建筑物沉降觀測的關鍵技術與數據分析
——以碧桂園鳳凰城建筑物沉降觀測為例

李豐

(天津市勘察院，天津 300191)

1 引 言

隨著經濟建設的高速發展，各種復雜而大型的工程建筑物如高層建筑、高鐵、地鐵日益增多，建筑物沉降觀測的重要性和必要性更加突出[1]。建筑物沉降觀測有利于了解建設過程或使用過程中建筑物的變形情況，確保建筑物安全正常使用。通過分析沉降觀測數據，可以對建筑物不均勻沉降及時預警，避免造成建筑物主體結構的破壞[2]。本文結合工程實例，介紹了建筑物沉降觀測的關鍵技術和觀測數據的處理與分析。

2 沉降觀測的關鍵技術

2.1 高程控制網點的布設

(1)高程控制網點的布設

高程控制網點的布設分為基準點布設和工作基點布設。基準點是測量控制點，特點是位置固定、穩固可靠，因此基準點一般深埋在變形區域以外或者穩固的基巖上，并需長期保存；工作基點是埋設在變形點附近，可以直接觀測變形點的測量控制點，工作基點在測量的過程中也需要保持穩定，工作基準點數可根據需要設置。基準點和工作基準點應聯測建立結點網或閉合環[3]。

(2)高程控制網的精度指標

各等級水準觀測的視線長度、前后視距差、視線高度應符合表1[4]。

水準觀測的視線長度、前后視距差、視線高度 表1

2.2 觀測點的布設

觀測點是直接布設在變形體上能反映建筑及地基變形特征的地方，如變形體的角點、轉折點、柱基上[5]。觀測點的作用是測量變形體的變形值，因此其數量應根據地質構造、周邊環境、支護形式、建筑結構和建筑物荷載等情況來確定。點位埋設合理，就可以得到全面、準確的沉降觀測結果。

2.3 觀測周期

觀測周期應綜合考慮地質構造、周邊環境、變形體特點、精度要求和變形趨勢等因素，并在觀測的過程中根據實際情況適當調整[6]。觀測過程中，若出現基礎周圍大范圍積水、長時間降大雨、地面荷載驟增或驟減等情況，應及時增加觀測次數。通過繪制沉降量與觀測時間趨勢圖、累積沉降量與觀測時間趨勢圖得到沉降量、沉降速率的變化趨勢，通過多項式擬合等數理分析可以得出建筑沉降的穩定程度。

3 工程實例

3.1 工程概況

本項目位于碧桂園鳳凰城內，本次沉降觀測對象為6～9號樓，其中6～8號樓層高為32層，9號樓層高為25層。建筑物采用樁基礎，框架剪力墻結構。本工程共完成了24次沉降觀測工作，于2015年10月7日進場監測至2018年3月13日，歷時889天。

3.2 主要方案設計

(1)基準點布設

根據本項工程的實際情況，在場地外圍穩定處深埋3個基準點，編號BM1～BM3，在便于直接觀測變形點的位置埋設3個工作基準點，編號G1～G3。基準點和工作基準點應聯測建立結點網或閉合環。基準點埋設示意圖如圖1所示。

圖1 基準點埋設示意圖

(2)觀測點布設

沉降觀測點按設計要求布設在便于觀測、能正確反映待測建筑物沉降情況且不易受碰撞破壞的承力柱或剪力墻上，根據各棟建筑物特點，按照沉降觀測項目的設計要求，均勻布設各觀測點，觀測點數量、編號及觀測次數如表2所示。

觀測標志采用圓鋼制作，埋設在建筑物主體的關鍵部位和特征部位，沉降觀測標志埋設示意圖如圖2所示。

觀測點數量、編號及觀測次數 表2

(3)沉降觀測

項目于2015年10月7日進場監測至2018年3月13日，歷時889天，布設47個觀測點，進行90次觀測。觀測采用精密水準儀和銦鋼尺，觀測時固定儀器和人員。沉降觀測采用獨立高程系統，按《建筑變形測量規范》JGJ8-2016中的二等水準測量要求進行觀測。每條水準路線由水準基點、轉點、沉降監測點組成，布設成閉合環線或附合路線。第一次施測時，前后視距用皮尺測量后做好標志，作為每次監測時的固定站點，采用后、前、前、后測站觀測順序[7]。各棟建筑沉降觀測點平面布置如圖3所示。

圖3沉降觀測點平面布置圖

3.3 數據分析

本項觀測工作采用精密儀器，按較高等級水準測量的技術要求施測，資料準確，能夠正確反映各棟樓的沉降情況。測點累計沉降量、沉降差及沉降速率數據如表3所示。

測點累計沉降量、沉降差及沉降速率數據 表3

表3中累計沉降量、沉降差及沉降速率均以最后一次觀測數據作為統計對象。其中累計沉降量最大值、最小值分別取絕對值的最大值和最小值。沉降差為最后一次觀測單棟樓累計沉降量最大測點與累計沉降量最小測點間沉降差。沉降速率為最后一次觀測周期沉降變化最大測點的沉降速率。

從表3可得出大樓各測點累計沉降量均在 1 mm～4 mm之間，測點的沉降差也較小，所有測點的累計沉降量、沉降差均未超出基礎沉降量、沉降差允許值[8]。從沉降速率上分析，各棟建筑物測點最后一次觀測周期沉降速率絕對值最大為 0.004 mm/d，滿足《建筑變形測量規范》JGJ8-2016中關于判斷建筑物是否進入穩定狀態的沉降速率要求(最后一次觀測周期平均沉降速率小于 0.01 mm/d～ 0.04 mm/d)[9]。

從沉降量曲線圖(圖4)也可以看出，在觀測期間各測點曲線較為平緩，沉降量小且較為均勻。

圖4沉降觀測點平面布置圖

根據以上沉降量、沉降差、沉降速率和沉降量曲線圖四個方面分析可以判斷沉降觀測的結果正常。總的來說，住宅6號～9號樓沉降觀測項目在觀測期間無異常情況，已進入沉降穩定期。

4 結 語

建筑物沉降觀測是很多高層建筑需要面對的問題。在不同的地理環境下，僅僅采用一種沉降量分析方法很難滿足現代復雜建筑的沉降觀測工作需要，必須采用合適的沉降觀測技術，運用數理統計方法等綜合措施。本文對建筑物沉降觀測的關鍵技術和觀測數據的處理與分析進行了介紹，并以鳳凰城項目建筑物沉降觀測為例，提出了一種沉降觀測方案及結果分析方法，得到了比較可靠的建筑物沉降觀測數據，有效地檢驗了建筑物沉降觀測方法和結果的合理性，為其他高層建筑物沉降觀測提高理論和實踐參考。