1、结合工程探讨高层建筑物沉降变形监测摘要:随着社会经济的飞速发展，我国的建筑业也在不断地蓬勃发展。现实的建筑工程中，很多都是开始不重视变形观测，等到建筑物完工后，再做修补和维护工作。随着城市化发展的不断深入，高层建筑也纷纷涌现出来，人们也越来越重视对高层建筑的变形观测。本文结合工程实例对高层建筑物的沉降变形监测技术进行了简单探讨，可供大家交流。 关键词：高层建筑；沉降观测；变形观测 中图分类号：TU208.3 文献标识码：A 文章编号： 0.前言 在工程建筑中为了鉴定高层建筑的质量，为了验证沉降计算与工程设计的准确性，为了能得到事故后分析原因与加固处理的资料，更是为了保证高层建筑的安全，应该对高
2、层建筑在施工过程中和竣工后进行变形观测。随着现代化技术的发展，高层建筑的变形观测已经从传统的方法发展到数字摄影测量、全自动测量与 GPS 测量等相结合的方法，达到了全面、准确、快速地获取高层建筑的沉降数据的目的。 高层建筑的变形观测包括沉降观测、倾斜观测和裂缝观测，其中沉降观测是变形观测的重点。在沉降观测工作实践中，应根据实际情况选用最有效的观测方法，并科学分析、处理沉降观测结果，对沉降观测中常见的问题提出合理的解决办法，准确掌握建筑物的沉降变化规律，为建筑物设计和防灾减灾提供科学的依据。 1.建筑物变形原因与基本情况在具体工程中，导致变形的原因一般会有以下几个方面。 （一）自然条件及其变化，
3、也包括高层建筑地基的工程地质。 （二）和高层建筑本身相关联的原因，也就是建筑物本身楼层的荷载、建筑物的结构设计以及动态荷重等。 （三）设计、勘测、施工以及运营管理工作做的不合理而导致的土壤的物理性质、水文地质、大气温度的变化影响到建筑结构的变形。 2.高层建筑的沉降观测的实施步骤及沉降观测过程应遵循的原则 2.1 高层建筑的沉降观测的实施步骤 建立水准控制网。 (2)建立固定的观测路线。 (3)沉降观测。 (4)记录整理和计算。 (5)统计表汇总。 2.2 沉降观测过程应遵循的原则。 沉降观测过程中要遵循的主要原则即为“五定”原则,即通常所说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
4、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。 3.高层建筑物沉降观测方案设计与实施 3.1 工程概述 某小区位于海口市区内，由 12 栋 32 层至 33 层高层住宅组成，地下设两层车库，各建筑物部分相对于地坪平均高度约 100 米。周围多为小区及主干道，地形较为复杂。此次监测的范围为该工程项目的 6 号、12 号楼进行监测，均为 32 层的电梯公寓，共计 6 个单元。由甲方委托第三方
5、对该两栋高层建筑进沉降变形监测。 3.2 水准基点的布设 工程建筑物的沉降变形观测，一般是采用重复水准测量的方法进行的，因此应该建立高精度的水准测量控制网。统一布设的沉降观测点或者基准点所形成的观测网络以及一体化要求所形成的沉降观测监测方法更应该要能够体现沉降观测的整体效果以及有利于整体沉降观测的分析。第一、尽量在施工变形影响区域之外选设基准点,尽量避开松软地层和滑坡区,避开地下各种管道设施。为方便观测和保存基准点宜选设在位置固定的地方。第二、提前进行基准点的埋设,最好在沉降观测前一个月进行埋设。第三、保护好基准点及周围的保护标志,尽量避免碰撞。第四、所有的统一布设的观测点和基准点点位都应该要
6、注意尽量避开障碍物,便于进行初次和定期的观测和长久保存。根据该工程的具体情况，沉降观测的水准基点应建在影响区域以外的地区，布设应满足的条件为：在基坑1.502.00 倍以外，影响较小区的 100m 左右范围内且应构成等边三角形较好。观测点埋设在砼柱中,基点编号为 BM1、BM2、BM3。3 个水准点距离建筑物 50ml00m 之间，水准点用 22mm 的钢筋混凝土制成。其式样如图 1（a）所示，埋深 1200mm1500mm。 3.3 沉降观测点的布设 进行沉降观测点的布设时,要根据建筑物地基沉降特征并且结合实际地质情况及建筑结构特点来确定具体的沉降观测点。一般来说设置的沉降观测点纵横向要对称
