浅谈沉降观测技术在高层建筑上的应用

张天垚

摘要：随着社会的不断进步，物质文明的极大提高及建筑设计施工水平的日臻成熟完善，同时，也因土地资源日渐减少与人口增长之间日益突出的矛盾，高层及超高层建（构）物越来越多。本文就沉降观测技术在高层建筑施工中应用进行了简单的阐述。

关键词：沉降观测技术;高层建筑施工;应用

1、沉降观测技术高层建筑施工中应用的必要性

如上文所述，随着社会的不断进步，国内各大城市都对高层建筑的建设具有较大的需求，尤其是商业建筑、住宅小区和办公楼都采用高层建筑;高层建筑建设项目的施工过程中，应用沉降观测技术对于其施工质量具有关键性影响，为了保证建构筑物的正常使用寿命和建构筑物的安全性，并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，建构筑物沉降观测的必要性和重要性越加明显，极可能导致建筑物出现安全问题，这对于建筑物周边的居民和参加人员来说是威胁到人们的生命财产安全的重大事故，也很显然地造成较大的损失。所以，在高层建筑物的施工作业中，需要施工技术人员进行严格的观测，并将所得沉降观测成果进行分析和研究，对可能出现的不均匀沉降或沉降过大等问题予以有效控制，全面控制高层建筑的施工质量，并保证其施工的安全性。

2、沉降观测的基本要求

（1）仪器设备要求。根据沉降观测精度要求高的特点，能够精确地反映出建构筑物在不断加荷作用下的沉降情况，减少测量人员粗差，因此沉降观测应使用高精度电子精密水准仪DS1（DS05）、水准尺采用铟合金尺。

（2）人员素质的要求。必须接受专业学习及技能培训，熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论，能针对不同的工程特点、具体情况采用不同的观测方法及观测程序，对实施过程中出现的问题能够会分析原因，并正确地运用误差理论进行平差计算，做到按时、快速、精确地完成每次观测任务。

（3）沉降观测的周期和时间应符合下列规定。

建筑施工阶段的观测应符合下列规定：

1）宜在基础完工后或地下室砌完后开始观测;

2）观测次数与间隔时间应视地基与荷载增加情况确定。民用高层建筑宜每加高2-3层观测一次，工业建筑宜按回填基坑、安装柱子和屋架、砌筑墙体、设备安装等不同施工阶段分别进行观测。若建筑施工均匀增高，应至少在增加荷载的25%、50%、75%和100%时各测一次;

3）施工过程中若暂时停工，在停工时及从新开工时应各观测1次，停工期间可每隔2月-3月观测1次。

建筑运营阶段的观测次数，应视地基类型和沉降速率大小确定。除有特殊要求外，可在第一年观测3次-4次，第二年观测2次-3次，第三年后每年观测1次，至沉降达到稳定状态或满足观测要求为止;观测过程中，若发现大规模沉降、严重不均匀沉降或严重裂缝等，或出现基础附近地面荷载突然增减、基础四周大量积水、长时间连续降雨等情况，应提高观测频率，并应实施观测预案。

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最大沉降速率小于0.01mm/d-0.04mm/d时，可认为已达到稳定状态。在施工过程中，沉降速率≥2mm/d时，应立即报警，应减缓加载速度增加观测次数，施工暂停。对具体沉降观测项目，最大沉降速率的取值宜结合当地地基土的压缩性能来确定。

（1）沉降观测点要求

a.沉降观测点的布设

沉降观测点要埋设在最能反映建构物沉降特征且便于观测的位置，一般要求在建筑物上设置的沉降观测点横向要对称，相邻点之间间距以15-30m为宜，分布在主角点，均匀地分布在建筑物周围（埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求，特别要考虑到装修装饰阶段因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住观测点）通常情况下，建筑物设计图纸上有专门的沉降观测点布置图，观测点设置应按设计要求布置。

b.沉降观测点的标志符合规定。

标志的立尺部位应加工成半球形或有明显的突出点，并宜涂上防腐剂;标志应美观，利于保护。

（2）施测要求

仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在首次觀测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时经计量予以鉴定。连续使用3-6个月从新对所有仪器、设备进行检校。在观测过程中，操作人员要相互配合，工作协调一致，认真仔细，做好步步校核。

