高层建筑物沉降观测方案设计与实证分析

谢加蒙 李海峰

【摘要】在建筑物施工和投入使用过程中，高层建筑比多层建筑更容易出现沉降现象，因此，必须针对不同工程项目制定科学合理的监测方案，根据监测方案，对建筑物进行周期性观测，以确保施工阶段和运营阶段的安全。文章结合四川省德阳市某工程案例，从监测方案设计依据、沉降观测技术要求、基准点和监测点选取等方面综合论述沉降观测的原理、方法、步骤，并针对具体工程案例沉降观测的结果进行分析。

【关键词】高层建筑;沉降观测;方案设计;实证分析

1引言

随着我国城镇化的逐步推进，城市人口急剧增加，而城市的土地资源是相对有限的，高层建筑、超高层建筑也如雨后春笋。这种复杂的建筑物可能会改变地面原有的状态，对建筑物的地基增加压力，因此，必然会让地基及其周边的土层产生变形。每一栋建筑物建成后都有较长的使用年限，为了让使用人能够在安全的条件从事生产、生活，有必要对其沉降情况定期进行监测。

2沉降观测的技术要求[1～3]

2.1测量技术人员与仪器设备的要求

沉降观测是客观反映建筑物在逐步增加荷载的过程中产生的不均匀沉降，它对高程数据采集的精度要求非常高。因此，在沉降观测过程中所需的仪器必须是精密光学或电子水准仪，配套使用的水准尺是高精度铟钢合金水准尺。这样观测数据才能达到精度要求。

从事现场数据采集的技术人员必须经过专业训练，不但能熟练操作仪器，还要有扎实的理论基础，完成内业数据处理和应对工作过程中出现的技术问题。做到快速、准确地完成任务。

2.2观测周期

建筑物的沉降观测必须在规定时间内展开，首次观测尤为重要，其他阶段的复测也要在规定的周期内完成，整个处理过程中不能补测、漏测、编造数据。

2.3监测点的布設

按照规范要求，沉降观测点应布设在拟监测建筑物的特征点上，以客观反映整个建筑物的沉降变形情况，监测点必须避开障碍物，而且要便于观测和长期保护，监测点要埋设稳固的测量标志，不能影响建筑物的使用和美观，同时还要考虑建筑物基础的地质、建筑结构等情况，对于重要和薄弱的部位要适当的增加监测点数量。

2.4沉降观测的原则

沉降观测需要遵循的原则主要包含五个方面，俗称“五定”原则，即：（1）监测点必须固定不能发生变化。（2）同一个工程项目的沉降观测，所使用的仪器设备要固定。（3）同一个工程项目沉降观测的技术人员要固定。（4）外业采集数据的观测路线、方法、程序要固定。（5）外业观测的条件要大概相同。遵循以上原则可以在一定程度上减小测量误差对观测数据质量的影响。

2.5施测要求

在进行沉降观测时所使用的仪器设备必须进行检测校正。一般而言若仪器连续使用超过3个月，也有必要对仪器设备重新进行检测校正[4]。实施过程中的观测程序应符合规范的要求，做到边观测、边记录，边计算，边校核，最大限度地减小测量误差的影响和超限数据的产生，确保沉降观测数据的准确性。

3工程实例

3.1工程概况

研究选择四川省德阳市远东·名都华府工程为例，该项目位于德阳市旌阳区孝感镇，共五栋高层建筑，均为住宅，其中1号、2号和4号楼都是25层，3号楼是17层，5号楼是26层。为保证建筑物施工过程和后期运营阶段的安全性，按照规范要求必要对其进行变形监测。