7、，均匀地分布在建筑物四角、差异沉降量大的位置、地质条件和建筑高度有明显不同的区段以及沉降裂缝的两侧等。根据本项目具体情况，共布设沉降监测点 38 个，其中在 6 号楼设置 14个，12 号楼设置 24 个。为便于观测，将观测点设于外墙500mm 处的建筑结构上,用钢筋预埋于混凝土中，观测点埋设的样式如图 1（b） 。此外，埋设的沉降监测点也必须考虑符合各施工阶段的观测要求，特别是装修装饰阶段考虑是否会因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住观测点，而失去观测意义。 3.4 观测精度及频率要求 目前，我国工程测量规范 （GB5002693）规定：“各等级变形观测高程中误差与垂直位移监测网相应等级精度相当”
8、 。即一等为0.3mm,二等为0.5mm,三等为1.0mm,四等为0.2mm。此规定比较笼统，根据我国各测绘单位的实践经验认为,沉降观测的中误差应为差异沉降量最大允许值的 1/20。通过计算本次沉降量观测中误差为 18mm，为满足此次技术要求，本次沉降观测使用日本自动安平水准仪 TopconAT-G2，加测微器观测，能读至 0.1mm，估读至 0.01mm，配合 2.0m 铟钢尺进行二等水准测量。 在工作人员布设好高层建筑的沉降观测点和基准点之后,应按照先前制订好的观测方案和观测周期实施沉降观测。对每一点的初期观测,最好进行两次观测,以确保初期数据的准确性;务必做到认真细致的进行每一次的观测和
9、及时记录观测数据,并且要求每个观测点的高程数据应由两次观测后的平均值来确定。本次沉降观测主要为建筑物施工阶段的观测, 故监测频率随施工进度进行,从地下室砌完后开始观测,观测次数与间隔时间视地基与加荷情况定为: 在沉降监测点设置好后，便进行首次观测，然后每升高 2 层再观测一次，竣工封顶后再观测 2 次，合计 16 个观测周期。 4.外业观测及数据处理 4.1 外业观测 采用二等水准测量方法进行沉降监测数据采集。作业中遵从二等水准测量精度要求实施。使所观测的沉降量更真实可靠，沉降观测自始至终遵循“五定”原则：基准点和监测点固定，所用仪器、设备固定，观测人员固定，观测时的环境条件基本固定，观测路线
10、、立尺位、程序和方法固定。 4.2 观测数据的处理 在每次观测完后，都应该及时的进行数据处理。除了必要的检查之外，还要进行严密的水准网平差。由于在观测时水准路线往往不很长，并且其闭合差一般不会超过 1mm2mm。因此，闭合差可按测站数平均分配。如果观测点之间的距离相差很大，则可按距离成正比的分配。水准网平差可用“清华山维”软件进行处理。得到各观测点的高程后，与前次观测的高程做比较。计算出每一点每个周期的沉降量和累积沉降量，填写登记好各点沉降量。 5.沉降监测数据分析 5.1 绘制各点的沉降过程线 以累积沉降量为纵轴，以观测周期数为横轴，组成绘图坐标系，然后以每次测得的累积沉降量为纵坐标，以每次
11、观测期数为横坐标，标出沉降观测点的位置。最后，用光滑曲线将标出的各点连接起来，形成沉降过程线（图 2 为 H1 号点的沉降曲线图） 。 （图 2：H1 号点的沉降曲线图） 5.2 沉降分析预报 采用线性回归、时间序列分析、灰色系统预测模型对该小区的 H4点的前 5 期数据作分析预报。H4 点的前五期的观测成果见表 1。查看 H4点第 6 期观测值为 501.8539m。下面就分别用这 3 种模型对和风江岸 H4号点第 6 期实测高程数据加以预测，预测结果见下表。 由此可以看出，灰色模型在沉降监测预测分析中应该是最有效的。 6.结语 通过对该工程的沉降观测及数据处理分析，发现所有观测点均符合建筑
12、物沉降变化规律，其中最大监测点的累积沉降量为 H29 号点的9.52mm，最小的为 H28 号点的 4.79mm,其余观测点沉降变化均匀，远小于规范允许的变形值。符合沉降观测技术要求。从沉降数据中可以看出,该建筑在封顶之后沉降量远小于施工阶段的沉降量，到后 1 期时观测点平均沉降速度为 0.001mm/d,说明大楼在封顶后已进入了沉降稳定阶段。在今后的沉降观测技术应用中,观测人员不仅要增强技术分析和创新,而且还要及时了解掌握新型仪器设备的操作技巧,才能更好更快的开展相关观测工作,及时为高层建筑施工提供更加科学、可靠的沉降参数。总体来说,对高层建筑进行全面、系统、长期的沉降观测,并且及时掌握其沉降规律,从中发现异常,及时准确的分析沉降原因,并采取相应补救措施,这对保证桩基高层建筑物在施工期间和投入运营后的安全,具有至关重要的意义。
