高层建构筑物沉降观测关键技术应用研究

向东　杨乐虹

摘  要：文章以某高层建（构）筑物为例，详细阐述了建筑物沉降观测的方案设计、监测实施、数据分析、监测报告等关键技术的应用研究，以期为建（构）筑物的沉降观测工作实施提供一定的参考。

关键词：建筑物;沉降观测;监测报告;应用研究

中图分类号：TU433         文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）08-0182-03

Abstract： Taking a high-rise building as an example， this paper expounds in detail the application and research of the key technologies of building settlement observation， such as scheme design， monitoring implementation， data analysis， monitoring report and so on， in order to provide some reference for the implementation of settlement observation of buildings （structures）.

Keywords： building; settlement observation; monitoring report; application research

引言

随着社会对高层建筑物的安全性要求不断提高，建筑物沉降观测也越来越被重视，因此，根据建筑物的情况设计一个合理的建筑物沉降观测技术方案尤为重要[1]。准确和可靠的观测成果能够保证建筑物的施工和运营的安全[2]。虽然变形监测分为水平位移和垂直位移，但涉及高层建筑物的主要是垂直位移，即建筑物的沉降观测。

1 方案设计

1.1 基本技术要求

工作开始前，应收集建（构）筑物及周围相关的地质资料，针对建筑物的特点、测区条件以及任务要求，设计沉降观测方案，包括监测网点布设，监测等级、监测周期（确保每期的观测要求相同）、项目预警值以及仪器设备的确定，监测实施等。

1.2 监测等级及精度

变形监测的等级及精度要求决定于建筑物设计时确定的变形允许值大小，只有建（构）筑物的沉降值不超過变形允许值，才能确保工程的安全。变形监测中的观测值中误差应小于变形允许值的1/10～1/20，而建筑物的设计一般都要求变形允许值，但也有例外。因此，我们要严格执行《建筑变形测量规范》（JGJ 8-2016），高层建（构）筑物沉降观测的变形测量级别为二级，观测点测站高差中误差为0.5mm。

1.3 监测网点布设

1.3.1 变形监测网点

（1）基准点，是变形监测的基准，必须布设在变形影响区域外且稳固可靠的位置。

（2）工作基点，是能直接测定观测点的控制点，在一个周期内应保持稳定，可选在便于使用且稳固的位置。

（3）变形监测点，布设在建（构）筑物的基础结构等能反映变形特征的敏感位置，观测标志采用隐蔽式沉降观测标志。

1.3.2 监测基准网

监测（高程）基准网由基准点和工作基点组成，每半年要复测一次。当对监测成果的可靠性产生怀疑时，应及时检核基准网。高程基准网，采用二级（等）水准测量方法观测，布设成内部闭合环。

1.3.3 变形监测网

变形监测网由部分基准点、工作基点和变形观测点组成。变形观测点要布设在各建（构）筑物变形比较敏感的部位。

1.4 监测周期确定

监测周期的确定应根据建（构）筑物的沉降特征、沉降速率、观测精度及外界影响因素等综合确定。监测过程中，建（构）筑物发生显著变化时，应及时增加观测次数。

2 变形监测实施

2.1 技术路线

利用已有测绘成果资料或在测区内选取高程基准点，水准网联测进行二级（等）水准测量建立高程基准网，然后利用精密水准仪（LeicaDNA03电子水准仪）通过测量各变形监测点的高差等观测值来测定变形，从而完成对工作基点、变形观测点的周期性观测。

2.2 高程基准网测量

2.2.1 高程基准点的埋设

本文以某高层建筑物的沉降观测为例，在高层建筑物区域外、位置稳定、易于长期保存的区域埋设4个高程基准点和工作基点，埋设的基准点应该易于安装标尺，便于进行水准测量。

2.2.2 水准观测

（1）水准观测按照二级水准测量的观测方式，有关技术要求应符合表1、2的规定：

（2）水准记录采用仪器内置的专业水准记录软件，实现电子记录。

（3）外业观测要求。二级水准的观测方法按照二等水准的观测方法，各测段均进行往返测，返测与往测观测顺序相反。往测时：奇数站为后-前-前-后顺序、偶数站为前-后-后-前顺序;返测时：奇数站为前-后-后-前顺序、偶数站为后-前-前-后顺序。

一般观测要求按照规范执行。如果在各期监测过程中发现的相邻监测点之间的高差变动大、附近建筑物基础、墙体等出现裂缝等情况，应做好巡查记录，立即向甲方报告情况，及时采取相应措施。

