某高層建筑沉降監測及數據分析

摘要：建筑物在興建的過程中，由于外荷載的作用，改變地基原有狀態，將會引起地基和周圍地層的變形，可能會產生不均勻沉降，導致建筑物傾斜或開裂。為保證建筑物在施工、使用中的安全，為設計、施工、管理提供資料。因此對高層建筑進行沉降監測具有重要意義。

關鍵詞：沉降監測；數據分析

1 工程概述

該建筑物為科研樓，地上18層，地下1層，高度為57.6m，剪力墻結構，基礎為CFG樁+筏板。本次勘察揭露的地層中主要為第四系全新統人工堆積層、第四系上更新統沖洪積形成的含卵石粉質粘土、含卵石粉土、卵石土、粉質粘土、粉土、粉砂及昔格達組粉砂巖等。場地地下水主要為賦存于卵石層中的孔隙型潛水。地下水位埋深1.3m～3.2m。

2 沉降監測方案

沉降監測使用二等水準測量方法，使用數字水準儀。在沉降影響區域外布置3個基準點，形成沉降控制基準網。根據相關規范要求，沉降監測點應布設在建筑物的四角、大轉角處及沿外墻每10～20m處或每隔2～3根柱基上。

該建筑共布設16個監測點，沉降觀測點形成閉合水準路線，使用電子水準儀進行往返監測。當到達±0m時，進行首次觀測，在同等精度條件下，進行2次，取滿足規范要求的兩次有效觀測數據作為初始值。以后每增加2層觀測1次，封頂后每3個月觀測一次，當各點的沉降速率均小于0.02m/d時，認為建筑物整體趨于穩定，可終止觀測。本建筑物自初始觀測至整體穩定，共歷時2年4個月，共計觀測18次。

為了更為直觀的反映荷載增加和沉降量的關系，將C1～C12共計12個監測點每次累計沉降值取平均值，繪制出樓層和累計沉降量的沉降趨勢曲線。

樓層和累計沉降量的沉降趨勢曲線

3.1 整體沉降分析

通過分析左表可以得出本建筑物最大沉降點為C11 點，沉降量為 22.6mm，最小沉降點出現在 C12處，沉降量為178mm，12 個監測點平均沉降量為19.7mm。在主體結構施工期間，隨著建筑層數的增加，荷載不斷增大，沉降量不斷增大；當主體結構封頂之后荷載達到最大值，沉降量增加比較緩慢，逐漸趨于穩定。

相鄰觀測點的最大累積沉降量差為48mm，均小于0002L（L為相鄰觀測點的距離，單位為mm），符合《建筑地基基礎設計規范》（GB500072002）中的規定。表明該建筑物整體沉降均勻。

3.2 沉降與荷載關系

（1）在主體結構施工的前10層左右，由沉降趨勢曲線可知此時沉降速率最大。主要因為該施工階段施工速度較快，且屬于枯水期，地下水位有一定的下降，孔隙水壓力減小，有效應力增加，導致地基土沉降速率加快。

（2）在主體結構施工到10層至封頂，由沉降趨勢曲線可知沉降速率相較與前10層，沉降速率有一定減小，主要因為該階段進入豐水期，地下水位有一定上升，孔隙水壓力增大，土中應力減小，導致地基土中的沉降速率有減緩的趨勢。

（3）在主體封頂至沉降穩定階段，由沉降趨勢曲線可知沉降速率大大減小且趨于穩定。

該建筑物各個監測點的沉降量均隨著荷載的增加而增大，在施工初期沉降速率達到最大值，接著沉降速率有一定的減小，封頂后沉降速率減小至趨于穩定。由分析知，枯水期和豐水期由于地下水位的變幅，導致孔隙水壓力和土中有效應力的變化，影響沉降速率的大小；施工中加載速率和加荷大小也會影響到沉降速率。

4 小結

綜上所述，本文主要從沉降監測基準點和沉降監測點的布設、監測精度、監測方法等方面，總結了建筑物整體沉降規律和荷載與沉降的關系，得到幾點結論：

1）建筑物的沉降速率具有明顯的階段性。沉降速率受加荷速度和地下水影響較大。加荷速率與沉降速率基本呈正相關關系；枯水期地下水位降低，孔隙水壓力減小，有效應力增大，沉降速率有增大的趨勢；豐水期地下水位升高，孔隙水壓力增大，有效應力減小，沉降速率有減小的趨勢；

2）建筑的總沉降量與時間正相關。在建筑物施工初期總沉降量減小，隨著施工進程，總沉降量不斷增大，當主體封頂后總沉降量增大幅度很小，逐漸趨于穩定；

3）通過監測數據分析表明該建筑物基礎形式CFG樁+筏板的設計方案具有可行性。

參考文獻：

[1]陶鑄.某高層建筑物地基沉降監測與穩定性分析[J].江蘇建筑，2017（06）：70+71.

[2]高層住宅小區沉降監測與觀測數據的綜合探討[J].地質勘察測繪，2017（12）：229.

作者簡介：莊錦亮（1989），男，碩士，主要從事巖土工程的研究。