高层建筑沉降监测方法探讨

封利根 吴 琳 杨 莹

（1.江西省基础测绘院 江西南昌 330001 ；2.江西理工大学 江西赣州 341000）

0 前言

随着社会的进步，城市的发展和建筑设计水平的不断提高，高层建（构）筑的安全问题越来越得到重视，为了确保高层建筑物的正常使用，在施工过程中应用沉降监测技术加强监控，指导合理的施工方法，预防在施工期间的不均匀沉降，并及时反馈信息，为相关部门提供第一手资料，以避免因建筑物不均匀沉降产生裂缝，造成巨大的经济损失。本文通过对城市高层建筑沉降观测，总结出一些经验和注意事项，供大家借鉴。

1 建筑测量等级及要求

南昌市未来城项目位于该市高新开发区麻丘镇北侧，总体划分四个板块：住宅区块、工业区块、商业区块、定制区块。按照国家有关规范，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，均要进行沉降监测。

1.1 建筑测量等级

根据设计要求，按照测量规范规定建筑物基坑深度大于9米，可以确定采用中等精度要求的建筑物沉降监测，本项目设定测量等级定为二级。

1.2 监测点布设要求

为了能够反映出建（构）筑物的准确沉降情况，沉降监测点要埋设在最能反映沉降特征且便于监测的位置。首先，要求建筑物上设置的沉降监测点纵横向要对称，且相邻点之间的间距以10米—20米为宜，均匀地分布在建、构筑物的周围。其次，埋设的沉降监测点要符合各施工阶段的监测要求，标志的埋设位置应避开如雨水管、窗台线、暖气片、暖水管、电气开关等有碍设标与观测的障碍物，埋设于±0.0 以上约0.5m的位置，避免建筑物在装修、装饰阶段因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住监测点，造成不能连续监测。

1.3 监测周期

高层建（构）筑物的沉降监测对时间有严格的要求，首先是首次监测必须按时进行，其次，其它各阶段的复测，根据工程进展情况必须定时进行，不得漏测或补测。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监测按一定的时间段为一观测周期，一般按建筑物的加荷情况，每升高一层(或二层)为一观测周期，粉刷期间每升高五层为一观测周期。

1.4 仪器设备、人员素质的要求

高层建筑物沉降观测一般规定测量的误差应小于变形值的1／10——1／20，应使用0.5″极精密水准仪，水准尺也应使用受环境及温差变化影响小的高精度条码铟瓦标尺。监测人员必须接受专业技能培训，熟练掌握仪器的操作规程，针对不同工程的具体情况、采用不同的监测方法。在首次监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。为保证测量的准确性，观测之前对所使用仪器按规范要求进行检验校正，观测按照采用相同的观测路线、使用同一仪器和水准尺、固定观测人员，在基本相同的环境和条件下工作的标进行观测。

2 沉降监测点的布设依据及观测周期

2.1 沉降监测点应依据以下列原则布设

①建筑物的四角、大转角处及沿外墙每10m～20m 处或每隔2～3 根柱基上；

②高低层建筑、新旧建筑、纵横墙等交接处的两侧；

③建筑裂缝、伸缩缝、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、不同结构分界处。

④对于宽度大于15m 或小于15m 而地质复杂以及膨胀土地区的建筑，应在承重墙中部设内墙点，并在室内地面中心及四周设地面点；

⑤框架结构建筑的每个或部分柱基上或沿纵横轴线上；

2.2 沉降观测周期

建筑施工阶段观测从基础完工（±0.000）开始观测，计划首层连续观测二次；以后每增加1层观测一次；停工期间，每隔2个月观测一次；按规定，11层建筑的观测总次数施工阶段不应少于13次，15层13次；当建筑物出现下沉、上浮，不均匀沉降比较严重，或列缝发展迅速，应每日或数日连续观测；建筑物在设备安装（包括落地窗安装）、粉刷5层—6层增加观测一次；建筑物封顶后至竣工验收，每隔2个月观测一次。

3 沉降监测的主要技术要求

沉降监测点与工作基点、基准点构成沉降监测网，按二等水准测量的要求进行测量，主要技术要求如下表。

表1 二等水准测量的主要技术要求

4 技术措施

为满足观测精度及规范要求，根据江西省基础测绘院多年的监测经验，针对未来城高层建筑沉降监测项目，采取如下技术措施。

4.1 埋设基准点，建立水准控制网

按照规范要求，水准点应埋设在建筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外，且便于长期保存的地方，水准点的埋深要符合二等水准测量的要求(大于1.5米)。根据总平面布置图及工程的测量施测方案建立水准控制网，一般高层建筑物周围要布置三个以上水准点，水准点的间距不大于100米；在场区内任何地方架设仪器至少后视到两个水准点，并且场区内各水准点构成闭合图形，以便闭合检校；每条闭合水准线路（始终）复测检查不少于3次，检查、预防工作基点在施工阶段中有无破坏、扰动。根据地形情况，该项目选择在原状土层上埋设，共埋设了4个水准点。土层上埋设的基准点为上下底面为40cm×40cm、高为50cm的方柱型混凝土标石，如下图。

