民用建筑的沉降觀測方法

高燁

摘要：隨著社會經濟的不斷發展，高層建筑的數量也在不斷的增多，為了加強建筑工程施工質量控制，保證后期人們使用建筑的安全，不僅要注重建筑工程的實體質量，更要注重建筑施工以及使用過程中的建筑物沉降，避免因沉降原因造成建筑物主體結構的破壞或產生影響結構使用功能的裂縫，造成巨大的經濟損失。

關鍵詞：民用建筑；沉降；觀測方法

引言：

隨著建筑業的不斷發展，各種復雜的高層及超高層建筑的不斷出現，沉降觀測的重要性日趨明顯。為監視建筑及其周圍環境在施工和使用期間的安全，了解其變形特征，并為工程設計、管理及科研提供資料，建筑物的沉降觀測工作越來越顯示其重要性。因此，為了建筑物的安全使用，研究變形的原因和規律，在建筑物的設計、施工和運營管理期間具有重要意義。

民用建筑的沉降觀測，對觀測的規范性要求非常嚴格，并且每個環節都有著一定的注意事項。作者以此實例結合自身多年工作經驗，對建筑物沉降觀測方法作了比較深入的分析和探討。

工程概況

某高層公寓1#、2#樓項目，建筑面積約3萬多平米，為28層框筒結構，我公司承擔了該項目高層建筑的建筑物沉降觀測任務。

一、民用建筑沉降觀測的要求

工程建筑物從施工開始到竣工，以及建成使用后很長一段時間，沉降變形是不可避免。如果變形在一定的限度之內屬正?，F象，但一旦超過某一限度，就會危及建筑物的安全。因此，在建筑物的施工和使用期間，都必須對建筑物沉降進行觀測，以便及時掌握變形情況，發現問題，采取措施，保證建筑物沉降從施工到使用均在安全范圍之內。

二、民用建筑的沉降觀測方法

民用建筑在施工及正常使用的過程中，由于地基土受上部載荷作用下體積壓縮變形，進而表現為建筑物沉降的現象，這種現象對建筑物的正常使用將造成嚴重的危害，例如，建筑物位移、傾斜等都屬于建筑沉降的具體表現，為了避免或降低沉降對民用建筑造成的危害，應做好民用建筑沉降觀測工作，一旦發現民用建筑發生沉降超出安全指標的話，應及時采用處理措施，民用建筑的沉降觀測方法實施具體如下。

（一）建立沉降觀測的高程控制系統

建筑沉降觀測的高程控制系統宜采用國家高程基準或測區所在地方使用的高程系統，也可采用獨立系統（一個測區只能設立一個高程系統）。無論采用何種高程系統，都應在檢測方案中明確說明。

1.觀測精度

一般建筑物沉降檢測的等級為一級或二級，具體的等級劃分及其精度要求見表1的規定。

2.高程控制網點布設

民用建筑沉降觀測是采用精密水準測量的方法進行的，為此應建立高精度的水準測量控制網。高程控制網的建立需要收集相關建設單位前期提供的水準控制點，同時要保證提供的水準控制點必須滿足高程精度的要求，再結合民用建筑工程的平面布置特點，以及測量施測的具體方案來建立高程控制網。

沉降檢測點可分為控制點和檢測點。其中，控制點包括基準點和工作基點。沉降觀測的高程基準點數不應少于3個，工作基點可根據需要設置。

對于建筑物較少的測區，宜將高程基準點連同工作基點按單一層次布設；對于建筑物較多且分散的大測區，宜按兩個層次布網，即由控制點組成控制網，高程基準點與所聯測的工作基點組成擴展網。

本工程的高程控制網（詳見圖1）具體做法是：在建筑物的外圍布設一條閉合水準環形路線，再由水準環中的固定點測定各測點的標高。項目按兩個層次組網，由BM1、BM2、BM3、BM4組成控制網，其中BM1為國家高程控制點（由建設單位提供），再由檢測點與所聯測的工作基點組成擴展網。實際檢測過程中，高程控制網每半年復測一次，其中首次檢測時，應進行兩次獨立檢測，并取檢測結果的中數作為沉降檢測初始值，提高初始值的可靠性。

