淺談高層建筑施工過程中沉降觀測工作

呂文清

(四川省第一建筑工程公司, 四川成都 610081)

淺談高層建筑施工過程中沉降觀測工作

呂文清

(四川省第一建筑工程公司, 四川成都 610081)

通過工程實例，說明在高層建筑施工過程中應用沉降觀測加強過程監控，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，為勘察設計施工部門提供詳盡的一手資料，避免因沉降原因造成建筑物主體結構的破壞或產生影響結構使用功能的裂縫，確保工程質量。

高層建筑； 施工； 水準控制網； 觀測點； 精度； 沉降量； 觀測

隨著社會的不斷進步，物質文明的極大提高及建筑設計施工技術水平的日臻成熟完善，同時，也因土地資源日漸減少與人口增長之間日益突出的矛盾，高層及超高層建(構)筑物越來越多。為了保證建(構)筑物的正常使用壽命和建(構)筑物的安全性，并為以后的勘察設計施工提供可靠的資料及相應的沉降參數，建(構)筑物沉降觀測的必要性和重要性愈加明顯。現行規范也規定，高層建筑物、高聳構筑物、重要古建筑物及連續生產設施的基礎、動力設備的基礎、滑坡監測等均應進行沉降觀測。特別在高層建筑物施工過程中應用沉降觀測加強過程監控，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，為勘察設計施工部門提供詳盡的一手資料，避免因沉降原因造成建筑物主體結構的破壞或產生影響結構使用功能的裂縫，造成巨大的經濟損失。根據筆者在高層建筑施工過程中沉降觀測的應用，在此對高層建筑施工過程中沉降觀測工作淺談管窺之見。

1 沉降觀測的基本要求

1.1 儀器設備、人員素質的要求

根據沉降觀測精度要求高的特點，為能精確地反映出建(構)筑物在不斷加荷作用下的沉降情況，一般規定測量的誤差應小于變形值的1/10～1/20，為此要求沉降觀測應使用精密水準儀(S1或S05級)，水準尺也應使用受環境及溫差變化影響小的高精度銦合金水準尺。在不具備銦合金水準尺的情況下，使用一般塔尺盡量使用第一段標尺。

人員素質的要求是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，能針對不同工程特點、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會分析原因并正確的運用誤差理論進行平差計算，做到按時、快速、精確地完成每次觀測任務。

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，否則沉降觀測得不到原始數據，而使整個觀測得不到完整的觀測記錄。其他各階段的復測，根據工程進展情況必須定時進行，不得漏測或補測。只有這樣，才能得到準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一定的時間段為一觀測周期(如：次/30天)或按建筑物的加荷情況每升高一層(或數層)為一觀測周期，無論采取何種方式都必須按施測方案中規定的觀測周期準時進行。

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，沉降觀測點要埋設在最能反映沉降特征且便于觀測的位置。一般要求建筑物上設置的沉降觀測點縱橫向要對稱，且相鄰點之間間距以15～30 m為宜，均勻地分布在建筑物的周圍。通常情況下，建筑物設計圖紙上有專門的沉降觀測點布置圖。

再就是，埋設的沉降觀測點要符合各施工階段的觀測要求，特別要考慮到裝修裝飾階段因墻或柱飾面施工而破壞或掩蓋住觀測點，不能連續觀測而失去觀測意義。

1.4 沉降觀測自始至終要遵循“五定”原則

所謂“五定”，即通常所說的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。以上措施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的結果可比性更一致，使所觀測的沉降量更真實。

1.5 施測要求

觀測人員對儀器、設備的操作方法與觀測程序要熟悉、正確。在首次觀測前要對所用儀器的各項指標進行檢測校正，必要時經法定計量單位予以鑒定。連續使用3～6個月重新對所用儀器、設備進行檢校。

在觀測過程中，操作人員要相互配合，工作協調一致，認真仔細，做到點點有校對、步步有核準。

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。在沒有特殊要求情況下，一般的高層建(構)筑物施工過程中，采用二等水準測量的觀測方法就能滿足沉降觀測的要求。在成都市錦江區婦幼保健院改建工程施工過程中就采用二等水測量的觀測方法。

各項觀測指標要求見表1、表2。

表1 變形水準觀測的視線長度、前后視距差、視線高度 m

表2 變形水準觀測的限差

1.7 沉降觀測成果整理及計算要求

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，依據正確，嚴謹有序，步步校核，結果數據有效的原則進行成果整理及計算。

