論建筑工程沉降監測

摘 要：工程結構物在施工過程和施工后由于其改變了建筑地基的應力狀態，地基的變形不可避免。沉降監測應貫穿整個工程的全過程，在沉降監測時應注意沉降監測的標志、數據處理、測點布設、監測周期等。

關鍵詞：建筑物；沉降監測；監測周期

中圖分類號：TU113文獻標識碼：A文章編號：1672-3198（2008）03-0299-02

建筑物本身及其基礎也由于地基的變形及其外部荷載與內部應力的作用而產生變形。對于基礎而言，主要監測內容是均勻沉降和不均勻沉降。

1 變形監測的項目

（1） 建筑物的沉降監測：建筑物的沉降是地基、基礎和上層結構共同作用的結果；

（2） 建筑物水平位移監測：指建筑物整體平面移動，其原因主要是基礎受到水平各力的影響，如基礎處于滑坡地帶或受地震影響；

（3） 建筑物傾斜監測：主要針對高大建筑物。監測目的是驗證地基沉降的差異和監測建筑物的安全；

（4） 建筑物裂縫監測：當建筑物基礎局部產生不均勻沉降時，其墻體往往出現裂縫，系統地進行裂縫變化監測。根據裂縫監測和沉降監測資料，來分析變形特征和原因，采取措施，保證建筑物的安全；

（5） 建筑物撓度監測：這是測定建筑物受力后的彎曲變形程度，對于平置的構件，在兩端及中間設置沉降點進行沉降監測，根據測得某時間段內這三點的沉降量，計算其撓度；對于直立的構件，要設置上、中、下三個位移監測點，進行位移監測，利用三點的位移量可算出其撓度。

2 影響沉降的原因

（1）荷載影響：隨著荷重的逐漸增加，土層被逐漸壓縮，地基下沉，因而引起建筑物的沉降；

（2）地下水的影響：地下水的升降對建筑物的沉降有較大影響；

（3）地震影響：地震之后會出現大面積的地面升降現象；

（4）地下開采的影響：由于地下開采，地面下沉降現象比較嚴重，例如焦作市由于地下采煤造成個別地區地表下沉達2米之多；

（5）打樁、降水、基坑開挖、對建筑物附近的附加荷重等對建筑物沉降也有影響。

3 沉降監測注意事項

（1） 建筑物的沉降速度主要取決于地基土的孔隙中排出空氣和水的速度。砂及其它粗粒土在施工期間，隨著基礎上應力的增加，沉降速度很大，年沉降量達20-70mm，以后逐漸放慢，建成3-4年后趨于平穩，而飽水的粘土層沉降完成的較慢，達到穩定時間較長，施工期間沉降量約占最終沉降量的25%；

（2） 沉降監測工作一般在基礎施工完畢后或基礎墊層澆灌后開始，一直到沉降穩定為止，都要定期進行監測；（3） 必須妥善布置水準點和沉降監測點；

（4） 平時依次監測的記錄要妥善保管，并每次外出工作后應立即進行內業整理，填入沉降量對比一覽表以備平時使用；

（5） 對各周期觀測過程中發現的點位變動跡象、地質地貌異常。 附近建筑物基礎和墻體裂縫等情況應做好記錄，并畫出草圖，以備分析評價之用；

（6） 監測時，必須連續進行，全部測點需連續一次完成；

（7） 沉降監測的路線、測站點、立尺點盡量固定，使往返測或復測能在同一路線上進行；

（8） 不同周期監測應固定所使用的儀器、標尺、并盡可能由同一監測員進行相應測段的監測；

（9） 在沉降量較大的地區，應在短時間內完成一個閉合環的監測，以確保監測數據的可靠。在建筑物施工或安裝重型設備期間以及倉庫進貨的階段進行沉降監測時，必須將監測時的情況（如施工進度，進貨數量，分布情況等）詳細記錄在附注欄內，以便計算各相應階段作用在地基上的壓力。

