高层建筑沉降观测相关问题

龚开正

（中国建筑第七工程局有限公司，河南郑州 450000）

0 引言

在城市高层建筑数量不断增加的背景下，人们越来越重视高层建筑的安全质量问题。为了保证高层建筑工程施工的安全性，变形观测技术在其发挥着重要的作用，不仅可以为工程施工提供安全的环境，并且可以提高高层建筑整体的稳定性，有效避免高层建筑出现倾斜或者裂缝的情况。通过沉降观测，可以为工程的施工质量提供保障，为地基基础设计质量的评估提供借鉴依据，并且在建筑施工的过程中，负荷力不断增加，地基的附加压力也会随着提高，进而反映出竖向压缩变形沉降稳定的变化情况。因此，沉降观测在高层建筑施工中发挥着至关重要的作用。

1 建筑物变形观测概述

1.1 建筑物变形观测的背景

在建筑变性观测中，其含义是在完成建筑工程项目施工之后，以人们对建筑物施工安全的要求为基础，针对某个建筑物的变形情况进行测量。通过研究测量结构，可以直观反映出建筑物的使用情况，建筑物变形观测的准确性与企业对建筑变形情况的判断有着直接的关系。因此，企业要深入了解并掌握建筑变形观测技术，研究变形观测所存在的问题，有效防止由于测量数据的不准确而导致存在建筑物的安全质量问题。

1.2 沉降观测原理

沉降观测又被称作为沉陷观测，在建筑物变形观测中得到了广泛应用，是指利用持续的垂直位移对所设置的观测点进行观测，根据分阶段工程的特点，获取出沉降观测的成果，并以此作为依据，对工程实施的可靠程度进行判断和验证，同时还可以对建筑物的倾斜及水平构件进行计算。在建筑工程完成竣工工作，建成运营一段时间之后，就会很容易出现沉降的现象，在超过一定数值之后，就会威胁建筑物整体的安全性。

1.3 建筑物变形观测方法

变形是设计的变化，其在空间和时间上的位置是由一定因素决定的，影响建筑物变形的因素一般包括自然环境和地质条件。建筑设计的观测方法有多种，如降水观测、边坡观测、边坡观测、裂缝观测等，本文介绍了沉降观测和降水观测。沉降观测应比较建筑物观测点的位置数据，建筑物的一部分作为观测点。降水监测与高层建筑观测进行了对比。高层建筑外部产生水平和垂直等方向的变形，通过监测建筑物的沉降可以有效地监测建筑物的竖向变形。倾斜观测是研究一些与观测整个建筑物的空间变形和变形有关的问题，它经常用于变形监测：水准测量、GPS、自动测量和数字摄影测量。高空建筑物变形观测最常用的方法是水准仪，通过观测点的降水量，可以精确测量高耸建筑物和控制点的高度，其周期性的高程变化是高层建筑变形的依据。水准测量方法对高层建筑的变形类型非常敏感，可以满足不同观测条件和不同精度的需要。

2 进行沉降观测需要注意的问题

观测时应注意以下几点：

①在施工过程中，设置并安好观测标志之后，就可以实施观测工作，可在建筑物封闭部分进行观测。每增加一层（包括地下部分）至少要观测1～2 次；②完成建筑施工竣工后，根据计算出的营业额确定计算周期，一般在第一年的1～3 个月内观测1 次，每年至少观测5 次，然后每年观测2～3 次，直到沉降数值处于稳定状态为止；6 个月内的沉降总稳定值小于S～2mm。在特殊情况下，如遇突发性强降雨或严重裂缝，观测期应相应延长；③观测时间要按照地基土层进行确定。砂土地基的观测时间为2 年，粘性土地基的观测时间为5 年，软土地基的观测时间为5 年以上；④在观测过程中，应避免严重天气气候变化，观测距离不能超过25～30m，确保观测结果满足精度要求。

