浅谈高层建筑沉降观测技术

赵杰

摘要：通过正确的沉降观测基本要求，再按照沉降观测步骤进行施测，以便预防在施工过程中出现不均匀沉降，避免因建筑结构被沉降破坏，或在沉降的影响下出现开裂等质量问题，使施工方和业主蒙受经济损失。

关键词：沉降观测 沉降观测点 高层 建筑 建筑物 水准点 水准控制网

1 沉降观测的重要性

当前，随着社会经济和科学技术的发展，建筑行业建筑施工水平不断提高，建筑规模不断拓展，与有限的土地资源和日益增长的人口数量成为越来越严重的社会矛盾。建筑行业越来越依赖于开发高层或超高层建筑物来缓解用地压力。为确保高层或超高层建筑物结构安全耐用，并为日后的勘察设计和沉降观测提供有效的参考数据，开展建筑物沉降观测工作就显得尤为重要。

2 沉降观测的基本要求

2.1 观测仪器、人员水平的要求。采用S1级或S05级精密水准仪配合高精度铝合金水准尺开展沉降观测。若缺少铝合金水准尺，可采用一般塔尺的第一段标尺施测。要求观测人员一律培训上岗，技能水平和专业素质达标，能够根据工程特点，结合现场条件采用科学的观测方法，并且能够针对观测中出现的问题提出较为全面的观点，能够灵活运用误差理论计算平差，确保每一次观测准确、高效。

2.2 观测时间的要求。通常相邻的两次时间间隔为一个观测周期。必须根据观测方案所规定的时限设定观测周期。高层或超高层建筑物沉降观测通常是30天一周期，或参考建筑物加荷条件每升高一层或每升高数层设一观测周期。

2.3 观测点的要求。选择沉降观测点的位置时须遵循两点原则，一是便于观测，二是最能反映沉降特征。按照常规，应该在建筑物上纵横对称设置观测点，相邻点间隔15～30m，均匀地分布于建筑物附近。另外，还应该按照施工阶段的观测要求选定观测点的位置，要避免在装饰装修环节观测点被墙或柱饰面掩盖而影响到连续施测的计划。

2.4 观测始终要遵循“五定”原则。所谓“五定”，即沉降观测依据的基准点、工作基准点、建筑物上的沉降观测点，点位要稳定；观测仪和配套设备要稳定；每一次的施测路线、施测方法以及所采用的镜位和流程基本固定；环境条件基本一致；观测人员要稳定。坚持“五定”原则有助于规避测量误差，确保观测结果基本一致，同时能够保证每一次复测与首次观测的结果都有可比性，从而提高沉降观测结果的客观性和精确性。

2.5 观测要求。观测人员应该熟练掌握沉降观测方法、观测流程以及观测仪和配套设备的操作方法。首次观测要校正仪器设备，如有必要可报送计量单位计量检定。仪器设备连续使用3～6个月后重新检定。观测时，现场人员必须有序组织，密切配合，认真负责，做到步步有校核。

2.6 观测精度的要求。高层建筑物施工通常均采用二等水准观测标准。以下是相关观测指标：①往返较差、附和或环线闭合差：△h=∑a-∑b≤l■，n为测站数。（或△h=∑a-∑b≤1.0■， L为观测路线距离）。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水准仪的精度至少达到N2级

2.7 观测数据整理及计算要求。观测过程中实时记录测得的数据，按照测量规程规定流程、技术手段进行测量计算，确保流程完整有序，而且要逐步校核，确保结果真实有效。

3 施测流程

3.1 构建水准控制网。①一般高层建筑物附近按照≤100m的间距要求所布设的水准点要超过3个。②在能够后视2个水准点的位置布设观测仪，同时确保测区内各水准点可以形成便于闭合校验的闭合图形。③宜在建筑物开挖、地面沉降、震动区范围以外布设各水准点，结合工程特点以及二等水准施测要求（大于1.5米）设定水准点的埋设深度，构建水准控制网和基准点联测，继而进行平差计算，统计出所有水准点的高程。

