測(cè)點(diǎn)的距離，單位為mm），符合《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB500072002）中的規(guī)定。表明該建筑物整體沉降均勻。

3.2 沉降與荷載關(guān)系

（1）在主體結(jié)構(gòu)施工的前10層左右，由沉降趨勢(shì)曲線可知此時(shí)沉降速率最大。主要因?yàn)樵撌┕るA段施工速度較快，且屬于枯水期，地下水位有一定的下降，孔隙水壓力減小，有效應(yīng)力增加，導(dǎo)致地基土沉降速率加快。

（2）在主體結(jié)構(gòu)施工到10層至封頂，由沉降趨勢(shì)曲線可知沉降速率相較與前10層，沉降速率有一定減小，主要因?yàn)樵撾A段進(jìn)入豐水期，地下水位有一定上升，孔隙水壓力增大，土中應(yīng)力減小，導(dǎo)致地基土中的沉降速率有減緩的趨勢(shì)。

（3）在主體封頂至沉降穩(wěn)定階段，由沉降趨勢(shì)曲線可知沉降速率大大減小且趨于穩(wěn)定。

該建筑物各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降量均隨著荷載的增加而增大，在施工初期沉降速率達(dá)到最大值，接著沉降速率有一定的減小，封頂后沉降速率減小至趨于穩(wěn)定。由分析知，枯水期和豐水期由于地下水位的變幅，導(dǎo)致孔隙水壓力和土中有效應(yīng)力的變化，影響沉降速率的大小；施工中加載速率和加荷大小也會(huì)影響到沉降速率。

4 小結(jié)

綜上所述，本文主要從沉降監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)和沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)、監(jiān)測(cè)精度、監(jiān)測(cè)方法等方面，總結(jié)了建筑物整體沉降規(guī)律和荷載與沉降的關(guān)系，得到幾點(diǎn)結(jié)論：

1）建筑物的沉降速率具有明顯的階段性。沉降速率受加荷速度和地下水影響較大。加荷速率與沉降速率基本呈正相關(guān)關(guān)系；枯水期地下水位降低，孔隙水壓力減小，有效應(yīng)力增大，沉降速率有增大的趨勢(shì)；豐水期地下水位升高，孔隙水壓力增大，有效應(yīng)力減小，沉降速率有減小的趨勢(shì)；

2）建筑的總沉降量與時(shí)間正相關(guān)。在建筑物施工初期總沉降量減小，隨著施工進(jìn)程，總沉降量不斷增大，當(dāng)主體封頂后總沉降量增大幅度很小，逐漸趨于穩(wěn)定；

3）通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析表明該建筑物基礎(chǔ)形式CFG樁+筏板的設(shè)計(jì)方案具有可行性。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：莊錦亮（1989），男，碩士，主要從事巖土工程的研究。