3.2监测方案设计依据

本项目主要参考的规范标准如下：

●《建筑变形测量规范》JGJ 8—2016。

●《国家一、二等水准测量规范》GB/T 12897-2006。

●《工程测量规范》GB 50026—2007。

3.3沉降观测的技术要求

（1）基准点的选择

本次观测高程系统采用独立高程系统，起算点BM1给定一个相对高程值。

（2）建筑物沉降观测等级的确定

根据《建筑变形测量规范》要求，本次建筑物沉降观测等级为二等。

（3）监测网测量技术要求

相邻基准点高差中误差≤±0.5mm，往返较差和环线闭合差≤√n。

（4）沉降观测点测量技术要求

沉降监测点测站高差中误差≤±0.5mm。

（5）仪器、标尺

观测使用SOKKIA精密水准仪和铟瓦水准尺。仪器经过质检中心的检定，并均为有效时间内使用。每次测量前进行i角检校，视准线误差（i角）≤15″[5]。

（6）作业时间

作业时间：2019年5月31日至2021年4月15日阶段性观测。

3.4沉降观测

3.4.1沉降观测基准点

（1）基准点是整个变形监测最基本的控制点，根据工程需要共设置3个点。为避免沉降观测的影响，同时便于长期保存，3个点均埋设在沉降影响范围以外。

（2）基准点构成本次监测工作的首级高程控制网，严格按照二等水准规范的相关要求进行观测。通过基点定期检测其高程，截止到目前为止已检测5次。

（3）根据控制点分布情况，高程控制网布设成闭合形式。

3.4.2沉降观测点

根据建筑物的形状及特点和《建筑变形测量规范》中的建筑物沉降观测布点要求，通过实地勘察，各栋楼层沉降观测点布置如下：

观测标志均按照相关规范要求布于承重立柱上，并做好保护，防止施工碰撞。观测点采用精密水准仪按二等水准精度要求进行观测。各楼观测点布设数量：根据《建筑变形测量规范》要求，远东·名都华府1号～5号楼共布置沉降观测点56个，其中1号楼布置观测点12个，分别为：1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、1-6、1-7、1-8、1-9、1-10、1-11和1-12;2号楼布置观测点12个，分别为：2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、2-6、2-7、2-8、2-9、2-10、2-11和2-12;3号楼布置观测点8个，分别为：3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6、3-7和3-8;4号楼布置观测点12个，分别为：4-1、4-2、4-3、4-4、4-5、4-6、4-7、4-8、4-9、4-10、4-11和4-12;5号楼布置观测点12个，分别为：5-1、5-2、5-3、5-4、5-5、5-6、5-7、5-8、5-9、5-10、5-11和5-12。

3.4.3沉降觀测要求

（1）严格按测量规范的要求施测。

（2）前后视观测可以用同一型号水准尺。

（3）采集数据时要避免阳光直射，外业观测环境大致相同。读数时成像清晰、稳定。

（4）每次观测的路线必须固定，观测、记录、计算、检核都必须在现场完成。

（5）基准网应定期检测，沉降出现异常时应检测基准网。

（6）沉降观测出现异常情况及时反馈现场项目部负责人，以便采取应急措施。

4结果与分析

根据施工进度要求，确定本项目监测频率。第一次观测时间是2019年5月31日，截止到2021年4月15日，沉降观测点观测67个周期，基准点观测5个周期，共观测72个周期。

以5号楼为例，该栋楼共26层，选择12个观测点。累计沉降量最大值是观测点5-6，累计沉降量为-22.9mm，累计沉降量最小值是观测点5-1，累计沉降量为-17.0mm。平均沉降量为-19.6mm。最大沉降差为5.9mm。部分沉降观测数据如表1、表2所示。

从荷载-时间-沉降量曲线图（部分曲线图如图1、图2所示）及沉降观测表中分析发现：5号楼26F最近一次观测的沉降速率最大值为0.008mm/d，参与速率计算时间间隔分别为：0天，15天，24天，22天，23天，28天，21天，30天，20天，96天，93天，95天，83天，124天。根据《建筑变形测量规范》JGJ 8—2016中7.1.5.4条要求：“当最后100d的沉降速率小于0.01～0.04mm/d时可认为已进入稳定阶段”。

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（02）：168-169+172.

[2]王婷婷，徐泮林，郭庆坤.建设中高层建筑物的沉降观测[J].北京测绘，2016（04）：74-77.

[3]王炎，丁卫平.高层建筑物沉降观测方案设计探讨[J].北京测绘，2013（04）：83-85+62.

[4]包雍卿，崔马军，黄岳林，等.高层建筑物沉降观测及形变分析[J].测绘与空间地理信息，2012，35（11）：220-222.

[5]王楠，张郁.超高层建筑物的沉降观测方法[J].测绘地理信息，2017，42（03）：110-112.

[6]肖英，田鸿，侯平，等.沉降观测在高层建筑物变形监测中的应用[J].有色金属设计，2019，46（01）：40-42.

作者简介：谢加蒙（1980—），男（汉族），四川德阳人，工程师，主要研究方向为工程测量。

基金项目：德阳市2017年第二批应用技术研究与开发项目（2017ZZ064）。