3.2 建立固定的观测路线。由测区水准控制网，参考沉降观测点设计图，或结合观测点埋设的深度要求布设观测点。观测点与控制点之间建立固定的观测路线，并且将提示施测路线的标记桩设在观测仪与转点处，确保每一次施测所采用的观测路线基本固定。

3.3 沉降观测。基于沉降观测方案和施测周期，宜在观测点安稳固后进行首次观测。一般高层建筑都设有地下结构，应从基础开始进行首次观测，在基础的纵横轴线上参考提前设计的位置埋设临时沉降观测点，稳固好临时观测点后开展首次观测。

除首次观测以外的每一次观测的高程值都根据首次观测确定的观测点高程而定。因此，首次观测在测量精度上要求较为严格。按常规使用N2级或N3级精密水准仪施测。除此以外，要求在2次同期观测后确定所有观测点的首次高程。

建筑结构上的观测点随着楼层的升高逐渐上移，当观测值达到+0.00时再确定永久观测点的位置。随后在竣工后沉降基本稳定之前的每一层都要复测。

3.4 确认所有观测记录无误后计算平差，得出各观测点每次观测的高程，继而得出沉降量。

3.5 统计表汇总。①列表统计沉降量，并进行汇总。②绘制各观测点的下沉曲线构建下沉曲线坐标，时间为横坐标，纵坐标上、下两部分分别是荷载值以及各沉降观测周期的沉降量。在坐标体系中绘制各观测点测得的沉降量及其对应的荷载值，连线得到与荷载值相对应的沉降曲线。③基于以上两个步骤对建筑物沉降趋势进行预测，及时向上级反映建筑物的沉降情况，以便做出正确的施工决策。有的重要建筑物所在地基沉陷性较大，为保证施工安全，施工前必须进行沉降观测。

3.6 观测阶段的注意事项：①观测方法、观测流程和技术要求必须符合测量规范；②使用同一水平尺进行前后视观测；③每次的观测路线保持一致；④每次施测现场环境一致，且避免阳光直射；⑤读数时必须保证成像稳定、清晰；⑥坚持不定时观测、持续观测，勤于检核计算；⑦在雨季前后联测沉降量，检查水准点的标高是否一致；⑧实时向关联部门通报沉降观测数据，全天候观测沉降量大于1mm时立即施工整顿。

4 探讨的两个问题

4.1 选择科学的沉降观测精度。现阶段，建筑行业沉降观测规程尚不完善，观测标准尚未明确，使得施工单位在设定精度标准时掺杂了过多主观的成分，而观测精度与沉降观测结果的客观真实性密切相关。所设定的沉降观测精度过高或过低都不利于获得准确的观测结果，因此观测精度要根据沉降观测规程及工程特点而定，尽量在保证观测结果客观准确的前提下避免资源浪费。按笔者的观点，一般高层及超高层建筑物首次观测时宜采用二等以上水准测量方法，并且使用高级水准仪配合铝合金尺施测，在±0.00以上部分用S2、S3级水准仪施测，这样才能保证测量结果的精度达标。

4.2 观测建筑物沉降情况时，施测时间与沉降量所形成的是起伏的关系曲线，而非单边下行光滑曲线，需要综合分析其形成原因，并进行修正。①二次观测时曲线回升，之后呈下降走势。这是因为首次观测精度要求不严格，如果回升大于5mm，则首次观测结果作废；如果回升不超过5mm，则二次观测与首次观测调整标高一致。②曲线在某点突然回升。原因：水准点或观测点被碰动后，致使观测点标高抬高，或水准点标高降低。处理措施：取相邻观测点的相同观测周期的沉降量作为被碰观测点之沉降量。③曲线自某点起渐渐回升。原因：水准点下沉。处理措施：确定水准点下沉值，与高级水准点符合测量，确定下沉重。

参考文献：

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[2]吴伟，汤远亮.高层建筑施工中沉降观测技术的应用[J].价值工程，2010（03）.

[3]何庆华，林子峰.沉降观测技术在高层建筑物建设中的若干应用[J].中小企业管理与科技（上半月），2008（04）.