沉降觀測(cè)在高層建筑中的應(yīng)用與分析

【摘要】沉降觀測(cè)目的是在建筑物施工過程中使建筑物得到安全受控。本文通過總結(jié)導(dǎo)致建筑沉降的產(chǎn)生原因，闡述沉降觀測(cè)的方法與要求，并結(jié)合工程實(shí)例介紹了監(jiān)測(cè)方法、過程及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析。

【關(guān)鍵詞】沉降觀測(cè);高層建筑;地基沉降

1、前言

隨著城市經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，高層建筑日益增多，工程施工改變了地貌條件及巖土層的應(yīng)力狀態(tài)，在荷載作用下必然會(huì)引起地基的變形。

為保證建筑物的工程質(zhì)量與施工安全，施工過程中通過對(duì)建筑物的周期性觀測(cè)，記錄建筑物在施工加荷及設(shè)備安裝等過程中的沉降變化，當(dāng)監(jiān)測(cè)對(duì)象存在不安全因素時(shí)，通過監(jiān)測(cè)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并掌握其形變過程及發(fā)展趨勢(shì)，在排險(xiǎn)搶險(xiǎn)工作中，通過監(jiān)測(cè)信息來驗(yàn)證排險(xiǎn)搶險(xiǎn)方法的可靠性和有效性，從而避免因沉降造成建筑物主體結(jié)構(gòu)的破壞而造成經(jīng)濟(jì)損失。

2、建筑沉降產(chǎn)生原因

沉降是指建筑地基、基礎(chǔ)及地面在荷載作用下產(chǎn)生的豎向移動(dòng)，包括下沉和上升。引起建筑沉降的因素很多，主要有兩個(gè)方面：

2.1外部因素

引起建筑物沉降的外部因素主要有建筑物地基的地質(zhì)不均勻、巖土層的力學(xué)性質(zhì)差異、地基的塑性變形、地下水位季節(jié)性變化、建筑物本身的荷重、建筑物的結(jié)構(gòu)及動(dòng)荷載的作用，建筑物周圍大量挖方等，均會(huì)引起建筑物沉降。

2.2內(nèi)部因素

建筑物自身的結(jié)構(gòu)形態(tài)造成荷載分布不均衡使建筑物產(chǎn)生不均勻沉降，這種變形將隨著時(shí)間的推移而趨于穩(wěn)定。此外，由于施工差異而造成荷載分布不均，從而造成建筑物變形，考慮施工過程中逐步增加荷載，變形量進(jìn)一步累積從而造成危險(xiǎn)變形。

3、監(jiān)測(cè)方法及要求

3.1沉降觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)

為保證監(jiān)測(cè)工作的簡單易行且提高觀測(cè)精度和作業(yè)效率的要求，沉降觀測(cè)擬按照基準(zhǔn)點(diǎn)、沉降觀測(cè)點(diǎn)二級(jí)布設(shè)。

建筑沉降觀測(cè)點(diǎn)分為基準(zhǔn)點(diǎn)、沉降觀測(cè)點(diǎn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)擬在施工現(xiàn)場(chǎng)周邊穩(wěn)定處埋設(shè)，一般不少于3個(gè)。沉降觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)在最能反映建筑變形特征和變形明顯的部位，觀測(cè)點(diǎn)盡量做到橫縱向?qū)ΨQ，并均勻分布。

3.2沉降監(jiān)測(cè)方法

沉降觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)的高程通過附近的國家高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)引測(cè)。觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)穩(wěn)定后，基于水準(zhǔn)控制網(wǎng)，依次向每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)引測(cè)高程值。

沉降觀測(cè)采用國家二等水準(zhǔn)進(jìn)行往返附合水準(zhǔn)測(cè)量，精度為附合差<0.3n1/2 mm，觀測(cè)點(diǎn)測(cè)站高程中誤差±0.2mm，具體操作方法嚴(yán)格按照規(guī)范執(zhí)行。