4 沉降監測的標志

沉降監測的標志是根據不同的建筑結構類型和建筑材料，采用墻（柱）標志、基礎標志和隱蔽式標志（用于賓館等高級建筑物）等。各類標志的立尺部位加工成半球型或有明顯的突出點。并涂上防腐劑。標志的埋設位置應避開雨水管、窗臺線、暖氣片、暖水管、電器開關等有礙設計與觀測的障礙物。并應視立尺需要離開墻（柱）面和地面一定距離。一般墻、柱上的沉降監測點可按圖所示形式設置。

5 數據處理

按照水準測量的規范要求，通常將量測路線布設成閉合路線，并計算其閉合點，其目的是為了檢查測量數據中是否存在錯誤或大的累積誤差。另外，若閉合差不超限，則將其反號 分配到路線中即對每一測段的高差進行修正。然而，建筑工程沉降監測有其特殊性，除每一次測量外，其余每次都是重復測量，由于每次都是重新測一遍，因此避免了誤差累積，而且通過同一點兩次高程值的比較，還可得知。

圖1 沉降監測點標志

測量中是否存在大的誤差，故將沉降監測路線布設成閉合狀意義不大。由此可見建筑工程沉降監測可不采用閉合水準測量路線，其數據處理也不要進行閉合差分配，若前后兩期監測數據通過對比發現某一沉降點的高程值異常，則有以下兩種可能：第一是測量誤差太大；第二是沉降確實出現了異常。因此，若發現沉降的高程值異常，不要進行誤差修正，正確的作法是無條件返工重測核實。從而分辨出是測量誤差太大，還是確有異常沉降。

6 監測點布設

建筑工程沉降監測是從一基準點開始，采用精密水準測量測得沉降點的高程。根據前后兩次所測得同一沉降點的高程之差即可得知兩次測量期間這一沉降點的沉降量。即沉降監測點分為基準點和沉降點兩種。下面探討這兩種點的布設情況。

6.1 沉降點

沉降監測點的布設，應結合地質情況及建筑物結構特點，以能全面反映建筑物地基變形特征來確定。

從平面布置考慮，沉降監測點一般布設在：

（1） 建筑物的四角，大轉角處及沿外墻每10~15m處，或每隔2~3根柱基上；

（2） 高低層建筑物，新舊建筑物，縱橫墻等交接處的兩側；

（3） 在人工加固地基與天然地基交接和基礎埋深相差懸殊處，以及在相接處的兩邊都應布設監測點；

（4） 建筑物裂縫和沉降縫兩側，基礎埋深相差懸殊處，人工地基與天然地基相接處，不同結構的分界處及填挖方分界處。從縱向布置考慮沉降點一般布設在主體的±0.000以上0.5m左右的外墻上較合適，這樣監測時立尺，觀測均較方便，同時還應注意所埋設的監測點，主要讓開柱間的橫隔墻，外墻上的雨水管等，以免所埋設的監測點無法監測而影響監測資料的完整性。對于帶裙房的高層建筑，考慮到沉降觀測點是布設在+0.000以上的首層外墻上，則工程竣工后，在裙房內的主體沉降點將難以觀測到。另外，有些工程外墻用花崗巖或磨菇石裝飾。則其外墻上的沉降點標志在裝修期將不可避免地被破壞。因此可考慮將沉降監測點設在地下室內。

6.2 水準點

水準點是作為沉降監測基準的水準點，一般設置三個水準點構成一組，要求埋設在基巖上或在沉降影響范圍之外穩定建筑物基礎上，作為整個高程變形監測控制網的起始點。為了檢查水準基點本身的高程有否變動，可在每組三個水準點的中心位置設置固定測站，經常測定三點間的高差，判斷水準點的高程有無變動，基準點布設應注意以下幾個方面：

（1） 每一測區水準基點一般不少于3個。水準基點的標石應埋設在基巖層或原狀土層中。在建筑區內，點位與鄰近建筑物的距離應大于建筑物基礎最大寬度的二倍。其標石埋深應大于鄰近建筑物基礎的深度；

