高层建筑沉降观测要点分析

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【摘要】：高层建筑一旦发生超过规范要求的沉降，会直接威胁着住户的生命和

财产安全，故应加大对高层建筑沉降的观测力度。本文以下内容将对高层建筑沉降观测的要点进行研究和探讨，以供参考。

【关键词】：高层建筑；沉降观测；规范

中图分类号：TU208文献标识码： A

1、前言

改革开放以来，随着经济的发展，我国的城市化进程不断加快，一大批高楼大厦拔地而起，极大的改善了城市的居住环境和基础设施，为城市向集约化发展奠定了坚实的基础。但是由于我国区域广大，各种地基条件千差万别，而且高层建筑具有高度大、重量大，一旦出现问题影响大等特点，迫使工程技术人员不得不采取措施加大对高层建筑沉降的控制力度。从工程技术上来说，要做好对高层建筑的沉降控制，首先要对地基做好处理，其次是高层建筑的基础要满足沉降的要求，另外需要做的就是本文着重探讨的问题：如何及时发现高层建筑的沉降超过了规范的要求，这就需要加大对高层建筑沉降的观测力度。本文以下内容将对高层建筑沉降观测的要点进行研究和探讨，以供参考。

2、造成高层建筑沉降的因素分析

根据本人多年的实践经验，认为造成高层建筑沉降的因素主要有如下几个方面：第一，施工质量较差。由于地基处理方法施工质量控制难度较大，再加上施工队伍技术薄弱、责任心不强，施工中发现基槽与地质勘查报告有出入时，既不通知勘查人员，也不采取相应措施，或错误的认为局部坚实土体的允许承载力超过周围土体可以不做处理等，造成施工时地基处理的不好，因而埋下质量隐患。第二，地质勘察不到位。许多开发商对勘察工作不够重视，勘察人员在地质钻探中勘探点位间距过大或勘探点深度不到位，从而造成地质剖面图的连续性不可靠，工程地质报告未能正确反映土层性质、土工试验以及地下水情况，导致设计人员分析错误，从而为高层建筑的沉降埋下隐患。第三，地基处理方法不当。地基处理方法很多，一般有粉喷桩、旋喷桩、压密注浆、振冲成孔灌注桩及深层搅拌桩等，但同一种地基处理方法对于不同的工程要求处理的效果也不同。在实际工程中，往往采用同一种地基方法来处理不同软弱地基，这为地基差异沉降埋下了隐患。第四，基础方案失误。对同一幢建筑物采用两种或两种以上不同的基础形式,相互关系处理不当,致使地基土所承受的附加压力严重不均,建筑物基础刚度变化较大,产生不均匀沉降,结构破损。对于软硬相差悬殊的地基土,采用整体性较差的刚性基础,使基础内部产生较大的附加应力而破损。在深厚饱和软土、粉细砂地基中采用密布的振动沉管灌注桩,打桩过程中易产生较大的超孔隙水压力,拔管时周围的软土,泥浆极易挤入,会造成桩尖不规则或不完全落底,桩体产生缩颈甚至断桩事故,承载力大打折扣,造成沉降。

