浅谈高层建筑沉降观测技术

杨飞　王修贵　袁大伟

【摘要】随着社会经济的不断发展，建筑物高度不断的增加，这意味着建筑物施加给地基的荷载在增加，建筑物产生的变形在增加，因此对高层建筑进行沉降监测就显的尤为重要。

【关键词】高层建筑；沉降观测；水准测量；数据处理

1 高层建筑沉降观测意义

各种工程建筑物在其施工和运营使用过程中，都会产生一定的沉降，如果这种沉降在建筑规范规定限度内时我们可以认为是正常现象，但超过了一定的范围就会影响其正常使用并危及建筑物自身及人身的安全，因此需要对重要建筑物或已发生变形的建筑物进行沉降观测，掌握其变形量、变形发展趋势和规律，以便一旦发现不利的变形可以及时采取措施，以确保施工安全和建筑物的安全，同时也为今后更合理的设计提供资料。

2 高层建筑沉降观测的基本要求

2.1沉降观测仪器设备的要求

为了使测定结果真实可信，可以使用以下几种设备：第一种是精密水准仪，其级别要求是DS1或者DS05；第二种是高精度铟合金水准尺，这种水准尺不容易受到环境的影响，尤其是不会因为温度变化而产生太大的影响。

2.2测量人员的素质要求

高层建筑沉降观测本身就是一项非常专业的工作，需要专业人士进行，并不是只要懂得操作仪器就可以，观测人员必须要经过专业学习以及专业的技能培训，观测人员还应该具备的一项素质就是随机应变，因为在观测的过程中，经常会出现各种影响观测结果的情况，遇到不利于观测的这种情况，观测人员应该及时的调整修正，这样才能真实、迅速的达到观测的目的。

2.3沉降观测点的要求

观测点设置直接影响高层建筑沉降观测结果。观测点的选择必须要准确，能够真实的反映高层建筑沉降特点。沉降观测标志应稳固埋设，高度以高于室内地坪（±0.000）0.2～0.5m为宜。对于建筑立面后期有贴面装饰的建筑物，宜埋设螺栓式活动标志。沉降观测点宜设在建筑物以下部位：

（1）建筑物的主要墙角及沿外墙每10～15m处或每隔2～3根柱基上；

（2）沉降缝、伸缩缝、新旧建筑物或高低建筑物接壤处的两侧；

（3）人工地基与天然地基接壤处、建筑物不同结构分界处的两侧；

（4）基础底板的四角和中部；

（5）当建筑物出现裂缝时，布设在裂缝两侧。

2.4 沉降观测周期的要求

高层建筑沉降观测周期要能体现出建筑物荷载对建筑地基的影响。当地基土为无黏性土时，土体压缩固结相对较快，建筑物沉降观测时间较短；当地基土为黏性土时，土体压缩固结相对较慢，建筑物沉降观测时间则较长。

根据工作经验高层建筑施工期间的沉降观测周期，应每增加1～2层观测1次；建筑物封顶后，应每3个月观测一次，观测一年。如果最后两个观测周期的平均沉降速率小于0.02mm/日，可以认为整体趋于稳定，如果各点的沉降速率均小于0.02mm/日，即可终止观测。否则，应继续每3个月观测一次，直至建筑物稳定为止。

2.5 高程基准点的设置要求

（1）要有足够的稳定性。水准基点必须设置在沉降影响范围以外，冰冻地区水准基点应埋设在冰冻线以下0.5m。

（2）要具备检核条件。为了保证水准基点高程的正确性，水准基点最少应布设三个，以便相互检核。

（3）要满足一定的观测精度。水准基点和观测点之间的距离应适中，相距太远会影响观测精度，一般应在100m范围内。

3高层建筑沉降观测的程序

3.1 建立水准控制网

根据建设单位提供的水准控制点，根据工程施测方案和布网原则的要求建立监测基准网。在基准网的观测中，各水准点要设在建筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外，水准点的埋深要符合二等水准测量的要求（大于1.5 m）。根据工程特点，建立合理的水准控制网，与基准点联测，平差计算出各水准点的高程。

3.2建立固定的观测路线

根据依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图， 确定沉降观测点的位置。沉降观测标志设置好之后，在控制点与沉降观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。因为水准基点和沉降点都要编号，我们可以在工作薄上把观测的顺序依据它们的点号把它记录下来，以供下一次沉降观测之用。

3.3进行沉降观测

等到沉降观测标志和墙体完全固定到一起之后，我们便开始观测由沉降基准点和沉降点组成的闭合线路。沉降观测一般是周期性的观测。首次沉降观测特别重要，沉降点的首次观测必须采用往返两次观测，且往返两次观测均应为偶数站，往返观测水准标尺要互换位置即同一个沉降点往测和返测要立不同水准标尺。首次观测的沉降点的高程值是我们以后计算沉降量的依据，所以我们对首次观测高程值要求比较严格，即往返两次测得的沉降点的两个高程值相差不得超过一毫米，满足这个要求之后取它们的平均值作为首次沉降点的高程值。如果不满足这个要求我们就重新观测。首次观测结束之后的观测可以仅测一次就可以了，因为沉降基准点和沉降点组成的是闭合的线路，我们可以通过闭合差来检验测量的精度。一般来说闭合差小于允许值的一半时测得的高差中误差才满足规范要求。首次的沉降点沉降量为零，以后根据两次观测的高程值之差计算沉降点位的沉降量和总的沉降量。

3.4数据处理及统计表汇总

首先，根据沉降观测过程中记录各次观测值，整理检查无误后进行平差计算沉降量，列统计表，进行汇总。若使用电子精密水准仪，可以利用电子仪器自动记录的功能进行保存原始数据，每测一次导出数据进行保存。电子精密水准仪数据可以通过平差软件进行结果输出，使效率大大提高，避免人为计算误差。

其次，平差后的数据进行分析预报，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。将统计表中各观测点对应的观测周期所测得沉降量画于坐标中，并将相应的荷载值也画于坐标中，连线，就得到对应于荷载值的沉降曲线。

最后，根据沉降量统计表和沉降曲线图，我们可以预测建筑物的沉降趋势，将建筑物的沉降情况及时的反馈到有关主管部门，正确地指导施工。特别座在沉陷性较大的地基上重要建筑物的不均匀沉降的观测显得更为重要。利用沉降曲线还可计算出因地基不均匀沉降引起的建筑物倾斜度： ，其中 、 分别为 m，n 点的总沉降量， 为m，n 点的距离。对沉降观测的成果分析，我们还可以找出同一地区类似结构形式建筑物影响其沉降的主要因素，指导施工单位编好施工组织设计正确指导施工大有裨益，同樣也为勘察设计单位提供宝贵的一手资料，设计出更完善的施工图纸。

4结束语

高层建筑物沉降观测是一项特殊的测量工作。无论是对沉降观测点的选择，还是观测时间和观测周期的确定，都非常关键。沉降观测数据是施工及后期阶段实际沉降量的汇总，能够反映建筑物各阶段沉降变化情况并预计沉降趋势。虽然沉降观测设计与实施阶段都做了相应要求，但是实际观测量与提供的理论预留沉降量有偏差，其主要原因是理论计算假设条件较为理想，很多时候与施工条件相差较大，施测阶段各种不可预计的因素导致偏差较大。

参考文献：

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[2]李仕东.公路工程测量员必读[M].北京：人民交通出版社，2005.

[3]朱庆.高层建筑物变形观测初探[J].河南测绘，2005（2）.