（2） 各類水準點應避開交通干道、地下管線、倉庫堆棧、水源地。河岸、松軟填土、滑坡地段、機器振動區及其他能使標石、標志易遭腐蝕和破壞的地點；

（3） 水準點應視現場情況，設置在較明顯而且通視良好，保證安全的地方，并且要求便于聯測；

（4） 水準點應布設在擬監測的建筑物之間，距離一般為20～40m左右。一般工業與民用建筑應大于15m；

（5） 水準點應埋設在凍土線以下半米處。墻上水準點應埋在永久性建筑物上，離開地面高度約半米左右；

（6） 為保證沉降監測工作的長期連續性，設置在工地附近的工作基點最好能與市內較近的國家水準點進行聯測。從而得到沉降監測點在國家統一高程系統中的高程值，這樣即使工作基點和與之聯測的基準點均遭破壞，便于利用市內國家統一高程系統中的其它基準點恢復。

7 監測周期

建筑工程的沉降監測周期主要根據沉降率的大小來安排，而影響沉降率的主要因素是荷載。建筑工程在主體封頂前，大量增加荷載，主體封頂后則荷載增加少而慢。在安排建筑工程沉降監測周期時，可分為封頂前和主體封頂后及使用階段來考慮。

7.1 主體封頂前

一般建筑，可在基礎完工后或地下室完成后開始觀測；大型高層建筑，可在基礎墊層或基礎底部完成后開始觀測，觀測次數與間隔時間應視地基與加荷情況而定。建筑變形測量規程規定，民用建筑可每加高1~5層觀測1次。但由于建筑工程在主體封項前的施工階段荷載增加很快，沉降量也較大，因此建議有關規范標準明確規定每加高1層觀測1次，這樣可以及時掌握沉降量與荷載的關系。盡早發現不均勻沉降，必要時調整施工方案。施工過程中如暫停施工。在停工時及重新開工時應各觀測一次。停工期間，可每隔2~3個月觀測一次。

7.2 主體封頂后

建筑工程主體封頂后至工程竣工的這一時期為裝修期，在裝修期間，工程也因抹灰，進設備而增加荷載，但荷載的增加無時間規律，時大時小，對此可在考慮沉降速率、施工進度等因素的基礎上，將裝修期的監測定為—1~2月監測1次。

7.3 施工完畢正式交付使用后的監測

一年內需每月監測一次，以后若竣工后同一建筑物上各沉降點的下沉較均勻，且沉降速率已明顯減緩，則可按每季度或半年觀測一次，直至沉降相對穩定為止。如遇特殊情況，如基礎附近地面荷載突然增加，基礎四周大量積水，長時間連續降水等情況，均應及時增加觀測次數。當建筑物突然發生大量沉降，不均勻沉降或嚴重裂縫時，應立即進行逐日甚至一天多次的連續觀測。

8 建筑物裂縫的監測方法

當建筑物多處發生裂縫時，應先對裂縫進行編號，然后分別監測裂縫的位置、走向、長度及寬度等。

對于混凝土建筑物上裂縫的位置，走向及長度的監測，是在裂縫的兩端用油漆畫線作標志，或在混凝土表面繪制方格坐標，用鋼尺丈量。

根據裂縫分布情況，可以對重要的裂縫，選擇在有代表性的位置于裂縫兩側各埋設一個標點，如圖所示，標點系直徑為20 mm，長約80mm的金屬棒，埋入混凝土內60 mm，外露部分為標點，標點上各有一個保護蓋，兩標點的距離不得少于150mm，用游標卡尺定期地測定兩個標點之間距離變化值，以此來掌握裂縫的發展情況，墻面上的裂縫，亦可采取在裂縫兩端設置石膏薄片，使其與裂縫兩側固連牢靠，當裂縫裂開或加大時，石膏片亦裂開，監測時可測定其裂口的大小和變化。還可以采用兩鐵片，平行固定在裂縫兩側，使一片搭在另一片上，保持密貼。其密貼部分涂紅色，露出部分涂白色，如圖所示，這樣即可定期測定兩鐵片錯開的距離，以監測裂縫的變化。對于比較整齊的裂縫（如伸縮縫），則可用千分尺直接量取裂縫的變化。

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