塔里木大學工科樓沉降觀測實踐與分析

彭海峰，楊明豪，南 斗，高 楊，張新東

（塔里木大學水利與建筑工程學院，新疆阿拉爾 843300）

隨著我國建筑業(yè)的發(fā)展，各種工業(yè)與民用建筑越來越多，由于修建了建筑物，改變了原有地面的狀態(tài)，對地基施加了一定的壓力，導致地基變形。其中最主要的是地基的沉降，特別是不均勻沉降，過大的不均勻沉降會危及建筑物的安全。沉降觀測頻率施工期及使用期不同，施工期一般按加載情況進行，常見的為每層施測1 次；使用期一般定期觀測，竣工前3 年一般每年測量2～4 次，之后每年觀測1 次，直至沉降達到穩(wěn)定。

1 工程概況

塔里木大學地處新疆阿拉爾市，塔里木盆地西北邊緣，天山褶皺帶南部。屬于沖洪積細土平原。塔里木大學工科樓始建于2006 年，根據現(xiàn)場原位測試，地基第1 層粉土，密度為稍密，承載力特征值100kPa，中間層是粉質粘性土，密度為稍密，承載力特征值100kPa，第3 層為細砂，松散稍密，濕度飽和，承載力特征值110kPa。整體3 層，局部4 層，建筑面積12000m2。2008 年5 月竣工并投入使用，自2019 年起，發(fā)現(xiàn)局部梁有細小裂縫，并伴有墻體部分裂縫，為檢驗工程安全性，立即進行沉降觀測。

2 沉降觀測方案制定

2.1 沉降觀測控制網與基準點的設計

沉降觀測控制網一般依托施工控制網建立，工科樓因建設時間已久，施工控制網無法恢復，采用在校園控制的基礎上建立，二等水準測量的進行校核，精度達到二等水準測量精度要求。高程基準點設在工科樓四周，設置4 個基準點，各基準點間通視，間距50～80m，水準點按二等水準點的要求埋設混凝土，每半年進行校核，精度符合同家二等水準測量規(guī)定。

2.2 沉降觀測點的埋設

為了準確及時反映建筑物的沉降大小，沉降的觀測點應選擇在沉降量最大并且便于觀測的位置，按要求埋設觀測點。一般建筑物上設置的觀測點要整體均勻、前后左右對稱，相鄰點之間距離不宜過大，一般15～30m。如設計時在圖紙中對沉降觀測點的位置進行規(guī)劃，可按圖紙規(guī)劃進行布設。設置的觀測點要注意在施工的各個階段不被破壞及覆蓋，并便于各個施工階段的觀測，特別是裝飾裝修階段，觀測點要能保證長期連續(xù)觀測。

工科樓整體為框架結構，中間3 層，南附樓3 層，北側附樓4層，沉降縫調在層高變化處。觀測點根據變形測量規(guī)范，布設在柱的基礎上及沉降縫附近，共布設14 個觀測點，分別記為測點1—測點14；觀測點一般采用埋石或鋼釘，確保牢固穩(wěn)定，觀測期間不受外力及外界環(huán)境影響。

2.3 觀測周期

沉降觀測必須嚴格按擬定的時間實施，不能漏測或過時補測，以保證通過觀測得到真實可靠的沉降規(guī)律，繪制沉降-時間規(guī)律曲線。觀測周期一般按施工階段設置，竣工后一般每年數次直至沉降穩(wěn)定為止，如發(fā)現(xiàn)大量沉降或裂縫，應及時觀測。方案確定后，應嚴格按規(guī)定的周期進行施測。

本項目前期每周2 次連續(xù)觀測，發(fā)現(xiàn)沉降穩(wěn)定后改每月1次。沉降觀測歷時長，次數多，為了保證觀測成果的連續(xù)性、準確性、可對比性，保證每次觀測結果的可比性，使觀測結果更真實。觀測時要注意選擇好的天氣，避免光線直射，氣溫不宜過高，瞄準時要嚴密消除視差，氣泡精確附合。讀數要嚴格按操作規(guī)范進行，讀數多次或紅黑尺面取平均值，前后視最好采用同一把水準尺，以減少刻劃誤差；水準尺要帶氣泡或用三角架立尺。

2.4 觀測方法及精度

沉降觀測對精度要求比較高，為了真實、準確地反映建筑物的沉降情況，克服觀測誤差的影響，水準測量一般使用精密水準儀進行實施，水準尺也應使用精度高的銦合金尺。使用銦合金尺有困難的情況下，可以使用木制直尺，盡量不使用塔尺，如必須使用也只使用第一段。儀器應使用經過檢驗的儀器，每次使用前應進行槍術，發(fā)現(xiàn)問題應及時進行校正。操作人員必須是經過專業(yè)訓練與學習的技術人員，應熟練掌握儀器操作及觀測方法和程序，能針對具體工程特點，采用最適宜的觀測方案，正確處理誤差并進行平差計算。

表1 觀測時間實施

本項目采用三等水準測量的方法，將各觀測點組成閉合水準路線觀測。

為保證原始觀測數據的可靠性，記錄、計算均符合相應規(guī)范要求，步步有校核，記錄可采用人工記錄，如果使用電子水準儀，也可采用電子記錄，因數據計算簡單，可將原始數據錄入或把電子觀測記錄導入EXCEL，進行數據的計算、檢驗與匯總，并進行平差，確保成果的整理與計算真實、有效。

3 觀測結果

基準點及觀測點布設完成后，自2019 年7 月10 日開始觀測，每周觀測2 次，9 月后每月觀測1 次，至2020 年12 月1 日，共觀測31 次，歷時518d。每次觀測時間如表1 所示。

統(tǒng)計各觀測點觀測結果發(fā)現(xiàn)，各觀測點沉降量均很小，測點1累計沉降曲線如圖1 所示。

圖1 測點1 沉降曲線

由圖1 可知，測點1 自2019 年9 月1 日觀測開始，幾乎未發(fā)生沉降，518d 累計沉降量不足1mm，沉降速度為0.0019mm/d，測點1 處于沉降穩(wěn)定階段。

匯總14 個觀測點，如表2 所示。

由表2 可看出，各點均已處于穩(wěn)定期，沒有明顯沉降，沒有明顯不均勻沉降。

4 結論分析

因塔里木大學工科樓梁發(fā)現(xiàn)裂縫及部分墻體出現(xiàn)裂縫，通過對工科樓進行沉降觀測，得出如下結論：

表2 沉降觀測匯總

（1）各觀測點沒有明顯沉降，沉降速率遠小于0.01mm/d，各觀測點處于沉降穩(wěn)定期。

（2）各觀測點相鄰點沉降差較小，均小于1mm，觀測期內未發(fā)生明顯不均勻沉降。

（3）工科樓梁及墻體部分裂縫可排除不均勻沉降因素，不影響建筑物安全。

（4）橫梁裂縫及墻體裂縫，經裂縫測量發(fā)現(xiàn)，自2019 年8 月至2020 年12 月，墻體裂縫寬度未發(fā)生明顯變化；梁裂縫只是表面裂縫，深度未達保護層，未見鋼筋裸露。

（5）專家對工科樓進行安全評估，建筑物安全，無須采取工程處理措施。