4.2 布设工作基点，建立固定的观测路线

工作基点是基坑监测的二级控制点，应埋设在靠近监测点，便于观测且相对稳定的位置，该次工程共埋设12个工作基点，依据沉降监测点的埋设要求或图纸设计的沉降监测点布点图，确定沉降监测点的位置。在控制点与沉降监测点之间建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处作好标记桩，保证各次观测均沿统一路线，如下图。

住宅区：位于该开发项目的东北角，兴建的住宅主要为11层～15层住宅楼。需监测建筑物占地面积相对较小、相对集中。二等水准路线测量基本穿越每排楼之间，路线长度约5Km。为满足观测精度及规范要求，路线上布设的工作基点约42个（测绘单位埋设）；多层楼共布设沉降观测点约322个（测绘单位埋设）；

地下室：因地下室低于单体外的施工地面，利用工作基点直接观测沉降监测点，难度较大，有的几乎不可能实现。对于高出现有地面的住宅楼埋设沉降监测点，必须在工作基点上把高程引入地下室顶板上，即一楼楼面。首次观测必须确定支站点尺垫的规定位置，用红漆喷涂、架设仪器的位置，脚架的三个脚同样用红漆喷涂。每次观测必须从工作基点引入同一位置进行监测，这样可以消除仪器、标尺的不等差，从而保障建筑物的真实沉降，又可检查上次的监测偶然误差和系统误差。

该项针对地下室的沉降监测措施是：首先是在浇筑的底板上按规范每10m-15m 沿底板四周、后浇带两边布设沉降监测点，在基坑护壁边或地下室墙柱上布设假定高程的工作基点，且连续观测3～4 天。（严格按沉降速率小于0.01mm/d～0.04mm/d，可认为建筑物已经进入稳定阶段，只是取值宜根据各地区地基土的压缩性确定。本工程拟取值为0.04mm/d。视为稳定），当场地有上浮情况发生，无偿提供补救措施。

4.3 沉降观测

根据编制的工程施测方案及确定的观测周期进行观测，首次观测应在观测点安稳固后及时进行。一般高层建筑物有一层或数层地下结构，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。随着结构每升高一层，每施工一层就监测一次，直至竣工。每次观测结束后应及时将各次观测记录整理，检查无误后，采用平差计算各点的高度和精度，求出各次每个观测点的高程值，计算累计沉降量及本次沉降量，并填写日期和施工情况等资料，最终形成沉降量统计表。对平差后水准线路测站高差中误差不满足测量精度要求的观测数据，立即返工重测。

4.4 数据处理与分析

①由于沉降监测范围小，沉降监测点高程采用施工所用高程系的高程值作为参考，所以计算中不进行正常水准面不平行改正与重力异常的归算改正。

②将各次沉降监测水准原始记录、及时整理、检查。

③内业计算最后高程成果的取值精确至0.1mm。

④基准点的检验采用最小二乘测量平差的检验方法。复测的平差值与首次观测的平差值较差Δ，满足时，可认为基准点点位稳定。式中：μ为单位权中误差，Q 为权系数。

⑤用科傻水准测量与沉降观测数据处理系统(武汉大学编制) 软件进行平差计算，求出各次每个沉降监测点的高程值、高程中误差、相邻沉降观测点的高差中误差。

⑥对每期观测中沉降监测点数据进行统计检验，根据监测体的累计变形量、两相邻观测周期的相对变形量及观测周期对沉降观测进行分析。

5 观测中的注意事项

高层建筑物的沉降监测是一项基础性的工作，在观测中应注意一下几个方面：

①严格按测量规范的要求施测，水准点及工作基点应埋设在靠近监测点，不容易被破坏及下沉，且便于观测且相对稳定的位置。

②每次观测必须按照固定的观测路线进行，人员及仪器要相对固定，观测时前后视观测最好用同一水平尺。

③观测时要避免阳光直射，且各观测环境基本一致，等仪器成像清晰、稳定时再读数。

④随时观测，随时检核计算，观测时要—气呵成，在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动。

⑤当两次沉降观测时间跨度超过1年时，工作基点进行监测。

⑥当建筑物每天(24h)连续沉降量超过1mm时，应将所观测沉降情况及时反馈有关部门，并停止施工，会同有关部门采取应急措施。

[1]工程测量规范（DB36/J002-2007）[G].国家技术监督局,2006.

[2]建筑变形测量规范(JGJ8-2007)[G].北京：中国建筑工业出版社出版，2008.

[3]国家一、二等水准测量规范(GB/T12897-2006)[G].国家技术监督局,2006.