沉降觀測技術在高層建筑施工中的應用

摘要:根據現行施工規范的規定，高層建筑物、高聳構筑物、重要古建筑物及連續生產設施基礎、動力設備基礎、滑坡檢測等均要進行沉降觀測。特別在高層建筑物施工過程中必須應用沉降觀測加強過程控制，以指導合理的施工工序，預防在施工過程中出現不均勻沉降，及時反饋信息為勘查、設計部門提供詳盡的一手資料，避免因為沉降原因造成建筑物主體結構的破壞或者產生影響結構使用功能的裂縫，而造成巨大的經濟損失。

關鍵詞:沉降觀測

1 沉降觀測的基本要求

1.1 人員素質、儀器設備的要求 作業人員必須接受專業學習及技能培訓，熟練掌握儀器的操作規程，熟悉測量理論，能夠針對不同的工程特點、具體情況采用不同的觀測方法及觀測程序，對實施過程中出現的問題能夠分析原因并且正確運用誤差理論進行平差計算，按時、快速、精確的完成每次觀測任務。

根據沉降觀測精度要求高的特點，為了能精確反映出建(構)筑物在不斷加載下的沉降情況，一般規定測量的誤差應小于變形值的1/10-1/20。因此要求沉降觀測應使用精密水準儀(S1或者S05級)，水準尺也應該使用環境及溫差變化影響較小的高精度鈦合金水準尺。在不具備鈦合金水準尺的情況下，使用一般的塔尺應該盡量使用第一段標尺。

1.2 觀測時間的要求 建(構)筑物的沉降觀測對時間有嚴格的限制條件。特別是首次觀測必須按時進行，其它各階段的復測，根據工程進展情況必須定時進行，不得漏測或者補測。只有這樣，才能得到精確的沉降情況或規律。相鄰的兩次時間間隔稱為一個觀測周期，一般高層建筑物的沉降觀測按照一定的時間段為一個觀測周期(如30d/次)或按照建筑物的加載情況每升高一層或數層為一個觀測周期，無論采取何種方式都必須按施測方案中規定的周期準時進行。

1.3 觀測點的要求 為了能夠反映出建(構)筑物的準確沉降情況，沉降觀測點要埋在最能反映沉降特征并且便于觀測的位置。一般要求建筑物上設置的沉降觀測點縱橫向要對稱，建筑物四角、大轉角、以及沿外墻相鄰點之間間距15-30米為宜，或者每隔2-3根柱均勻的分布在建筑物的周圍，有沉降縫時，兩側必須設有觀測點。通常情況下，建筑設計圖紙上有專門的沉降觀測要求，如果沒有注明高層建筑物也必須按照規范要求進行觀測。此外，埋設的沉降觀測點要符合各個施工階段觀測的要求，特別是要考慮到裝飾裝修階段，是否會因為墻體或者柱子裝飾面施工而破壞或者掩蓋住觀測點，不能連續觀測而失去觀測的意義。

1.4 沉降觀測要遵循的原則 為了在客觀上盡量減少觀測誤差的不定性，使所測的結果具有統一的趨向性，保證各次復測結果與首次觀測結果可比性一致，使所觀測的沉降量更真實，必須按照以下原則進行施測:沉降觀測所依據的基準點、工作基點和被觀測物的沉降觀測點的點位要穩定，所用的儀器設備要穩定，觀測人員要穩定，觀測的環境條件基本上一致，觀測線路、鏡位、程序和方法要固定。

1.5 施測的要求 要熟悉儀器、設備的操作方法與觀測的程序。在首次觀測前要對所用儀器的各項指標到權威機構的計量單位進行鑒定，檢測校正合格后再投入使用。一般情況下使用3-6個月需要重新對所用的儀器設備校正一次。

1.6 沉降觀測精度的要求 根據建筑物的特性和建設、設計單位的要求選擇沉降觀測精度的等級。在無特殊要求的情況下，對一般高層建(構)筑物采用二等水準測量的觀測方法就能滿足沉降觀測的要求。

