浅谈高层建筑沉降监测关键环节控制

刘全

【摘 要】在高层建筑施工及使用过程必须进行变形监测，本文结合工程实例，针对高层建筑沉降监测具体施工方案，系统分析高层建筑沉降监测操作流程，提出监测控制的关键环节。

【关键词】高层建筑；沉降监测；关键环节；控制

0 引言

建筑物尤其高层建筑施工过程中，会对周围的土体及建筑物本身产生一定的影响。由于地质条件、荷载条件、材料性质、施工条件和外界其它因素的复杂影响，很难单纯从理论上预测工程中可能发生的问题，而且理论预测值也不可能准确地反映工程沉降变形的各种变化。因此在理论指导下进行现场工程变形监测十分必要，即在荷载增加施工过程期间，周期性对高层建筑物进行观测，并根据监测成果相应地及时调整施工速率及采取相应的措施，确保建筑施工及正常使用安全。下面以实例来分析高层建筑沉降监测流程的关键环节控制。

1 工程概况

图书馆楼群工程位于某大学校园内，平面布置呈八字形交叉，地下1层，地上13层，采用钢筋混凝土框筒结构，基础为机械旋挖灌注桩。项目用地面积29570 平方米，总建筑面积53393平方米，占地面积8427 平方米。设计要求进行沉降观测，在建筑物的角点及其他关键部位设置观测点，施工阶段及后续使用阶段均需严格监测。工程拟建场地为岗地地貌，属坡冲积成因。根据区域地质资料，场地一定范围内无活动性断裂带通过，勘察结果也未发现新构造运动的迹象。

2 沉降监测一般流程

2.1 现场踏勘，收集资料

监测人员实地察看场地地形地貌，地质及水文条件，周边基础设施和地下管线等状况；联系工程施工项目部，收集施工图，地质勘察报告，周边建筑物、构筑物、地下管线等分布图；更新测量技术规范，收集当地气象资料和其他相关工程资料。

2.2 制定监测方案

建立监测小组，由具备丰富施工监测经验的技术人员，根据工程特点、场地地质水文条件，制定监测技术方案，监测方案应提出针对性强的监测计划、质量保证措施，并报相关单位认可。

2.3 展开前期准备工作，设置监测点、校验设备、仪器

2.3.1 基准点布设。通常在监测范围外布设多个稳定可靠的标志作为基准点；为了方便观测，在待测工程附近选取地质条件良好、易于长期保存的地方布设1-2个工作基点；在建筑物上合理布设若干个监测点，以精确观测建筑物的沉降情况。

2.3.2 从可靠性、通用性、经济性、测量原理、精度和量程等方面综合考虑选择监测仪器；监测仪器和元件在使用前进行检定和调试；指定专人做好监测仪器和元件的保管和管理工作。

2.4 监测点和设备、仪器、元件验收

由监测小组负责人组织相关技术人员全面核对验收，不合格者必须加固、调整、更换。

2.5 现场监测

监测小组按监测方案及时进行点位测量、记录，重点记载施工进度、荷载量变动等各种影响沉降变化和异常的情况。

2.6 监测数据的计算、整理、分析及报表反馈

对监测数据及时整理，计算观测点的沉降量、沉降差和沉降速度；监测工作应分阶段、分工序对测量结果进行总结和分析反馈。

3 沉降监测关键环节控制

为了准确实时掌握施工过程中建筑物变形发展状态以及周围相关设施变形情况，除了全面遵循沉降监测操作流程，还需事先分析监测流程的关键环节，并对其中关键环节进行控制，包括点位的布设，观测精度的确定，周期与频次的选择、监测小组建构等。以下是工程监测小组针对某图书馆楼群沉降监测拟定的关键控制环节。

3.1 点位布设

按照测量规范与设计要求，结合工程总平面图、周边场地情况，合理布置水准点和观测点。

3.1.1 水准基点布设

在监测范围外布设3个稳定可靠的标志作为基准点。为了方便观测，在图书馆工程附近选取地质条件良好、易于长期保存的地方布设两个工作基点。上述5基准点组成闭合环高程路线控制网，观测点与所联测的控制点组成扩展网，控制网点要求如下：

1）鉴于该工程工期较长，沉降观测持续约3年左右，为便于沉降观测的顺利实施，必须设立稳固可靠的沉降观测基准点，结合现场地质条件及周边地形环境，在远离该工程变形影响区域的地方埋设3个水准基点标石于强风化基岩层上，采用现浇混凝土基座。