3 观测的实施步骤

3.1 建立水准控制网

在对高层建筑物进行沉降监测时，为了满足重复精密水准测量要求就需要建立相应的水准测量控制网，并确保控制网具有较高的精准度。首先，需要在建筑外围布设一条水准环路线，为了对各监测点高程和水准进行精密测定，还需要在水准环中固定适量的基准点，其次，可以通过处理外业数据来获得各水准点和沉降点的最可靠值。在对沉降进行监测之前，需要按照三级布点要求来对沉降监测点、工作基点和基准点进行布置，而且这样布置可以有效降低区域性对地面沉降所产生的影响。如果监测地点的建筑物比较少，可以按照单一层次进行布网，将基准点和位于建筑物上的观测点连接为一个统一的基准控制网，如果检测地点的建筑物比较多而且比较分散，则需要将基准点、工作基点和需要连测的观测点按照两个层次进行布置。

表1 4# 楼A 单元户型监测点各次观测累计沉降量

3.2 确定观测路线

在选择沉降观测点具体位置时，先要了解所要监测建筑物的工艺构造、空间布局和施工设备等，然后按照水准基准控制网并结合设计图纸中对沉降监测点和埋设沉降观测点的布置要求来进行沉降观测点布置。除此之外，还要对水准基准点和沉降观测点之间的路线进行规划和测量，等到测量结束后还要将水准基点进行编号，并对沉降点进行一一编号，为了给下一次测量提供便利，还需要对测站点和转折点进行特殊标记，通过这种方法建立的观测路线具有较高的完整性和平稳性。

3.3 进行沉降观测

第一次观测可以将位于建筑物纵横线上的稳定沉降点作为观测点，通常情况下，以后各次沉降观测都可以将首次沉降观测使用的高程作为参考基准，为了确保检测精度的准确性，需要对同期两次的观测结果进行分析处理。闭合水准线路对观测精度有着较高要求，如果最终获取的闭合水准线路闭合差在容许值50%范围内，那么这个闭合差存在的误差就是在测量规范要求允许范围内。

4 沉降观测数据处理

案列说明：

4#楼A 单元户型数据处理

各周期监测后即进行数据平处理。本项目观测过程中确知基准点稳定，平差方式为固定点平差，处理后当期数据单位权中误差和各点位中误差均在设计规定之内时，监测成果是合格的。否则，应该检查、分析原因，及时实施补测或重测，如表1 所示。

5 数据分析

本沉降监测项目共布设10 个监测点，沉降监测自2019-02-25—2019-08-30，一共做了七次观察。从表1 可以看出，在第二次观察中，有些数据是阴性的，而在第三次观察之后，所有的数据都是阳性的。

一般原因如下：

（1）施工荷载低，地基恢复。

（2）由于初测精度较低，观测结果误差较大所致。

措施：如果观察期较短，第一次观测结果可以丢弃，第二次观测结果可以作为第一次观测结果使用。为了避免这种现象的发生，应在首次观测时提高测量精度。每个观测点的首次测量应在同一时期的两个观测周期后确定，并以观测结果的平均值作为变形测量的起始值，以保证第一次观测结果的可靠性。

建筑物本身的负荷小而稳定。如果建筑物靠近其他大型建筑物，地基就会受到干扰。在附近大型建筑物的倒塌过程中，周围建筑物的地基受到严重影响。随着地基的升高，建筑物也随之弯曲。

6 监测预报

综上所述，累积沉降和拆除速度的观测数据偏低。因此，建筑物各监测点的高差处于安全区域，处于安全状态，未达到申报报警值。在《建筑变形测量规范》（JGJ 8—2007）后，建筑物的沉降速度小于0.01～0.04mm/d，可视为已进入稳定阶段，进入稳定期。

7 结束语

建筑变形监测技术的应用，促进了我国测绘企业的发展，提高了工程的安全性，也促进我国建筑业秩序的发展。为了保证观测精度，提高测绘质量，有必要对变形监测技术进行深入研究，为变形监测提供技术支持。此外，在变形监测过程中，要选择合适的观测点，选择高素质的观测人员，科学确定观测时间和观测次数。