某小區高層建筑物沉降觀測技術及數據分析

陳東東，馬大喜

(江西理工大學建筑與測繪工程學院，江西贛州 341000)

某小區高層建筑物沉降觀測技術及數據分析

陳東東?，馬大喜

(江西理工大學建筑與測繪工程學院，江西贛州 341000)

城市建設引發臨近既有高層建筑的變形現象越來越多，結合一實例，對觀測方案進行了闡述，就如何做好沉降觀測進行探討。為了盡快得到沉降趨勢，所采取的觀測周期較短，對高層建筑物和地面兩套沉降觀測數據進行對比分析，最終通過對沉降量和沉降曲線的分析，判定出該建筑物正漸趨于穩定，但仍需進行監測，直至其穩定。

高層建筑；沉降觀測；數據分析

1 引 言

隨著經濟的發展，為了合理利用有限的地面資源，各種工業與民用高層建筑的建設越來越多。由于基礎變形、地下水位的變化、地質構造不均勻以及施工誤差等各種因素的影響，使得建筑物產生變形，出現沉降現象。如果建筑物的沉降量超過了規定的限值，就會影響建筑物的使用，嚴重時甚至威脅建筑物的安全，給人民群眾帶來巨大財產損失和生命威脅。因此，高層建筑物沉降觀測的必要性和重要性愈加明顯。本文將通過對某小區高層建筑沉降觀測的實例，來探討如何做好沉降觀測工作。

2 工程實例

2.1 工程概況

某小區高層建筑于2008年建成，由于附近存在建筑物基礎施工作業，導致地下水位發生變化，為了檢驗是否對小區高層建筑構成安全威脅，根據有關資料的查閱和現場勘探，對5#、6#建筑物進行沉降監測。監測項目采用獨立高程系統，假定水準基點高程，監測點沉降位移按照相對高程基準計算。為了使得數據成果具有對比性和可靠性，同時對該建筑物及其附近地面進行沉降監測工作。

2.2 方案設計

(1)觀測點布設

觀測點的布設是沉降觀測的基礎，變形觀測點的位置宜布設在觀測數據容易反饋的部位?？偟牟荚O原則是:從整體到局部，所布點位能夠從整體上控制建筑物的沉降特性；先在圖紙上規劃、設計，然后再實地踏勘、對照、修改、確定。

綜合考慮實際情況，觀測點埋設在建筑物主要承重結構上和地面代表性位置。觀測點標志用金屬水準標志，同類觀測點標志用統一型號制作，安放正直，鑲接牢固，頂部高出標石面2 mm～5 mm，目標點埋設在柱體和地面上，觀測點示意如圖1、圖2所示。

圖1 建筑物觀測點構造示意

圖2 地面觀測點構造示意

(2)布網設計

基準點必須選在變形區域影響范圍外，為了確保觀測成果的可靠性，建筑物的觀測基準點埋設至少3個。根據沉降觀測的具體要求和實際情況，在變形區影響范圍外設立了3個基準點，其編號分別為BM0、BM1、BM2。最后根據實地情況，選取了BM0為工作基點；在建筑物主體結構上設立9個監測點，編號為Q1-Q9；建筑物路邊的地面上設立9個監測點，編號為D1-D9；組成兩個獨立閉合水準線路，如圖3所示。

圖3 閉合水準路線示意圖

2.3 觀測周期和精度要求

觀測周期的確定應該能夠系統地反映所觀測建筑物沉降的變化過程并且不遺漏其變化時刻，根據實際情況和具體要求，沉降監測工作于2012年9月16日開始，每20天監測1次，共監測6次，采用徠卡DNA03進行二等水準測量監測，該儀器經合法的檢定機構檢定為合格，且在有效期內。在觀測時，要保證每一測站的視線長度不大于30 m、前后視距差小于1 m，而且任一測站上前后視距差累積小于5 m，沉降監測主要技術要求按表1執行。

沉降監測主要技術要求 表1

2.4 沉降監測作業

確定水準控制網后，每次監測時都用固定的觀測線路進行水準測量，若非觀測點發生動搖，不得隨意改變觀測線路，若觀測點發生動搖，必須將新的點位進行修正后才可以使用。同時儀器的站點與轉點必須選在堅實、可靠、穩定的地方，標記清晰牢固。進行實際操作后，選定儀器擺放的位置，做好標記，以后均放在此處進行觀測，形成固定的線路觀測。

監測時間均選擇在上午9:00～11:00期間進行，根據該地往年氣候資料，此時間段內天氣良好、微風，溫差變化不大，成像清晰穩定，保證了觀測條件的良好。根據沉降觀測的特點，采用假定高程的方法從BM0水準基點開始起測，按照所設計的水準路線圖和二等水準測量基本要求進行操作，采用徠卡DNA03進行觀測，為了保證首期觀測數據的可靠性，連續兩天進行觀測，最終取兩組觀測數據的平均值作為首期觀測數據。作業時采取觀測人員固定，而且要保證總測站數為偶數，每次監測時沿同一路線方向在基本相同時間進行。每次進行觀測時，奇數測站照準標尺分劃的順序為后視標尺-前視標尺-前視標尺-后視標尺；偶數測站照準標尺分劃的順序為前視標尺-后視標尺-后視標尺-前視標尺。按照上述操作，可以有效消除系統誤差、大部分偶然誤差和粗差，從而保證觀測數據成果的可靠性。操作過程中，對建筑物監測點和地面監測點兩個獨立閉合水準路線進行同時觀測，這樣可節省大量時間，提高工作效率。