3、高层建筑沉降观测要点分析

3.1、高层建筑沉降观测前的准备工作

根据本人多年的实践经验，认为高层建筑沉降观测前应从这几个方面着手做好准备工作：第一，在人员方面。对于观测人员的选配，首先要有良好的职业道德，认真负责，敬业，有熟练的观测经验，有较强的组织协调能力，针对不同性质的建筑能够采用不同的观测方法，能够精确的得到相关的观测数据，并根据所测数据能够进行合理的平差计算，做到高效、精确地完成每一次观测任务。第二，在设备方面。根据观测数据的精度要求，考虑现场条件，气候变化，动静荷载的有无增加等因素合理选用观测设备。一般规定测量的误差应小于变形值的1/10~1／20，为此要求沉降观测应使用精密水准仪(S1或S05级)，水准尺也应使用受环境及温差变化影响小的高精度铝合金水准尺。如使用一般塔尺，也尽量使用第一节标尺。第三，收集数据和编制合理的观测方案。针对观测对象首先准备好观测时所需的历史数据，根据观测对象的特点制定出合理、快捷的观测方案，做到观测工程中不盲目，不混乱，合理，快捷地使观测方案得到实施。第四，建立水准控制网。根据工程特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案，由建设单位提供水准控导线点并根据工程的测量施测方案和布网原则要求建立水准控制网。一般布置3个以上水准点，水准点的间距不大于100米。在施工现场内任何地方架设仪器至少后视到两个水准点，并且施工现场内各水准点都能构成闭合检校。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要求（大于1.5米）。水准控制网与基准点联测，平差计算出各水准点的观测路线，依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图确定位置。在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线，各次观测均沿统一路线进行。

3.2、根据不同情况选择合理的观测时间

高层建构筑物的沉降观测有严格的时间限制条件,其他各阶段的复测,应根据工程进展情况定时进行,不得漏测或补测。根据工作经验，在施工阶段，观测的频率要大些，一般按3天、7天、15天确定观测周期，或按层数、荷载的增加确定观测周期，观测周期具体应视施工过程中地基与加荷而定。如果暂时停工，重新开工时和在停工时应各观测一次，以便检验停工期间高层建筑沉降变化，为重新开工后沉降观测的方式、次数是否应调整作判断依据。在高层建筑竣工后，观测频率可以适当少些，这要根据沉降速度的大小和地基土类型而定，一般有一个月、两个月、三个月、半年与一年等不同周期。由沉降量与时间关系曲线判定沉降是否进入稳定阶段，对科研项目工程应重点观测，若在最后三个周期观测中每周期的沉降量小于等于2倍的测量中误差，可认为高层建筑沉降已进入稳定阶段。对于一般工程的沉降观测，当沉降速度小于0.01～0.04mm/d，可认为其已经进入稳定阶段，具体取值应根据各地区地基土的压缩性确定。

3.3、合理选择水准基点

降观测水准基点在一般情况下，可以利用工程标高定位时使用的水准点作为沉降观测水准基点。如水准点距离观测点过远，应在建筑物或构造物附近，另行埋设水准基点，这样可以保证观测的精度。对高层建筑物和构筑物每一区域的沉降观测，水准点必须有足够的数量，并按《工程测量规范》规定并不得少于3个。水准点应埋设坚固，考虑永久使用，与被观测的高层建筑物和构筑物的间距控制在30～50m，水准点帽头宜用铜或不锈钢制成，如用普通钢代替，应注意防锈。水准点的设置必须在基坑开挖前15天内完成。水准基点可根据实际情况，采用深埋式和浅埋式两种，但每一观测区域内，应设置至少一个深埋式水准点。

3.4、观测过程中要满足一定的精度

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。在没有特别要求的情况下，在一般性的高层建构筑物施工过程中，采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求。各项观测指标要求如下：往返较差、附和或环线闭合差：h=∑a-∑b≤1.0，n表示测站数；前后视距≤30m；前后视距差≤1.0m；前后视距累积差≤3.0m；沉降观测点相对于后视点的高差容差：≤1.0mm。

3.5、在进行沉降观测过程中要严格遵守“五定”原则

所谓“五定”，即通常所说的沉降观测依据的基准点、基点和被观测物上沉降观测点，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上要一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上能保证尽量减少观测误差的主观不确定性，使所测的结果具有统一的趋向性；能保证各次复测结果与首次观测结果的可比性一致，使所观测的沉降量更真实。

另外，每次观测必须按规定路线进行,观测时应避免阳光直射,成像清晰、稳定后方可读数、记录。每次观测后应及时算出各观测点的标高和沉降量并分析其是否正常；发现有异常情况应及时向有关部门反馈,以便采取相应措施。在雨季前后要联测,检查水准点的标高是否有变动;如有变动,应及时调整,以免影响观测。

