高层建筑物地基沉降监测与分析

王科

摘要：在高层建筑物的建筑施工过程中，由于建设作业不断进行会造成建筑主体质量增大，而地面对高层建筑的负荷能力终归有限，极易造成建筑物地基的沉降。由于地基不均匀下沉导致的建筑施工问题屡见不鲜，为确保工程施工人员的生命安全以及减少建筑企业由于这种情况造成的财产损失，在进行建筑作业尤其是高层建筑物的建筑作业时应对建筑主体下沉情况的监测与分析显得至关重要。

关键词：高层建筑；主体沉降；检测；数据分析

一、沉降监测的基本条件

1. 地基沉降监测与数据记录

建筑物尤其是高层建筑物的地基沉降是在建筑施工中经常遇到的问题，由于具体施工地点的土壤质量、对于负荷承受极限等影响都是影响高层建筑地基沉降的客观因素。另一方面，由于施工条件束缚以及结构施工设计等具体要求造成建筑主体的不规则下沉。沉降工作中的主要内容就是对高层建筑物沉降情况的检测以及事后对监测数据的研究探索并找出其中规律性。沉降监测是高层建筑沉降工作中的第一个重要内容，没有对主体建筑进行沉降监测数据的记录后得出的结果是不合理性也不具说服性的。简单来说，沉降监测数据的记录是为第二阶段的规律探索与总结的基本前提，而在沉降监测中应当注意很多问题，例如在监测过程中由于工作人员的疏忽大意造成相关监测数据记录失误以及在监测过程中由于无法做到百分之百集中精力而造成的监测结果出现较大的误差等情况屡见不鲜。高层建筑的沉降观测质量会直接影响到影响到第二阶段数据的整理、分类以及对所得结果进行规律探索等过程，从整体的角度看来，更是会影响建筑企业高层建筑的整体质量，给居民带来生命和财产上的隐患。因此，建筑物主体沉降观测是建筑企业在工程是施工中值得关注的内容。

2. 观测数据的整理分类

高层建筑地基沉降工作中的第二阶段是在第一阶段的基础上对所记录收集的信息进行分类、整理。相较于第一阶段，数据的整理与分类工作显然更轻松也更容易完成，但这并不代表第二阶段的工作内容不重要。相反如果对数据的整理分类工作不加以重视更容易造成监测结果出现问题，数据的整理包括对监测的时间日期、检测地点、作业手法、包括设定的永久性基准点的数据整理。监测数据的整理分类是为了对高层建筑地基下沉情况进行规律性探究，以此为基础预测出建筑主体的稳定性、下沉规律性。

二、高层建筑物沉降监测作业方法

1. 永久性基准点与观测点的设立

在高层建筑物沉降监测中的作业中观测点与基准点的选取是尤为重要的环节。首先，永久性基准点的设定是为了适应观测过程中的观测点不断转换，另一方面，永久性基准点选取的合理与否也关系着后期相关数据记录环节。沉降监测过程中，基准点的设定一般按照二级水准测量（符合±0.3√n（mm）的要求）要求进行永久性基准点的要求设定以满足监测过程中的实际需求，值得注意的是，按照国家相关规定，永久性水准点的设定应当不低于3个，基准点的设定要能将需要进行检测的建筑进行大致包围，以满足观测点的确定。对于基准点的确定也应当根据实际情况进行设立，在沉降影响区域之外根据需求选取永久性基准点以构成基准网。另一方面，观测点的布设也是监测过程中的另外一个重要环节。对于高层建筑区域性的观测必须要保证设立足够多的观测点，从而得到更加准确的观测结果。

2. 沉降观测精度等级确定

根据高层建筑物的监测要求以及建筑主体设计结构设定沉降监测精度等级的确定。如果高层建筑在进行沉降检测中没有其他要求，应当根据我国《工程测量规范》中的相关规定对沉降监测精度等级进行确定。对于观测指标的在二等测量观测水准中要求沉降观测点的高差容差（相对于后视点）不大于1.0mm；对于前视距与后视距都要不大于30m，并且前视距与后视距之间的视距差应不大于1.0m；在观测过程中，对于不同观测点进行观测记录时的前后视距差累积之和应当小于3.0m。此外，高层建筑物周围的环境因素也会影响沉降观测精度，如果高层建筑物周围环境良好，在监测过程中可视度较好，可以考虑在工作基点上直接进行建筑主体的沉降监测。

