高層建筑沉降監測技術方法研究

葉昱酉

(成都理工大學 四川 成都 610059)

沉降監測與控制是公路工程、鐵道工程、隧道工程以及工民建工程中確保施工安全與工程質量的重要手段。近年來，城市中高層建筑日益增多。高層建筑在施工期間，隨主體荷載的增加，勢必造成主體不規則下沉，其局部不均勻沉降可能導致建筑物發生傾斜或裂縫。為了確保建筑物的正常施工、安全性及正常使用壽命，對高層建筑進行沉降監測和變形趨勢預測具有重要意義。

一、沉降基準點和工作基點的布設

沉降基準點位置的精確性、合理性會影響沉降監測中每階段和最終得到變形量數值真實性，所以沉降基準點的埋設位置至關重要。其應埋設在工程所在變形區的外側，且不易受到周圍其他外界條件影響而導致點位稍有變動的地方。如果在實際工作中，綜合考慮各方面影響因素后布設的基準點到所測建筑的距離很遠，可以再布設工作基點以順利完成沉降監測。為保證觀測數據的精確性，需要隔一定時間對基準點進行復測，以檢查點位的穩定性。

二、沉降監測點的布設

對建筑物進行沉降監測，沉降監測點應該布設在通過監測能靈敏反應建筑物和地基變形量的某些特征點上，點位可按下列情況進行布設：(1)如設于建筑物外，則可設置在建筑物的四個角落、大角、沿外墻每2或3根圓柱形地基或沿外墻10米至20米的長度范圍內。(2)如果測區建筑物有核心筒，則其四角仍需布設；(3)例如，在勘察區域內有裂縫和沉降縫，或者后澆帶或埋深較大的地基，或者部分基礎是人工基礎的一部分是天然基礎，或者有一個不同的建筑結構，還是有填充和挖掘的邊界，上述要點都需要部署監測點；(4)如果建筑物為框架結構，則需要沿豎直和水平軸線或每個或部分的樁基布置；(5)如果監測建筑物的底部是圓頂底座或箱形底座，則應將其放置在建筑物的地板上或靠近底座和中間位置的四個角落；(6)如果測區有高低層建筑或者有新舊建筑，均需布設監測點；(7)如果建筑物的寬度超過15米，或者如果建筑物處于復雜的地形區域，并且延伸的土壤面積小于15米，則將內墻的點設置在承重內艙壁的中心和建筑物地板的中心必須設置監控點；(8)若建筑物附近有放置重物的地方，或者有受外界震動會發生顯著影響現象的部位，均需布設監測點。

三、沉降基準點、工作基點、監測點保護及意外情況處理

觀察建筑物的安置通常需要很長時間并且可以持續數年。如果部署參考點和工作點的穩定性存在問題，則啟動數據將會出錯;如果沉降觀測如果該點損壞或破壞，沉降觀測數據將被中斷。這些情況會影響結算監測的準確性。因此，必須保護所有結算參考點，工作基點和觀測點。

(一)沉降基準點、工作基點和觀測點的保護措施

(1)甲方措施：相對于乙方而言，甲方必須首先將沉降基準點、工作基點和觀測點點位的安全保護放在首位，需要編寫正式文件，發放到乙方，以示重要性。如果甲方有任何損壞基準點、工作基點和觀察點的可能性，甲方應立即與乙方聯系，研究并確定基準點的保護方法。

(2)乙方措施：乙方需要制定賞罰分明的制度，同時要對安排的施工人員普及一些重要的常識，提高安全教育水平，加強施工人員的素質，嚴禁人為損壞或者破壞沉降基準點、工作基點和觀測點的點位標志。乙方需要與甲方密切合作，堅決支持甲方，本項目沉降觀測點均布設在1#號樓、2#號樓、3#號樓一樓承重墻、柱上，沉降觀測標志露出墻面的長度和其埋設深度，還有其保護辦法必須在施工前和甲方協商好，既要方便測量又不能影響所監測建筑物的美觀，若有必要的話，可以在埋設變形監測點處設立標志牌。