3.6、合理设置观测点

依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图，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作好标记桩，保证各次观测均沿统一路线。根据《建筑物沉降观测方法》和《建筑变形测量规范》的要求，沉降观测点在砌筑小阴井加以保护的情况下，布设宜选在下列位置： 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高低层建筑、新旧建筑、纵横墙等交接处的两侧；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；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，在承重内隔墙中部设内墙点，在室内地面中心及四周设地面点；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滨（沟）处；⑥框架结构建筑的每个或部分柱基上或沿纵横墙轴线上；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。

3.7、高层建筑沉降观测成果整理

将各次观测记录整理检查无误后，进行平差计算，求出各次每个观测点的高程值。从而确定出沉降量。原始数据要真实可靠，记录计算要符合施工测量规范的要求，依据正确，严谨有序，步步校核，结果有效的原则进行成果整理及计算。第一，沉降观测的记录应采用建设部或省通表制定的统一表格。观测的数据必须经过严格核对无误，方可记录，不得任意更改。当各观测点第一次观测时，标高相同时要如实填写，其沉降量为零。以后每次的沉降量为本次标高与前次标高之差，累计沉降量则为各观测点本次标高与第一次标高之差。根据各观测周期平差计算的沉降量，列表，进行汇总。第二，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。第三，

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。特别座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。利用沉降曲线还可计算出因地基不均匀沉降引起的建筑物倾斜度：q=│Cm-Cn│/Lmn，Cm,Cn分别为m，n点的总沉降量，Lmn为m，n点的距离。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。第四，绘制沉降观测示意图。画出建筑物的底层平面示意图，注明观测点的位置和编号，注明水准基点的位置、编号和标高及水准点与建筑物的距离。并在图上注明观测点所用材料、埋入墙体深度、离开墙体的距离。

3.8、高层建筑沉降观测质量控制的非技术措施

根据本人多年的实践经验，认为高层建筑沉降观测的质量控制的非技术措施应从如下几个方面着手：第一，建立严格的质量控制体系。高层建筑沉降观测要有总的质量控制思路，而针对不同的高层建筑沉降观测项目要有合理的质量控制体系。全面落实责任制，明确单位领导、项目负责人、工程技术人员和具体工作人员责任，层层落实责任制，并加强监督和检查。按照技术和规范要求，一旦出现质量问题，不论当事人如何变迁，都可以进行责任追究，也就是所谓的工程质量终身制。避免观测人员一旦出现问题而找不到人，能确保观测当事人切实承担起响应的责任。第二，在高层建筑沉降观测过程中引入监理。监理作为高层建筑沉降观测的第三方，能够对观测质量进行有效的监督，所以作为甲方应采取公正的原则积极推行监理制。但是目前监理行业还存在一些问题，这些问题的存在严重影响着监理作用的发挥，作为甲方，要积极推行监理制，并加大对监理的考核力度，实行质量终身保证制。由于监理单位受雇于甲方，这使得监理作为第三方的地位很难得到保证，这也需要配套和完善监理制度，确保监理方的独立性。另外，要加强对监理人员的培训力度，提高其职业道德，提高其发现问题解决问题的能力，确保严格按照监理相关规定进行职权行使。

4、结尾

以上内容首先分析了影响高层建筑沉降的因素，随后对高层建筑沉降观测的要点进行了研究和探讨，提出了建议，表达了观点。但作者深知，作为一名技术人员，必须在实践中多总结，并积极通过各种途径借鉴经验汲取教训，只有这样才能提高自身综合素养，为高层建筑沉降观测水平的整体提升做出更大的贡献。

【参考文献】

[1]《建筑地基沉降控制与工程实例》邱明兵等，中国建筑工业出版社

[2] 《土木工程监测技术》夏才初等，中国建筑工业出版社

[3] 《建筑物沉降观测方法》 DGJ32/J18-2006