3. 沉降观测过程

沉降观测的观测周期对高层建筑主体沉降规律的探索有着重要的影响，在高层建筑的沉降监测中应当对观测周期进行严格限定，按照规定时间进行沉降监测，且一定要准时进行首次观测得到原始数据，按照建筑企业工程施工的总体进度来进行定时的沉降监测，如果出现漏测情况不能进行补测，因为地基沉降的监测都是在高层建筑施工过程中完成的（建筑施工中出现的地基下沉仅仅是整体沉降的一部分）。荷载的增大与建筑层数量的增加也是确定观测周期的影响因素。除此之外，沉降周期具有不确定性，且在建筑施工过程中沉降频率较大，因此对于高层建筑地基沉降的观测也应当集中在工程施工期间，增大建筑施工过程中的地基沉降监测频率，而在工程竣工之后，可以适当减少观测次数。最后，在观测过程中应当满足点位的稳定、对于观测使用的精密仪器的稳定、进行地基沉降观测的技术人员稳定、环境对于观测的影响的稳定、不同周期内进行观测的方法与相关注意事项要稳定，也就是俗称的“五定原则”。

三、地基沉降观测数据的处理与分析

1. 数据处理与分析的基本原则

在进行高层建筑地基沉降的观测后所得的数据信息进行收集后，需要对相关信息进行处理与分析，而在处理这些信息上应当遵守一些基本的原则。总的来说，数据的分类、处理都是为了增加最终分析结果的可靠度，也从一定程度上说明了观测过程的正确性与可行性。在对地基沉降观测的数据进行分析时应当注意一下两个问题：第一，如果观测数据在观测周期内进行正确作业方法所得数据结果相差甚微，且数据的误差保持在正常允许误差范围内，数据结果相差不大但是具有明显的趋势走向（保持上升趋势或下沉趋势），那么已经能够证明地基有了下沉。第二，在地基沉降监测中，对相邻两个观测周期各自的平差值进行计算，在保障两个观测周期内的观测过程相同的情况下，将其平差变化值与地基沉降观测中允许存在的二倍误差进行比较，如果其平差变化值小于二倍允许误差值，则表明该观测点的地基未发生沉降。

2. 高层建筑监测基点沉降量的分析

在对观测点每个周期内的基点地基沉降进行观测时，在不同的基准点之间应当进行水准测量，对基点周期时间进行记录，对观测点地基沉降量的分析是高层建筑观测结果分析中的一个重要内容，它能反映出由于建筑工程的施工等其他因素等造成不同周期内的地基绩点沉降量，根据测量结果计算出对应的高差以及与前期之间的差值，由表中数据可以得知两个测定周期之间的高差的最大值与最小值，对于变化量的误差也在允许误差范围内。

3. 观测点地基沉降速度的分析

对观测点地基沉降速度进行分析应当先对各个观测点的沉降速度进行对比，首先对各个观测点周期内的沉降量进行计算，并根据相应的数据绘制对应的S-T-V曲线图形，其中S代表平均沉降量、T代表时间、V代表平均沉降速度。下图1为该高层建筑的S-T-V曲线图形：

从图中可以看出观测点地基沉降速度的转折部分，并且可以看出其与平均下沉量的关系，也能从中看出此高层建筑在进行工程施工中的工期长短。从2013年5月19日开始第二层施工作业完成后，地基的沉降量和沉降速度都不断增加；在2013年11月19日与2014年6月16日期间此高层建筑的主体建筑已经完成，从此高层建筑开始建设时，地基上的荷载从零不断增加，地基的下沉也从零逐渐增加切沉降量都较大，也能从中看出沉降速度的增加有所减小。另外，在此高层建筑的主体建筑工程竣工之后，地基的荷载达到最大，其下降量也不断增加的同时地基下沉速度也在不断增加，在2015年一月7日到3月2日这个时间段内，此建筑整体施工没有较大的进展，与此同时地基的沉降量也不断减小，沉降速度随之有所减缓，在2015年5月5日到10月18日的时间段内，由于此段时间内此高层建筑的主要建筑工作为室内外的装修以及小范围内的建筑施工，建筑整体质量有了略微的增加，使得地基的负荷也逐渐增加，地基沉降量有略微变化。

四、结束语

高层建筑物地基沉降监测是一个复杂且容错率较低且外界因素影响较大的工程测量过程。在地基沉降的检测过程中应当严格按照相关规定进行作业，工作人员应当增加对地基沉降监测项目的重视度。在进行相关数据的分析时按照相应的分析方法，遵守基本的分析原则，对地基沉降观测数据进行相应的整理与分类。在此基础上进行数据的分析、表格与图像的绘制，进而对观测建筑的地基沉降规律与一般高层建筑物的沉降规律是否相同做出科学合理的判断。

参考文献：

[1] 魏琦佳.试析高层建筑地基沉降及控制管理[J].黑龙江科技信息，2015（03）