(二)意外情況的處理

(1)在準備進行沉降觀測之前，應在現場確定沉降參考點，工作基點和觀測點的安全狀況。若是發現其中有點位遭到損壞或者破壞，必須在正式開始沉降監測前根據實地和埋設點位圖紙補好點位。如果沉降監測過程中某個觀測點位被破壞，表示監測數據中斷，那么在補好點位以后，必須進行更多的觀察，以確保監測工作的完整性和沉降觀測數據的準確性。

(2)沉降監測完畢后，對獲取的數據進行分析，對于中斷點來說，為了減弱其對整體數據計算處理的影響，其近似沉降量可以取其周圍相鄰點位的平均沉降量。

四、沉降觀測方法及精度要求理

在沉降觀測技術設計中，建議采用物位測量方法進行高程控制測量和沉降觀測。當使用數字水準儀進行沉降觀測時，兩個讀數之間的差值不設置限差，在相同的規模上，兩次測量所測得的高度差的差異與基輔測得的高度差的差異相同。

五、沉降觀測設備和人員投入

(一)儀器、設備情況

(1)該儀器需滿足每公里往返測量高差≤0.5mm的誤差，DSZ05型電子精密水準儀一套，配套銦瓦水準尺一對，儀器和水準尺子使用前需要進行檢定，檢定結果必須合格。(2)電腦一臺，沉降分析系統軟件一套；(3)記錄本、筆等輔助工具，制作基準點、工作基點、監測點標志的用品，例如沖擊鉆，填料等。

(二)施工組織

為了保證順利完成本工程的沉降監測工作，需要組織有大量測量經驗的專業人員形成一個測量技術小組，負責研究施工技術、應對沉降監測過程中發生的問題。具體的施工監測要求如下：(1)固定主要觀測人員；(2)固定觀測儀器、標尺及有關附件；(3)保持觀測路線和觀測方法不變，露天作業部門應保持觀測時間不變；(4)每次觀察前30分鐘，需要晾儀器和標尺。在建站時，必須使用遮陽傘遮陽；(5)為了提高監測精度，前后視的標尺到測量儀器的距離要盡可能相等；(6)應盡量在較短時間內完成一個周期的觀測；(7)在不同時間觀測時，不改變需要維護的測量設備和觀測設備，觀測網絡，觀測路徑，觀測方法。

六、沉降觀測周期

沉降監測的基礎中心最終沉降量預警值為40mm，最大值為50 mm，差異沉降滿足規范要求。如果測區受到外部因素的影響，或者觀測點的沉降測量結果異常，即當沉降或隆升超過規定的極限或變化不正常時，應及時對沉降基準點、工作基點、監測點的穩定性進行研究，增加監測數量，擴大檢測范圍。對于沉降觀測，高層建筑主體應在施工期各層次觀察一次，主屋頂封頂后一年內一次，每三個月一次;并在主屋頂封頂后每六個月進行一次。目的是測量每個階段建筑主體的沉降情況。

七、沉降觀測成果處理

每周期觀測結束后，應及時對觀測資料進行整理，需要對監測得到的數據平差，可以利用平差軟件，比如清華山維、平差易等或者利用理論知識手算，來給出變形參數值以及變形參數精度的評定。需要計算沉降和沉降率，制定沉降觀測表，繪制時間-沉降曲線，等沉降曲線，記錄沉降觀測技術總結，并報告沉降分析。如果處理后的結果超出沉降預警值40mm，則意味著所測建筑物沉降有風險，需要繼續對數據進一步分析，分析造成不安全的原因，同時需要增加監測頻率。

八、結論

工程建構筑物沉降觀測的具體方法，應根據建構筑物的結構特點、用途、使用情況、觀測目的、要求的觀測精度、周圍的環境以及所擁有的儀器設備條件等因素來考慮選定合適的觀測方法。設計沉降觀測方案時應綜合考慮各種測量方法的應用，有時可能只需用一種方法，有時可能要用二種或多種方法，互相取長補短。