3.3監(jiān)測(cè)頻率

沉降觀測(cè)的頻率應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)、工程進(jìn)度、地基情況及基礎(chǔ)荷重增加情況綜合考慮。通常高層建筑的沉降觀測(cè)的周期較長，大致分為兩個(gè)階段：

（1）主體施工階段：在2層完成以后開始觀測(cè)，每增加1-2層觀測(cè)1次，且每月不少于1次。

（2）封頂后及建筑使用階段：第1年不少于4次，第2年不少于3次，以后每年1次，直至穩(wěn)定為止。

如有基礎(chǔ)附近地面載荷突然增減、基礎(chǔ)四周大量積水、長時(shí)間連續(xù)降雨等情況，均及時(shí)增加觀測(cè)次數(shù)。當(dāng)建筑物沉降出現(xiàn)異常情況或嚴(yán)重裂縫時(shí)，應(yīng)逐日或幾天一次的連續(xù)觀測(cè)，直至異常解除。

4、沉降觀測(cè)實(shí)例

長沙市某項(xiàng)目一期工程由11棟高層住宅（26～34F）組成，設(shè)地下室1層。場(chǎng)地原始地貌屬于湘江沖積Ⅰ級(jí)階地，場(chǎng)地上覆第四系更新統(tǒng)沖積粉質(zhì)黏土、粉砂、圓礫及殘積粉質(zhì)粘土，下伏泥盆系中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r?；A(chǔ)型式采用預(yù)應(yīng)力管樁。

4.1監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

根據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，充分考慮場(chǎng)地地層情況及基礎(chǔ)型式，經(jīng)實(shí)地調(diào)查，共埋設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)160點(diǎn)、基準(zhǔn)點(diǎn)5點(diǎn)。

4.2沉降觀測(cè)實(shí)施

本次沉降觀測(cè)采用中緯ZDL-700數(shù)字水準(zhǔn)儀，測(cè)量精度為每公里往返測(cè)量誤差0.4mm。按測(cè)量規(guī)范要求依照國家二等水準(zhǔn)，采用分段閉合、逐段檢核的方法施測(cè)，各次觀測(cè)精度均符合限差要求。本次沉降觀測(cè)工期近800天，單點(diǎn)實(shí)施觀測(cè)25次。

4.3沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)分析

根據(jù)本次觀測(cè)數(shù)據(jù)，繪制對(duì)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降量-時(shí)間曲線，其中18#棟共設(shè)8個(gè)觀測(cè)點(diǎn)（編號(hào)18-1至18-8），觀測(cè)點(diǎn)沉降曲線如圖1。

通過分析得知：

（1）觀測(cè)點(diǎn)整體趨勢(shì)均以沉降為主，施工階段不同，其沉降速率有所不同;

（2）施工階段（0-200d）因上部荷載增加，沉降量增加較快;封頂后及使用階段，加荷已基本完成，沉降量逐步趨于穩(wěn)定;

（3）預(yù)應(yīng)力管樁屬于摩擦樁，沉降量稍大。

結(jié)語：

沉降觀測(cè)目的是在建筑物施工過程中使建筑物得到安全受控。沉降監(jiān)測(cè)要根據(jù)建筑規(guī)模、場(chǎng)地情況、精度要求等因素制定監(jiān)測(cè)方案，合理周期性施測(cè)。對(duì)于監(jiān)測(cè)成果要及時(shí)比較分析，得出建筑整體沉降規(guī)模和發(fā)展趨勢(shì)，指導(dǎo)建設(shè)施工，最大程度的降低沉降對(duì)建筑的影響，對(duì)提升高層建筑整體的施工安全和使用安全有著十分重要的意義。

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作者簡介：

鄒國輝（1983-），女，漢族，湖南長沙，本科，工程師，主要從事高層房屋變形監(jiān)測(cè)工作。