2）工作基点埋设在稳定基岩层上，工作基点布设位置根据构网合理确定。

3）水准点完全避开城市交通干道、地下管线、松软填土区、校园内山体滑坡地段等不稳定、干扰区域。

4）基准点形成一条闭合水准线路，基准点、工作基点水准路线长约2公里，按照《建筑物工程测量规范》垂直沉降监测控制网主要技术要求进行观测。为检测基准点的稳定性，每隔1个月对基准点进行复测、联测，确保测点监测数据的真实性。

3.1.2 监测点布设

建筑物上布设31个监测点，以观测建筑物的下沉情况。建筑物垂直沉降监测点布置在建筑物的四角、中点，沿周边布设间距15m。监测点直接用电锤在建筑物外侧墙体上打洞，并将L型沉降标打入，并在孔内注入环氧树脂胶，确保沉降标的稳定牢固。沉降观测点的埋设特别注意保证在点上垂直置尺和良好的通视条件。

3.1.3 点号编序

选取图书馆周围影响源之外环校西路上，工学院教学楼、学术交流中心与教工宿舍墙角处，布设3个为基准点（BM1-BM3），在图书馆附近选择便于观测的点作为工作基点（BM4-BM5），前后视线通畅，便于观测。在建筑物布设了34个沉降监测点，具体点位布设位置见图1。

图1 图书馆楼群工程沉降观测点位布设示意图

3.1.4 监测点位保护

教育提醒全体施工人员，保护好工作基准点和观测点，使之容易进入和通视，防止点位受到机械和人为的破坏，如有破坏则及时补救，并详细作出记录备查。

3.2 变形观测的精度

观测的精度直接影响工程建筑物的变形观测结果。通常变形观测的精度由工程建筑物允许变形值的大小和观测目的决定，按《建筑变形测量规范》JGJ8-2007执行，观测的中误差应小于允许变形值的1/20-1/10。设计要求图书馆楼群工程变形测量等级为二级精度；主要技术指标：每站高差中误差±0.5mm，相邻基准点高差中误差±0.3mm。

3.3 监测时间与频次

沉降观测的时间和次数，应根据工程性质、工程进度、地基土质情况及基础荷重增加情况等决定。该工程拟定沉降观测次数和需重点关注的时间节点与频率：

1）建筑施工阶段：随施工进度进行，每施工完成一层观测一次约13次。

2）主体封顶至使用阶段，每一季1次（约4次）；第两年每半年1次，第3年每半年1次直至沉降稳定（一般连续二次半年沉降量不超过2MM为止）。沉降稳定应由沉降量与时间关系曲线判定，当最后100天的沉降速率小于0.01-0.04mm/d，可认为是已进入稳定阶段。观测总周期约为3年计21次。

3）较大荷载增加前后（如浇灌混凝土、基坑回填等），立即进行逐日或2-3天一次的连续观测。

4）工程所在地为长江下游，上半年降雨频繁，降雨强度大，给监测工作带来一定的困难，因此特别加强一些雨季施工的如基础工程监测频率。

3.4 监测小组建构

成立5人监测组，由1名工程师、2名助工和2名普工组成；其中一名工程师任项目经理，对测量组织、成果分析等全权负责。技术人员经过专业学习，能熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论，职责分工明确（固定岗位）：测量人员负责沉降观测的全过程；记录人员负责观测数据记录及资料的整理；跑尺人员负责立水准尺。监测技术人员按监测方案认真组织实施，并与其它环节紧密配合。

4 结论与启示

高层建筑从施工到使用都必须进行变形观测，从应用的角度考虑，应区分不同工程状况，对沉降监测进行关键环节控制。在前述图书馆楼群沉降监测过程中，监测小组制定周密的监测技术方案，按照沉降观测“五定”原则，结合施工条件，地质情况，建筑物的结构形状等因素，通过对监测方案关键环节质量的控制，减少数据中的粗差（误差），确保了监测数据的可靠性，有效节省了部分人力物力投入，顺利实现工程沉降监测目的。

【参考文献】

[1]张正禄.工程测量学[M].武汉：武汉大学出版社，2002.

[2]GB50026-2007 工程测量规范[S].国家.

[3]JGJ/8-2007 建筑变形测量规范[S].国家.