高层建筑物沉降观测的浅谈

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高层建筑物沉降观测的浅谈

杨杰

江西兴赣建设监理咨询有限公司

【摘要】：对于人口密集的大中城市,因为土地有限而又昂贵,所以人们只能向空中谋求更多的空间,而高层建筑物具有节省用地、美化城市建筑景观等显著优点,于是高层建筑物迅速崛起。但由于高层建筑往往采用桩基基础,且荷载较大,对高层建筑本身即内部基础和设备的相对位置有很高的精度要求,其施工将给高层建筑本身及周边建筑群体带来复杂的形变影响。所以,为了保障施工和运营的安全必须对高层建筑物进行沉降观测。本文分析了高层建筑物沉降观测技术的一些基本理论以及具体操作过程。

关键词：高层建筑物沉降观测因素基准点布设计算统计

在当今社会的不断发展中，土地资源与人口增长之间的矛盾日渐显现，为合理利用有限的地面资源，楼房建设正向空间发展，高层及超高层建筑物越来越多，高层建筑物像雨后春笋般地涌现，建筑物的沉降观测越来越受到人们的重视和关注。现行规范规定,高层建筑物、高耸构筑物、重要古建筑物及连续生产设施基础、动力设备基础、滑坡监测等均要进行沉降观测。特别在高层建筑物施工过程中必须应用沉降观测,沉降观测在高层建筑物的施工、竣工验收以及竣工后的监测等过程中，具有安全预报、科学评价及检验施工质量三方面的职能。 1建筑物沉降的因素

引起建筑物沉降的因素很多，它与建设场地的地形、地貌、地基岩性特征及建筑物本身有关，可以分为内部因素和外部因素。

1．1内部因素引起的变形

（1）合理变形：建筑物自身的构筑形态造成荷载分布不均衡使建筑物发生变形，这种变形一般小于允许变形值，随着时间的推移而趋于稳定。

（2）施工误差变形：由于施工误差而造在荷载分布和预计分布不符，从而造成建筑物变形，这种变形对局部来讲一般很小，但考虑从下部到上部的整体累积变形间的相互影响时，它是建筑物达到危险变形的一个重要因素。

1．2外部因素引起的变形

（1）基础变形：由于建筑物的重量，使基础上的土壤被压

实，引起建筑物沉降。

（2）其余因素引起的变形：由于基础的地质构造不均匀，季节性和周期性的温度和地下水的变化引起以及受风力引起的摆动等。

2沉降观测基准点设置和观测点的布设 2．1基准点的设置

建筑物的沉降观测是通过比较多次周期性观测测定建筑物上的各观测点的变化值，基准点是沉降观测的基数起始控制点，因此基准点必须坚固、稳定、便于观测又远离建筑沉降区域。基准点要与建筑物保持一定的距离（距离较大时，常在建筑物附近埋设工作基点，用来直接测定观测点的沉降）。标石的埋设要有一定的深度，一般应在最低地下水位以下；对于土层覆盖较厚的地区，可埋设深埋管钢标；对于常年温差变化较大的地区，可埋设深埋双金属标。如何保证基准点的稳固可靠可选用下面的方法：

（1）尽可能利用城建部门的高等级水准点作为基准点，这些高等级水准点，一般埋设时间较长，又经过多次复测，其基础是稳定的；

（2）把基准点埋设在建成年代较长、基础稳定的建筑物上；（3）基准点现场灌注法，基准点灌注越早于沉降观测开始前越好。其底部至少在原生土层以下，底部面积应大于顶部面积。灌注后应稳定一段时间，并进行稳定性观测。

一个项目至少要埋设三个基准点，基准点距观测点的距离应大于2倍的建筑物基础的深度。为便于检测基准点的稳定性，基准点最好形成一个边长不超过60m的等边三角形。

2．2观测点的布设在观测点布设之前，应先收集资料，熟读图纸，对建筑结构、施工现场、工程进度等有一个全面细致的了解，然后遵循以下原则和步骤进行选点。

2．3观测点的布设原则

从整体到局部，先设计后实施。即先选取能控制住整体建筑物的点位，后根据局部特征调节、加密，先在图纸上规划、设计，然后到实地踏勘、对照、修改、确定、埋设。

2．4观测点的布设步骤（1）选取作业场地；（2）布设整体网观测点；（3）布设局部特征点。 2．5观测点的布设要求

为了能够反映出建构筑物的准确沉降情况，沉降观测点要埋设在

最能反映沉降特征且便于观测的位置。

（1）建筑物的四角、大转角处及沿外墙角每10m-15m处或每隔2根-3根柱基上；

（2）建筑物裂缝和沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人工地基与天然地基接壤处，不同的结构的分界处（后浇带）及填挖方分界处。

