高层建筑物的沉降观测与数据处理

浦晓东 张旭晴 陈波

【摘要】本文主要阐述了高层建筑物沉降的成因，结合“常州公交集团江阴车间制造有限公司”综合楼的观测实践来论述沉降观测的施工过程与方法，并采用建筑沉降分析系统对该综合楼进行沉降综合分析,达到全面检验监测的目的。

【关键词】高层建筑物、沉降观测、数据处理

【Abstract】:In this paper,the origins of high building settlement are analyzed,the methods of settlement observation of the report of settlement observation are discussed,Combining with the “Changzhou commution JiangYin root manifaction limited company”anlyized building,and Using the construction settlement anlysis System ,We anlyise that bulding.

【Keywords】 high building ,settlement observation,data processing.

中图分类号：[TU208.3]文献标识码：A 文章编号：

一、 引言

随着城市建设的发展，使得本来有限的土地资源变得更加的紧张，为了获取更多的居住空间，缓解日益严重的用地紧张的状况，人们往往选择建设高层建筑物，虽然高层建筑物具有节省用地，美化城市建筑景观等优点，但是高层建筑物往往采用了桩基基础，并且荷载较大，对高层建筑物本身和附属设施或设备相对位置具有较高的精度要求，其施工也将对高层建筑物本身及周边建筑群体带来复杂的形变影响。因此为了保障施工及运营的安全，必须对高层建筑物进行沉降观测。

二、 沉降起因简介

高层建筑物沉降的原因，就建筑物自身而言，通常是由于其构筑形态所造成荷载分布不均衡，使得建筑物发生变形，这种形变往往随着时间的推移而趋于稳定，沉降变成了“静态的”或“最终的”，这种形变常常小于允许值，在施工过程中，由于施工误差而造成荷载分布和预计分布不符，从而造成建筑物变形，这些变形对于局部而言是很小的，但是，随着荷载不断的增加，考虑从下部到上部的累积变形间的相互影响时，它是建筑物达到危险形变的一个重要因素。

另外，由于建筑物的重量，会使基础上的土壤被压实，引起建筑物沉降；基础的地质构造不均匀，季节性和周期性的温度和地下水变化引起以及受风力引起的摆动等外部因素，往往也会产生建筑物的沉降现象。

三、 沉降观测方法及精度要求的确定

一般来说，高层建筑物的沉降观测多采用精密水准测量、液体静力水准测量、微水准测量、三角测量和地面摄影测量等方法。大型和高层建筑的沉降观测的内容主要是测定建、构筑物均匀沉陷和不均匀沉陷，包括地面沉降观测和建筑物沉降观测。对于高层建筑物沉降观测的任务，是周期性的对观测点进行重复观测，求得其在两个观测周期间的高程变化量。

高层建筑物沉降观测的精度确定是指观测中误差的确定，绝对沉降[1]（如沉降量、平均沉降量等）的观测中误差，对于特高精度要求的工程可按地基条件，结合经验与分析具体确定；对于其他精度要求的工程，可按低、中、高压缩性地基土的类别，分别选±0.5mm、±1.0mm、±2.5mm。相对沉降（如沉降差、基础倾斜、局部倾斜）的观测中误差，根据1971年13届 FIG（国际测量师联合会）会议提出的，沉降观测的目的是为了使变形值不超过某一允许的数值来确保建筑物的安全，则其观测的中误差应小于允许变形值的1/10--1/20，我国建筑设计部门以允许倾斜值的1/20作为监测的精度指标[1]。

沉降观测周期的确定，根据多年的实践经验，高层建筑物的施工出了地面后，即到了零高度后，每增长两层要观测一次，直至封顶。施工过程中如暂时停工，在停工时及重新开工时应各观测一次。停工期间，可每隔2~3个月观测一次。封顶后的第一年观测3~4次，第二年观测2~3次，第三年开始每年观测1次，直至稳定停止。如果，发生沉降异常，应酌情增加观测次数[1]。