種檢測點的選設：

（1）基準點應選設在沉降影響范圍以外長期保存的穩定位置，應避開交通主干道、地下管線、河岸以及其他可能使標石、標志易遭腐蝕和破壞的地方。

（2）工作基點應選設在靠近檢測目標且便于聯測檢測點的穩定或相對穩定的位置。

（3）檢測點應選設在沉降體上能反映沉降特征的位置，方便從工作基點或基準點對其進行檢測。具體點位布設應結合地質情況及建筑物本身承受載荷的特點，依據國家及行業相關標準要求確定。

（二）沉降觀測的實施

由于本工程是高層建筑，本次建筑物沉降檢測的等級為一級，采用美國天寶DINI03型電子水準儀，配銦鋼精密條碼水準尺，按二等水準測量要求進行觀測。儀器測量精度為±0.3mm/km，精確讀數顯示至0.01mm。觀測視線長度≤30m，前后視距差≤2.0m，往返較差及附合或環線閉合差≤0.5（其中n為測站數），沉降觀測點與工作基點、基準點構成沉降監測網，按二等水準測量的要求進行精確測量。

每次測量均需采用環形閉合方法進行檢查，測量路線嚴格按照設計的水準路線進行，并計算其閉合差，以消除或減弱測量誤差，若精度不能滿足要求，則需重新監測。沉降檢測應盡可能使用同一類型的儀器和標尺，由同一名檢測人員觀測完成，避免中途換人換機，而造成的人為因素影響。

（三）沉降觀測周期的確定

觀測的頻率決定于變形值的大小、變形速度和觀測的目的。通常要求觀測的次數既能反映出變化的過程，又不遺漏變化的時刻。在荷載的影響下，基礎下土層的壓縮是逐漸實現的，因此，基礎的沉陷亦是逐漸增加的，地基沉降隨時間及載荷增加的變化有其一定的規律性（如圖2）。

根據設計圖紙結施要求及規范規定，本工程觀測頻率及周期按以下執行：

（1）建筑物施工階段的觀測：首層施工完畢即檢測一次，以后每間隔5層檢測一次，結構封頂后每2個月檢測一次，直至工程竣工。

（2）建筑物使用階段的觀測：工程竣工驗收以后，第一年檢測三次，第二年觀測二次，以后每年一次，直至建筑物沉降穩定。如建筑物出現異常，不均勻沉降比較嚴重，或裂縫發展迅速等情況之一時，應立即進行逐日或2～3d一次的連續檢測。

（3）工程竣工時地基變形應滿足的要求：建筑物竣工驗收時，根據《建筑物沉降觀測方法》（DGJ32/J18-2012）5.0.7條規定，地基變形應滿足以下要求：

表2 竣工驗收最后一次觀測的沉降速度允許值表

本工程為高層建筑按第一項取值。

（4）建筑沉降是否進入穩定階段，標準的判定：根據《建筑物沉降觀測方法》（DGJ32/J18-2012）5.0.5條規定，沉降是否進入穩定階段，應由沉降量-時間關系曲線來判定。一般觀測，軟地層二、三級多層建筑，若沉降速率小于0.010～0.040mm/d，可認為建筑物已經進入穩定階段。高層和一級建筑，若沉降速率小于0.010 mm/d認為建筑物已經進入穩定。根據圖紙設計說明和本地區地基土的壓縮比來看，本工程高層建筑取值為0.010mm/d。

（四）沉降檢測的結果整理

每期建筑沉降檢測結束后，應依據測量誤差理論和統計檢驗原理對獲得的監測數據及時進行平差計算和處理，檢查記錄中的數據和計算是否正確，精度是否合格，如果誤差超限則需重新檢測。然后調整閉合差，推算各檢測點的高程，列入成果表中。

根據各檢測點本次所檢測高程與上次所檢測高程之差，計算各檢測點的沉降量和沉降速率，并將檢測日期和荷載情況記入檢測成果表。

為了更清楚地表示沉降量、荷載、時間的三者之間的關系，還需繪制各檢測點的時間與沉降量關系曲線圖以及時間與荷載關系曲線圖。

三、總結

一般情況下，對高層以及超高層或是負載較大的民用建筑物進行定期的沉降觀測，而且周期也比較短，主要是為了防止建筑物的沉降幅度過大對建筑物造成安全影響，可以說沉降觀測是建筑物施工以及使用的必要環節。通過本文對民用建筑的沉降觀測方法的分析來看，沉降觀測也是民用建筑在施工和使用中必不可少的重要部分，而且，觀測方法也有著一定的規范性，并且要嚴格的執行下去，這樣才能保證民用建筑的安全施工、安全使用。

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