2 施測程序及步驟

2.1 建立水準控制網

根據工程的特點布局、現場的環境條件制訂測量施測方案，由建設單位提供的水準控制點(或城市精密導線點)根據工程的測量施測方案和布網原則的要求建立水準控制網。要求為：

(1)一般高層建筑物周圍要布置3個以上水準點，水準點的間距不大于100 m。

(2)在場區內任何地方架設儀器至少后視到兩個水準點，并且場區內各水準點構成閉合圖形，以便閉合檢校。

(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(大于1.5 m) 根據工程特點，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圖紙設計的沉降觀測點布點圖，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，并在架設儀器站點與轉點處作好標記樁，保證各次觀測均沿統一路線。

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安穩固后及時進行。一般高層建筑物有一或數層地下結構，首次觀測應自基礎開始，在基礎的縱橫軸線上(基礎周邊)按設計好的位置埋設沉降觀測點(臨時的)，等臨時觀測點穩固好，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(比對)的基準，其精度要求非常高，施測時一般用N2或N3級精密水準儀。并且要求每個觀測點首次高程應在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直到+0.00再按規定埋設永久觀測點(為便于觀測可將永久觀測點設于+500 mm)。然后每施工一層復測一次，直至竣工。

2.4 沉降量的確定

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。

某個觀測點的每周期沉降量： △c=Hh，I—Hn，I-1，N表示某個觀測點；I表示觀測周期數(I=1，2，3……)且H1=H0。

累計沉降量： △C=∑△c(n)，n表示觀測點號。

2.5 統計表匯總

(1)根據各觀測周期平差計算的沉降量，列統計表，進行匯總。沉降記錄內容參見表3。

(2)繪制各觀測點的下沉曲線。首先建立下沉曲線坐標，橫坐標為時間坐標，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(圖1)。

圖1 沉降曲線與荷載關系

(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的反饋到有關主管部門，正確地指導施工。特別對在沉陷性較大的地基上重要建筑物的不均勻沉降的觀測顯得更為重要。

利用沉降曲線還可計算出因地基不均勻沉降引起的建筑物傾斜度：

q=│△Cm-△Cn│/Lmn

式中：△Cm、△Cn分別為m、n點的總沉降量；Lmn為m、n點的距離。

表3 沉降觀測記錄

對沉降觀測的成果分析，我們還可以找出同一地區類似結構形式建筑物影響其沉降的主要因素，指導施工單位編好施工組織設計正確指導施工大有裨益，同樣也為勘察設計單位提供寶貴的一手資料，設計出更完善的施工圖紙。

2.6 觀測中的注意事項

(1)嚴格按測量規范的要求施測。

(2)前后視觀測最好用同一水平尺。

(3)各次觀測必須按照固定的觀測路線進行。

(4)觀測時要避免陽光直射，且各觀測環境基本一致。

(5)成像清晰、穩定時再讀數。

(6)隨時觀測，隨時檢核計算，觀測時要一氣呵成。

(7)在雨季前后要聯測，檢查水準點的標高是否有變動。

(8)將各次所觀測沉降情況及時反饋有關部門，當建筑物每天(24 h)連續沉降量超過1 mm時應停止施工，會同有關部門采取應急措施。

3 探討的兩個問題

(1)確定建筑物沉降觀測精度的合理性。

由于現行規范對施工單位施工過程的沉降觀測要求不明朗，這對施工單位在建筑物沉降觀測精度選擇隨意性較大，但是精度的高低直接關系到沉降觀測成敗。對沉降觀測精度選擇既不能太高也不能太低，要合理適宜，適合工程特性的需要。既不造成無謂的浪費，也要保證觀測結果的準確性。筆者認為一般高層及重要的建(構)筑物在首次觀測過程中適用精密儀器的設備(高級水準儀、鋁合金尺等)在±0．00以上部分按二等以上水準測量方法，采用放大率倍數較大的S2或S3水準儀進行觀測，也可以測出較理想的結果。

(2)在沉降觀測過程中，沉降量與時間關系曲線不是單邊下行光滑曲線，而是起伏狀現象。這就分析原因，進行修正。

①第二次觀測出現回升，而以后各次觀測又逐漸下降。可能是首次觀測精過低，若回升超過5 mm時，第一次觀測作廢，若回升5 mm內，第二次與第一次調整標高一致。

②曲線在某點突然回升。

原因：水準點或觀測點被碰動所致且水準點碰動后標高低于碰前標高，觀測點碰后高于碰前。

處理措施：取相鄰另一觀測點的相同期間沉降量作為被碰觀測點之沉降量。

③曲線自某點起漸漸回升。

原因：一般是水準點下沉所致。

措施：確定水準點下沉值，與高級水準點符合測量，確定下沉重。

[1] GB 50026—2007工程測量規范[S]

[2] JGJ 8—2007建筑變形測量規范[S]

[3] 楊澤.高層建筑沉降觀測淺析 [J].城市建設理論研究，2012，(34)

呂文清 (1965～)，男，本科，高級工程師，主要從事施工技術管理工作。

TU433

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[定稿日期]2014-09-19