2.2.3 基准点高程计算

（1）因观测区域范围较小，计算时在观测的测段高差中不加入任何改正，取各次观测平均值。

（2）利用已有成果或选择一个基准点作为起算数据，用平差易2005软件录入水准测量观测数据进行平差计算，得到各基准点高程。

2.3 变形监测点测量

2.3.1 变形观测点的埋设要求

（1）变形观测点应布置在便于观测和长期保存的位置。

（2）变形观测点的埋设：主要建（构）筑物的每个敏感位置均布设一个沉降观测点，标志埋设在主要建（构）筑物墙体内，标心采用长150mm×20mm的圆钢制作而成，外露50-70mm。

（3）甲方需协助乙方完成工作基点和变形监测点的设置安装工作，同时保证工作基点和变形监测点不能被破坏，还应保证乙方的监测人员顺利进入现场以及工作时的安全。

2.3.2 监测点观测方法

高层建筑物监测点观测按二级变形测量的精度要求施测，观测要求与“2.2高程基准网测量”一致。

沉降观测点采用LeicaDNA03型电子水准仪，配合条码尺，采用水准测量方法进行外业观测作业。水准路线以高程基准点作为起始点，经各沉降观测点，回到原高程基准点，组成闭合环。测站的观测在本站各项限差不超限时，继续下一站观测。对水准数据进行平差处理，获得各监测点的高程值。某高层建筑物的成果数据见表3。

3 监测数据处理与分析

3.1 观测数据处理

每期变形观测结束后，剔除有粗差的观测数据，检查作为起算点的基准点稳固情况，确保观测数据、起算点准确无误。采用严密的平差计算方法，对获取的观测数据进行平差处理，再计算各种变形量。利用变形量数据，进行变形分析，也可建立变形模型，对引起变形的原因做出分析和解释，对变形的发展趋势进行预估。

3.2 监测资料分析

（1）作图分析，将观测数据按时间顺序绘制成过程线。

（2）统计分析，用统计方法计算各观测物理量，分析观测物理量的变化规律、周期性、相关性和发展趋势。

（3）對比分析。将监测网的周期观测数据、观测成果进行汇总，然后用Excel处理，计算监测点的高程，将每次观测数据与上次观测数据、首次观测数据对比，以及周期间的叠合分析，得到各监测点的垂直沉降值，绘制沉降值曲线图，以便更好的反映各期下沉情况，对其进行相关分析，确定变形过程和趋势[3]。图1是某高层建筑物的沉降值数据以及沉降值曲线图。

4 监测报告

监测报告是反映建筑物沉降观测结论性的报告，对建筑物的施工及运营安全具有实际指导意义。

监测报告主要有项目的工程概况、技术标准、采用基准、监测项目、监测等级及精度、监测方法、监测成果质量评价、各监测项目的变形监测成果、结论与建议。其中，结论与建议是监测报告中最重要的一环，本文中建筑物沉降观测的结论可以如下描述：

由各期变形监测数据成果可知：

在4月15日-12月1日的监测过程中，所有变形监测点最后100d最大沉降速率：0.017mm/d。

由上述数据可知，所有监测项目的变形监测点最后100d的最大沉降速率均小于0.04mm/d。根据《建筑变形测量规范》（JGJ 8-2016）中“建筑沉降达到稳定状态可由沉降量与时间关系曲线判定。当最后100d的最大沉降速率小于0.04mm/d时，可认为已达到稳定状态”[4]。因此，经判定得出结论：该高层建筑物变形监测点的变形（沉降）已达到稳定状态。

5 结束语

本文阐述了在高层建（构）筑物沉降观测中的方案设计、监测实施、数据分析、监测报告等关键技术应用研究，已在多个项目中实际应用，以其为沉降观测工作实施提供一定的参考。

参考文献：

[1]李秀峰.高层建筑物沉降观测技术及工程应用结果分析[J].城市勘测，2019（2）：168-169.

[2]胡涛.高层建筑沉降观测技术应用[J].测绘与空间地理信息，2017（11）：198-200.

[3]王贵满.基于Surfer与Grapher的沉降观测绘图分析[J].测绘与空间地理信息，2018（3）：159-162.

[4]JGJ 8-2016.建筑变形测量规范[S].北京：中华人民共和国住房和城乡建设部，2016.