1、浅谈高层及超高层建筑沉降观测技术 摘要：本文对高层及超高层建（构）筑物沉降观测进行了分析，对沉降观测原理、方法及数据处理进行论述。 关键词：高层 超高层 沉降观测 随着城市化的推进，人多地少，城市住宅用地不断稀缺，城市地价的不断上升。为提高建筑容积率、集约利用不可再生的有限土地资源，降低城市市政设施的投入，降低房地产开发成本，越来越多的高层及超高层建 (构 )筑物出现在了我们的身边。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愈加明显。下面浅谈一下沉降观测的测量工作。 1、沉降观测的基本要求 1
2、.1 仪器设备的要求 根据建筑物地基设计要求和 沉降观测精度，为能精确地反映出建构筑物在不断加荷作下的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的 1 20，水准尺也应使用受环境及温差变化影响小的高精度铟合金水准尺。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时经计量单位予以鉴定。连续使用 36 个月重新对所用仪器、设备进行检校。对用于特级水准观测的仪器， i 角不得大于 10“；对用于一、二级水准观测的仪器， i角不得大于 15“；对用于三级水准观测的仪器， i角不得大于 20“。补偿式自动安平水准仪的补偿误差绝对值不得大于 0 2“；水准标尺分划线的分 米分划线误差和米分划间隔真长与
3、名义长度之差，对线条式因瓦合金标尺不应大于 0 1mm，对区格式木质标尺不应大于 0 5mm。 1.2 观测时间的要求 建构筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件，特别是首次观测必须按时进行，其他各阶段的复测，根据工程进展情况必须定时进行，不得漏测或补测。根据建筑变形测量规范 JGJ82007 规定为： 1.2.1 建筑施工阶段： 1)普通建筑可在基础完工后或地下室砌完后开始观测，大型、高层建筑可在基础垫层或基础底部完成后开始观测，建筑变形测量的 首次 (即零周期 )观测应连续进行两次独立观测，并取观测结果的中数作为变形测量初始值； 2)观测次数与间隔时间应视地基与加荷情况而定。民用高层建筑可每
4、加高 1 5 层观测一次，工业建筑可按回填基坑、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)施工过程中若暂停工，在停工时及重新开工时应各观测一次。停工期间可每隔 2 3 个月观测一次； 1.2.2 建筑使用阶段的观测次数，应视地基土类型和沉 降速率大小而定。除有特殊要求外，可在第一年观测 3 4次，第二年观测 2 3次，第三年后每年观测 1 次，直至稳定为止； 1.2.3 在观测过程中，若有基础附近地面荷载突然增减、基础口周大量积水、长时间连续降雨等情况，均应及时增加观测次数。当建筑突然发
5、生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时，应立即进行逐日或 2 3d一次的连续观测； 1.2.4 建筑沉降是否进入稳定阶段，应由沉降量与时间关系曲线判定。当最后 lOOd 的沉降速率小于 0 01 0 04mm d 时可认为已进入稳定阶段。具体取值宜根据各地区地基土的 压缩性能确定。 1.3 沉降观测的自始至终要遵循 “ 五定 ” 原则 所谓 “ 五定 ” ，即通常所说的沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋
6、向性，保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致，使所观测的沉降量更真实。 2 具体施测程序及步骤 2.1 编制监测技术设计书 监测项目确定以后 ，必须首先取得委托方的任务书，其内容应包括：建筑物性质，荷载场地工程地质条件，监测点设计要求，设计容许变形值，差异沉降容许值等项目。根据委托任务书编制监测技术设计书，整个监测工作应在监测技术设计书指导下进行。 2.2 建立水准控制网 根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案，由建设单位提供的水准控制点 (或城市精密导线点 )根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网。要求： 2.1.1 一般高层建筑物周围要布置三个以上水准点，水
7、准点的间距不大于 100 米。 2.1.2 在场区内任何地方架设仪器至少后视到两个水准点，并且场区内各水准点构成闭合图形，以便闭合检校。 2.1.3 各水准点要设在建筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外，水准点的埋深要符合二等水准测量的要求 (大于 1.5 米 ) 根据工程特点，建立合理的水准控制网，与基准点联测，平差计算出各水准点的高程。 2.3 布设沉降观测点 为了能够反映出建构筑物的准确沉降情况，沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求建筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称，且相邻点之间间距 以 1530 米为宜，均匀地分布在建筑物的周围。根据建筑变形测量规范 JGJ82