3观测方法及周期 3．1观测方法

沉降观测的方法一般为几何水准测量。根据《GB5007-2002建筑基础基础设计规范》中建筑物的地基变形允许值的规定和《JGJ/T8-97建筑变形测量规程》的规定可知，国家二等水准测量可以满足建筑物沉降观测的需要，但由于沉降观测具有视距短（一般小于30m）、精度要求高、多次重复观测的特点。为确保沉降观测的精度，在实际作业中除应满足国家二等水准测量的有关要求外，还应做到：

（1）“五定”原则：既基准点、工作基点和观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定；以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致，使所观测的沉降量更真实。

（2）水准观测路线应布设成闭合线路，多幢建筑物同时观测时，各幢建筑物应独立观测，同一幢建筑物也可分成多个闭合环境进行观测，但起算基准点必须相同；

（3）首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础，其精度要求非常高，施测时一般用N2或N3级精密水准仪。并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定。一般高层建筑物有一或数层地下结构，首次观测应自基础开始，在基础的纵横轴线上(基础局边)按设计好的位置埋设沉降观测点(临时的)，等临时观测点稳固好，进行首次观测。；

（4）每次观测前必须选检测基准点。 3．2观测周期

多次重复观测是沉降观测的特点之一。沉降观测的周期应结合下周几个因素综合确定；（1）建筑物基础承载土层的地质条件；

（2）建筑物荷裁的大小；（3）建筑物基础的类型。

高层建筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件，特别是首次观测必须按时进行，否则沉降观测得不到原始数据，且整个观测得不到完整的观测意义。其他各阶段的复测，根据工程进展情况必须定时进

行，不得漏测或补测。只有这样，才能得到准确的沉降情况或规律。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期，一般高层建筑物的沉降观测按一定的时间段为一观测周期(如：次/30天)或按建筑物的加荷情况每升高一层(或数层)为一观测周期，使用期间可根据实际沉降情况每年观测1－4次。

4、施测要求

4.1人员素质、仪器设备的要求

在观测过程中，操作人员必须接受专业学习及技能培训，熟练掌握仪器设备的操作方法、操作规程，熟悉观测程序、熟悉测量理论能针对不同工程特点、具体情况采用不同的观测方法及观测程序，对实施过程中出现的问题能够会分析原因并正确的运用误差理论进行平差计算，做到按时、快速、精确地完成每次观测任务。

根据沉降观测精度要求高的特点，为能精确地反映出建构筑物在不断加荷作下的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的１／１０——1／20，为此要求沉降观测应使用精密水准仪(S1或S05级)，水准尺也应使用受环境及温差变化影肉小的高精度铟。合金水准尺。在不具备铟合金水准尺的情况下，使用一般塔尺尽量使用第一段标尺。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时经计量单位予以鉴定。连续使用3——6个月重新对所用仪器、设备进行检校。

4.2观测精度要求根据建筑物的特性和建设、设计单位的要求选择沉降观测精度的等级。再未有特除要求情况下，一般性的高层建构筑物施工过程中各项观测指标要求如下：

(1)往返较差、附和或环线闭合差：

△h＝∑a-∑b≤l√n—，表示测站数。(或△h＝∑a-∑b≤1.0√L—， L表示观测路线距离)

(2)前后视距：≤30m

(3)前后视距差：≤1.0m (4)前后视距累积差≤3.0m

(5)沉降观测点相对于后视点的高差容差：≤1.0mm (6)水准仪的精度不低于N2级别 5、沉降量计算

原始数据采集要真实可靠，记录计算要符合施工测量规范的要求，在依据正确，严谨有序，步步校核，结果有效的原则下进行测量成果整理。将各次观测记录整理检查无误后，进行平差计算，求出各次每个观测点的高程值。从而确定出沉降量。

某个观测点的每周期沉降量： △c＝Hh，I—Hn，I -1 ．N表示某个观测点，I表示观测周期

数(I＝1，2，3??)且 H1＝H0累计沉降量：

△C＝∑△ c (n)，n表示观测点号。 6、统计汇总

(1)、根据各观测周期平差计算的沉降量，列统计表，进行汇总。 (2)、绘制各观测点的下沉曲线

首先建立下沉曲线坐标，横坐标为时间坐标，纵坐标上半部为荷载值，下半部为各沉降观测周期的沉降量。