高層建筑沉降觀測及數據分析

盧建利

（山東省魯南地質工程勘察院,山東 兗州 272100）

1 引言

隨著城區節約集約用地的要求，為了充分利用空間，高層建筑越來越多。然而，在施工運營過程中，受到載荷增加、基礎變形、地下水水位下降、地質構造不均勻等因素的影響，建筑物會產生沉降。若建筑物沉降超限或發生不均勻沉降，會影響正常使用甚至威脅建筑物的安全。因此，必須加強高層建筑沉降觀測工作。本文通過對某小區高層建筑沉降觀測的實例，探討如何做好沉降觀測工作。

2 沉降觀測技術設計

2.1 工程概況

某居民小區，共計建設8座高層建筑，層高16-20層不等，為了確保建筑物在施工、使用階段的安全，受甲方委托，開展沉降監測工作。

2.2 執行的規范

本次沉降觀測工作主要執行GB50026-2007《工程測量規范》、JBJ8-2007《建筑變形測量規程》、CJJ8-2011《城市測量規范》、GB12897-2006《國家一、二等水準測量規范》等規范規程，同時需要嚴格按照經過甲方審議的技術設計書進行觀測。

2.3 觀測方案及技術要求

2.3.1 建筑變形測量等級

根據建筑物的性質、設計要求和規范要求，該項目適用中等精度要求的建筑物沉降觀測，外業觀測應采用二等水準測量。

2.3.2 檢測儀器設備工作狀況

該項目沉降觀測中水準儀采用天寶Dini03電子水準儀及其配套的銦瓦條尺，電子水準儀及水準尺均經過計量機構鑒定，同時對水準儀的i角進行了檢測，滿足規范的要求。

2.3.3 水準控制網及沉降觀測點的布設

本項目共計布設三個基準點，基準點布設在項目區范圍以外無變形、點位穩固的區域，基準點之間采用一等水準方法聯測，檢驗其穩定性和可靠性。同時布設三個工作基點，布設工作基點時充分考慮沉降觀測的需要、點位穩定性。為了真實的反映建筑物的沉降情況，沉降監測點布設在建筑物的承重柱（墻）上及建筑物的拐角處，且相鄰沉降觀測點間距以l5～30m為宜。沉降監測點的布設要充分考慮考慮裝飾、施工等因素，避免遭到破壞，另外在沉降觀測點上方設置保護設施，避免重物砸到發生變形而得不到準確的沉降量。

2.3.4 沉降觀測要求

沉降觀測過程中嚴格執行GB12897-2006《國家一、二等水準測量規范》的測量要求，堅持 “三固定”原則，即觀測儀器及配套銦瓦條尺固定、觀測人員固定、觀測路線及順序固定。盡量減少觀測誤差的不定性，使沉降觀測成果具有統一的趨向性，保證各期沉降觀測成果與首次觀測的結果可比性更一致，使沉降量更真實準確。

根據甲方要求，沉降監測分為兩期，第一期為建筑施工開始至封頂結束，共計進行了5次沉降觀測；第二期為主體竣工后至沉降穩定，共進行了5次觀測。自2013年l1月～2015年1月該項目共進行了兩期10次觀測，順利完成沉降觀測任務，為工程施工提供了科學準確的沉降數據。

2.3.5 沉降觀測時應注意的問題

（1）及時進行水準儀i角檢測，i角直接影響沉降觀測的精度，i角越大，觀測精度越低，沉降觀測前、觀測中及觀測后需要進行i角檢測；（2）嚴格執行規范的各項觀測要求，規范中規定的觀測要求可以盡可能的減小誤差，按照要求進行觀測可以保證沉降監測的精度；（3）測量時需要注意外界環境對沉降觀測的影響，施工震動、風力、光照對沉降觀測的影響較大，需要選擇合適的觀測時間和方案，減小外界環境對沉降監測的影響。

3 沉降監測數據處理與分析

電子水準儀自動存儲觀測數據，觀測結束后，及時對數據進行傳輸及備份，并進行檢查和驗算，沉降觀測各項限差符合要求后進行平差計算，并進行水準標尺長度、溫度誤差改正，正常水準面不平行改正，引力改正，重力異常改正，水準路線閉合差改正。

該項目次沉降測量共布設二級水準測量布設3條附合路線、11條閉合路線，經過計算，所有路線閉合差均滿足二等水準測量的限差要求，其中最大閉合差為-1.2mm，該路線允許閉合差±3.7mm，小于限差的1/2，可以滿足JBJ8-2007《建筑變形測量規程》的精度要求。

可以采用時間-沉降量曲線圖、等沉降曲線圖、沉降量三維模型來反映沉降情況，判斷是否存在不均勻沉降，更加直觀的表現沉降量；也可以使用灰色模型、時間序列模型、神經網絡模型、雙曲線模型、指數模型等進行沉降預測，預測未來一段時間的沉降量，更好的進行數據分析，從而指導施工，合理安排觀測計劃。

4 結論

對該小區的高層建筑進行沉降觀測，得到了翔實的沉降數據，從而結合載荷、地下水位變化、施工等信息對建筑物的穩定性和安全性做出判斷，確保施工安全，防止事故的發生。分析沉降觀測數據時，可以充分利用時間-沉降量曲線圖、等沉降曲線圖、沉降量三維模型來挖掘數據的規律，做出合理、準確的評估。同時，在觀測數據的基礎上，可以采用灰色模型、時間序列模型、神經網絡模型、雙曲線模型等進行沉降預測，對未來的沉降量作出判斷，確定未來的觀測時間和停止觀測的時間。由于建筑物設計、地質條件等不同因素的影響，沉降觀測方法以及數據分析要根據不同項目的特點靈活選擇，運用合適數據分析方法對沉降序列進行分析，能夠獲得準確、有效的沉降信息。

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