3、具体施测及步骤

（1）建立水准控制网

一般来说，高层建筑的沉降观测控制网的布置需要设置3个水准基准点，一个基准点两个工作基准点，要把测区包围住，建筑变形测量的基准点应设置在变形影响范围以外且位置稳定、易于长期保存的地方，应避开高压线，工作基点可以离测区近一些，但也要利于保存，不被破坏的地方，便进行观测，水准网线路要形成个闭合环路线，基准点埋设完后，根据地质条件确定，放置时间一般不少于7d，定期要利用基准点对两个工作基点进行联测，是否发生沉降，基准点要定期复测，建筑施工过程中1-2个月复测1次，施工结束后宜每季度或每半年复测1次。基准点深度要大于1.5m。各个水准点之间的距离保持在100m范围内为宜。

（2）建立固定的观测路线

由厂区水准控制网，依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测布点图，确定沉降观测点的位置。在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处做好标记桩，保证每次观测，沿着同意路线，确定合理的观测路线，尽量走地势起伏小，仪器架设站数少，远离施工危险区，确保沉降观测顺利进行。

（3）沉降观测

根据编制的工程施测方案及确定的观测周期，首次观测点稳固后及时进行。

1）精度等级

根据建筑物的特性和建设、设计单位的要求选择沉降观测精度的等级。在没有特殊要求情况下，一般性的高层建构筑物施工过程中，基准点联测和监测点沉降观测采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求。我们在抚顺市演武矿务局“上大压小”沉降观测就采用二等水测量的观测方法。

各项观测指标要求如下：

a.往返较差、附和或环线闭合差：Δh=Σa-ΣbsNn-，表示測站数。（或Δh=Σa-Σb≤1. 0L-，L表示观测路线距离）

b.前后视距：≤30m

c.前后视距差：≤1. 0m

d.前后视距累积差 ≤3. 0m

e.沉降观测点相对于后视点的高差容差：≤1. 0mm

f.水准仪的精度不低于N2级别

每期观测后，应计算各监测点的沉降量、累计沉降量、沉降速率及所有监测点的平均沉降量。根据需要，可按下式计算基础或构件的倾斜度α：

α=（SA-SB）/L

式中：SA、SB-基础或构件倾斜方向上A、B两点的沉降量（mm）;

L-A、B两点间的距离（mm）.

根据各观测周期平差计算的沉降量，列表进行汇总，并绘制各观测点的下沉曲线。该曲线以时间横坐标，以荷载值和沉降量为纵向坐标（上半部为荷载值，下半部为各沉降观测周期的沉降量）。根据沉降量统计表和沉降曲线图，可以预测建筑物沉降趋势，从而正确指导施工。

（5）观测中的注意事项

严格按测量规范的要求施测。前后视观测最好用同一水准尺。各次观测必须按照固定的观测路线进行。观测时要避免阳光直射，且各观测环境基本一致。待成像清晰、稳定时再读观测读数。架设仪器时，尽量架设在土质坚硬的地方，避免仪器沉降，观测站数要偶数站，谁是起点，闭合还那个水准尺，测量员在立尺时，尺垫要立在松动土时，要踩敦实，避免下沉。

4、结语

我国城市人口密度增大趋势加快，城市高层建筑的建设需求也越来越大，高层建筑在城市中可以有效地将城市商业中心、办公楼以及城市居民集中起来，从而节约城市用地，为城市居民的生活工作提供了更多的便利，但也引发更多的工程质量难题需要工程技术人员关注。高层建筑物的施工建设过程中，应用沉降观测技术可以很好地对施工工艺提供指导，为可能出现的沉降变形问题提供建立解决方案的依据。高层建筑的沉降观测工作人员必须认识到该技术的重要性，还要拥有扎实的理论基础，掌握相关的观测仪器的操作技巧，更科学合理地得到可靠的沉降观测成果。

参考文献：

[1]《建筑测量变形规范》JGJ 8-2016

[2]《工程测量规范》GB 50026-2007

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