2.5 觀測數據處理與分析

考慮到工程沉降觀測范圍較小，可不進行正常水準面不平行修正和重力異常的歸算修正。采用水準測量的閉合線路進行觀測，在進行內業平差計算時，按《工程測量規范》GB50026-2007要求進行。

通過對數據處理，可得到各個觀測點的高程變化，整理后分別得到建筑物沉降觀測點成果表(表2)和地面沉降觀測點成果表(表3)。根據建筑物沉降觀測成果表，可繪制沉降量—時間曲線圖，如圖4所示。

建筑物沉降觀測成果表 表2

地面沉降觀測成果表 表3

圖4 建筑物沉降曲線

地面沉降觀測數據中，第2期沉降數據的最大沉降量為0.3 mm，第3、4期沉降數據的最大沉降量為0.2 mm，第5、6期的最大沉降量為0.1 mm，再分析建筑物的沉降觀測數據，可以看到2、3期沉降數據的最大沉降量為0.3 mm，第3、4期沉降數據的最大沉降量為0.2 mm，第5、6期的最大沉降量為0.1 mm。從建筑物沉降觀測數據和地面沉降觀測數據進行對比分析，可以得到兩者之間的整體變化趨勢基本一致，這說明所得到的數據是可靠的。從建筑物的沉降曲線圖可以看到，沉降最大量達到0.6 mm，沉降最小量為0.4 mm，各點的沉降差最大是0.2 mm，根據分析均符合規范要求。沉降曲線圖中，曲線的總體走勢是前4期緩慢遞增后兩期過渡平穩，前4期數據說明建筑物受到影響，有微量下層現象，而后兩期數據比較平穩，說明建筑物漸漸趨于穩定，再從沉降速度來看，各個觀測點的沉降平均速率均小于規范規定的建筑物沉降穩定性標準0.04 mm/d，于是得出結論此建筑物基礎沒有發生變形，漸趨于平穩。

3 幾點體會

實例中，地下水位的變化，導致地基承載力特征值發生變化，如表4所示。為了盡快得到分析結果，探索沉降量的變化規律，采取了將觀測周期縮短以及同時監測地面點的方法。在觀測過程中，一定要等儀器和外界環境充分一致時，才能進行觀測，不可操之過急，否則得到的數據是不可靠的。在觀測Q5、Q6兩觀測點時，此時正好由建筑物陰面區域進入建筑物陽面區域，為了找到最佳觀測時間，對此測站進行多次不同時間觀測，最終通過數據分析，得出儀器在陽光處暴露40min后再進行觀測，觀測效果最佳，之后操作此測站前均等40min后再作業。在進行觀測時，一定要遵循“五定”原則，即沉降觀測依據的基準點、工作基點和被觀測物上的沉降觀測點，點位要穩定；所用儀器、設備要穩定；觀測人員要穩定；觀測時的環境條件基本一致；觀測路線、鏡位、程序和方法要固定。只有這樣，得出的觀測數據才具有可比性，不然觀測數據就沒有意義。

地下水位變化對地基承載力特征值的影響 表4

眾所周知，在觀測過程中，每個環節都非常重要，人為的疏忽如水準尺的抖動都會引起觀測數據的很大變化。水準測量數據是線性累計計算模式，較大的誤差將會使整個水準路線的數據結果產生變動。在進行觀測過程中，扶尺員利用鉛垂線和圓水準器進行操作，保證尺子的正直。在觀測過程中，每個細節應該認真細致，盡量最大化降低那些不利因素的干擾，從而有效地提高沉降觀測成果的可靠性。

4 結 語

通過對高層建筑的沉降變形監測，從建筑物的沉降程度進行分析，對其穩定性、安全性做出判斷，以便采取措施，防止事故發生，這是一項長期、細致的基礎性工作，必須引起高度重視。在分析觀測數據時，應充分利用數據成果表和沉降量曲線圖，挖掘數據的規律性，結合相關規范要求，作出合理、準確的評估報告，為進一步采取措施做準備。實例里同時對建筑物及其地面進行監測，以便在對沉降數據進行處理分析時，具有參照性和對比性，通過對比分析得出所監測建筑物正漸趨于穩定，今后繼續按一定觀測周期對此建筑物進行監測，直至此建筑物穩定、不存在安全隱患為止。

[1] GB50026-2007.工程測量規范[S].

[2] GB/T_12897-2006.國家一、二等水準測量規范[S].

[3] 李青岳，陳永奇.工程測量學(3版)[M].北京:測繪出版社，1995.

[4] JGJ/T8-97.建筑變形測量規程[S].

[5] 童林毅，杜宇超.建(構)筑物沉降觀測方法及誤差分析[J].現代測繪，2010，33(3):34～35.

On Settlement Observation and Data Analysis of High-Rise Building

Chen Dongdong，Ma Daxi
(Faculty of Architectural and Mapping Engineering Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou 341000，China)

Urban construction will result in nearby high-rise building deformation phenomenon more and more. Combined with the project practice，the observation scheme and building settlement observation are discussed in this paper.As soon as possible in order to get the settlement trend，observation cycle is short.So the two sets of settlementobservation data about high-rise building and ground are compared and analyzed.Finally，through analysis of the settlement data and settlement curve，the building proved stable gradually，but still need to bemonitored until it is stable.Provide a reference for other similar projects.

high-rise building；settlement observation；data analysis

1672-8262(2013)05-127-04

P258

B

2013—01—22

陳東東(1987—)，男，碩士研究生，研究方向:測量數據處理，空間數據采集技術與應用。