四、 沉降观测实践

本文的重点是结合“常州公交集团江阴车间制造有限公司”综合楼的观测实践来论述沉降观测的施工过程与方法。“常州公交集团江阴车间制造有限公司”综合楼处于寿山路与虹桥北路的交会处，左侧也是一正建的高层建筑物，右侧是一大型购物广场，后侧与护城河相距35米，护城河深约25米左右，其工程概况对于沉降观测来说往往比较严峻的。

此次沉降观测的规范标准依据《工程测量规范》（GB50026-2007）、《地基与基础施工及验收规范》（GB 50202-2002）、《国家一、二等水准测量规范》（GB12987-91）以及“甲方审定后的沉降观测设计方案”。观测采用瑞士制徕卡NA2精密水准仪，以及高精度铟瓦合金水准尺。沉降观测的精度等级依二等水准的观测规则进行。

（一） 此次沉降水准点的基准点的布设

由于基准点是测定高层建筑物基础的沉降量的起算基准，为此我们布设基准点考虑了如下三个方面的因素：

1、 设置的水准点牢固、能够长期保存、便于利用；

2、 温度变化对于水准点的影响较小；

3、 远离加固群楼基础而进行打桩对水准点影响的区域；

因此，我们根据建筑平面图、地层结构和建筑场地实际条件与建筑施工单位有关人员商讨基准点的布设，使布设的基准点合理分布在监测的建、构筑物周围，除万不得已时，避免将全部水准点设置在被监测的建、构筑物的一侧。由于高层建筑施工场地一般都很小，基准点埋设地点又不能距被监测的高层建筑物太远，一般在50米左右。基准点的观测精度要求较高，在其埋设的一段时期后沉降点稳定，严格测取其高程，在每次对监测点观测前都要对水准点进行检验。

（二） 监测点布设

对于“常州公交集团江阴车间制造有限公司”综合楼监测点布设（图1－1），在严格遵守规范要求的情况下，我们主要考虑在以下关键位置布设监测点：

1、建筑物的四角、大转角处及沿外墙每10-15米处或每隔2-3根柱基。

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、不同结构的分界处及填挖方分界处。

3、框架结构建筑物的每个或部分柱基上或沿纵横线上设点。

图1－1 常州公交集团江阴车间制造有限公司——综合楼监测点布设图

（三） 沉降观测的原则

沉降观测的自始至终要遵循“五定”原则：所谓“五定”，即通常所说的沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点，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。

五、 沉降分析

在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。先在建筑沉降分析系统中建立一个工程文件，然后把各次的高程值输入输入到对应的工程文件中，从而确定出沉降量并统计表汇总。同时计算出建筑物平均沉降量、平均沉降速率、各沉降点位沉降速率、基础相对倾斜、相对弯曲和沉降点最大差异沉降量等重要数据，并且自动生成各沉降点沉降量的展开图（如图1－2）及其各期沉降点沉降过程线（如图1－3）。

图1－2沉降展开图

图1－3 沉降过程线

六、 结论

本文通过对高层建筑物变形成因的讨论，结合对“常州公交集团江阴车间制造有限公司”综合楼的沉降观测施工实践的论述，并采用建筑沉降分析系统，实现了沉降分析自动化，沉降观测报告准确快捷，达到了检验监测的目的。

参考文献：

[1] 《建筑变形测量规范》北京：建设部综合勘察研究设计院

[2] 《工程测量规范》北京：中国有色金属协会

[3] 《地基与基础施工及验收规范》

作者简介：

浦晓东 33岁 男 硕士研究生 张家港市人，主要研究领域地理信息系统，建筑物的沉降监测等。作者单位：江阴市建设工程质量检测中心。

张旭晴，34岁，男 博士研究生 辽宁彰武人，主要研究空间数据库的设计与开发，变形监测数据的处理等。吉林大学地球探测与科学技术学院。

陈 波 35岁 男 本科 江阴人，主要从事建筑物沉降监测等工作

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。