1.7 沉降觀測成果的整理及計算要求 原始數據要真實可靠，記錄計算要符合施工測量規范的要求，按照依據正確、嚴謹有序、步步校核、結果有效的原則進行成果整理及計算。

2 具體施測程序及步驟

2.1 建立水準控制網 根據工程特點布局、現場的環境條件制定測量施測方案，有建設單位提供的水準控制點，按照工程測量施測方案和布網原則要求建立水準控制網。要求:①一般高程建筑物周圍要布置3個以上的水準點，其間距不大于100m。②在場區內任何地方架設儀器至少后視2個水準點，并且廠區內各水準點構成閉合圖形，以便閉合校驗。③各水準點要設在建筑物開挖、地面沉降和震動區范圍之外，水準點的埋深要符合二等水準測量的要求(1.5m)。根據工程的特點，建立合理的水準控制網，與基準點聯測、平差計算出各水準點的高程。

2.2 建立固定的觀測路線 由場區水準控制網，依據沉降觀測點的埋設要求或者圖紙設計的沉降觀測點布點要求，確定沉降觀測點的位置。在控制點與沉降觀測點之間建立固定的觀測路線，并且在架設儀器的站點與轉點處做好標記樁，保證各次觀測均沿同一路線進行。

2.3 沉降觀測 根據編制的工程施測方案及確定的觀測周期，首次觀測應在觀測點設置穩固后及時進行。一般高層建筑物有一層或者數層地下結構，首次觀測應該自基礎開始，在基礎的縱橫軸線上基礎周邊按照設計好的位置埋設臨時沉降觀測點，待臨時觀測點穩固好后，進行首次觀測。

首次觀測的沉降觀測點高程值是以后各次觀測用以比較的基礎，其精度要求非常高，施測時一般用N2或者N3級精密水準儀，并且要求每個觀測點首次高程應該同期觀測兩次后決定。隨著結構每升高一層，臨時觀測點移上一層并進行觀測到±0.000，在按照規定埋設永久觀測點(為了便于觀測可以將永久觀測點設于±500mm)。觀測次數與時間間隔應該視地基加載情況而定。在使用階段，一般情況第一年觀測3-4次，第二年2-3次，第三年后每年一次，穩定為止。

2.4 平差計算 將各次觀測記錄整理檢查無誤后，進行平差計算，求出各次每個觀測點的高程值，從而確定出沉降量。

2.5 統計表匯總

2.5.1 根據各觀測周期平差計算的沉降量，列出統計表，進行匯總。

2.5.2 繪制各觀測點的下沉曲線。首先建立下沉曲線的坐標，橫坐標為時間，縱坐標上半部為荷載值，下半部為各沉降觀測周期的沉降量。將統計表中各觀測點對應的觀測周期所測得的沉降量畫于坐標中，并將相應的荷載值也畫于坐標中，連線就得到對應于荷載值的沉降曲線。

2.5.3 根據沉降量統計表和沉降曲線圖，可以預測建筑物的沉降趨勢，將建筑物的沉降情況及時反饋給有關主管部門，以便正確的指導施工。特別是沉陷性較大的地基上對重要建筑物的不均勻沉降的觀測顯得更為重要。

3 觀測中的注意事項

嚴格按照測量規范的要求施測:前后視觀測最好用同一水平尺，各次觀測必須按照固定的觀測路線進行:觀測時要避免陽光直射，且各觀測環境基本一致，成像清晰、穩定時在讀數，隨時檢查計算，觀測時要盡量一次完成，在遇到特殊情況時例如雨季要連續增加觀測次數，檢查水準點的標高是否受到影響而發生變化，將各次所觀測到的情況及時反饋給有關部門。當建筑物每天(24小時內)連續沉降量超過1mm時應該停止施工，會同有關部門采取應急措施，以免建筑物發生危險。