8、007 规定，观测点位置按以下原则选用： 2.3.1 建筑的四角、核心筒四角、大转角处及沿外墙每 10 20m 处或每隔 2 3 根柱基上； 2.3.2 高低层建筑、新旧建筑、纵横墙等交接处的两侧； 2.3.3 建筑裂缝、后浇带和沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人工地基与天然地基接壤处、不同结构的分界处及填挖方分界处； 2.3.4 对于宽度大于等于 15m 或小于 15m 而地质复杂以及膨胀土地区的建筑， 应在承重内隔墙中部设内墙点，并在室内地面中心及四周设地面点； 2.3.5 邻近堆置重物处、受振动有显著影响的部位及基础下的暗浜 (沟 )处； 2.3.6 框架结构建筑的每个或部分柱基上或沿纵
9、横轴线上； 2.3.7 筏形基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分之四角处及其中部位置； 2.4 建立固定的观测路线 根据沉降观测 “ 五定 ” 原则，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作好标记桩，保证各次观测均沿统一路线。 2.5 沉降观测观 测方式、技术要求及监测点施测精度 沉降观测在观测路线上可布设成闭合水准路线或附合水准路线，沉降观测整个过程必须落实测量的基本原则：步步有检核。其施测的过程中，必须进行水准测量的相关检核： 2.5.1 计算检核 沉降观测采用的是水准测量中的高差法，其测量的前后视读数应等于其实测的高差和。若两者不相等，则说明在做高差计算过
10、程中出现了计算错误，必须重新进行计算。 2.5.2 测站检核 为检验每站实测高差是否有效，在每站高差计算过程中，必须进行测站检核，其检核方法有两种 ：双仪器高法和双面尺法。其精度应根据水准测量等级满足下表规定。 2.5.3 成果检核 为检验水准路线测量过程中的累积误差是否超限，还必须进行水准路线成果计算。根据建筑变形测量规范 JGJ82007 规定，其水准路线成果计算必须符合下表的规定。 2.6 统计表汇总 2.6.1 根据各观测周期平差计算的沉降量，列统计表，进行汇总。 2.6.2 绘制各观测点的下沉曲线 首先建立下沉曲线坐标，横坐标为时间坐标，纵坐标上半部为荷载值，下半部为各沉降观测周期的
11、沉降量 。 将统计表中各观测点对应的观测周期所测得沉降量画于坐标中，并将相应的荷载值也画于坐标中，连线，就得到对应于荷载值的沉降曲线。 2.6.3 根据沉降量统计表和沉降曲线图，我们可以预测建筑物的沉降趋势，将建筑物的沉降情况及时的反馈到有关主管部门，正确地指导施工。特别是在沉陷性较大的地基上重要建筑物的不均匀沉降的观测显得更为重要。 对沉降观测的成果分析，我们还可以找出同一地区类似结构形式建筑物影响其沉降的主要因素，指导施工单位编好施工组织设计正确指导施工大有裨益，同样也为勘察设计单位 提供宝贵的一手资料，设计出更完善的施工图纸。 2.7 观测中的注意事项 2.7.1 应在标尺分划线成像清晰
12、和稳定的条件下进行观测。不得在日出后或日落前约半小时、太阳中天前后、风力大于四级、气温突变时以及标尺分划线的成像跳动而难以照准时进行观测。阴天可全天观测； 2.7.2 观测前半小时，应将仪器置于露天阴影下，使仪器与外界气温趋于一致。设站时，应用测伞遮蔽阳光。使用数字水准仪前，还应进行预热； 2.7.3 使用数字水准仪，应避免望远镜直接对着太阳，并避免视线被遮挡。仪器 应在其生产厂家规定的温度范围内工作。振动源造成的振动消失后，才能启动测量键。当地面振动较大时，应随时增加重复测量次数； 2.7.4 每测段往测与返测的测站数均应为偶数，否则应加入标尺零点差改正。由往测转向返测时，两标尺应互换位置，
13、并应重新整置仪器。在同一测站上观测时，不得两次调焦。转动仪器的倾斜螺旋和测微鼓时，其最后旋转方向，均应为旋进； 2.7.5 对各周期观测过程中发现的相邻观测点高差变动迹象、地质地貌异常、附近建筑基础和墙体裂缝等情况，应做好记录，并画草图。 3 总结体会 随着高层建筑物的发展，沉降观测在我国现已发展成为一项比较重要的测量学科，在进行沉降观测的时候，一定要做到 “ 五定 ” 即遵从沉降观测的基本要求和基本理论。尽可能的精益求精。 参考文献： 1、建筑变形测量规范 JGJ82007 2、建筑变形测量规范 J7192007 3、高层建筑岩土工程勘察规程 JGJ722004 作者简介：吴学麟 32 男讲师绵阳职业技术学院 注：文章内所有公式及图表请以 PDF 形式查看。
