高層建構筑物沉降觀測關鍵技術應用研究

向東　楊樂虹

摘? 要：文章以某高層建（構）筑物為例，詳細闡述了建筑物沉降觀測的方案設計、監測實施、數據分析、監測報告等關鍵技術的應用研究，以期為建（構）筑物的沉降觀測工作實施提供一定的參考。

關鍵詞：建筑物;沉降觀測;監測報告;應用研究

中圖分類號：TU433? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）08-0182-03

Abstract： Taking a high-rise building as an example， this paper expounds in detail the application and research of the key technologies of building settlement observation， such as scheme design， monitoring implementation， data analysis， monitoring report and so on， in order to provide some reference for the implementation of settlement observation of buildings （structures）.

Keywords： building; settlement observation; monitoring report; application research

引言

隨著社會對高層建筑物的安全性要求不斷提高，建筑物沉降觀測也越來越被重視，因此，根據建筑物的情況設計一個合理的建筑物沉降觀測技術方案尤為重要[1]。準確和可靠的觀測成果能夠保證建筑物的施工和運營的安全[2]。雖然變形監測分為水平位移和垂直位移，但涉及高層建筑物的主要是垂直位移，即建筑物的沉降觀測。

1 方案設計

1.1 基本技術要求

工作開始前，應收集建（構）筑物及周圍相關的地質資料，針對建筑物的特點、測區條件以及任務要求，設計沉降觀測方案，包括監測網點布設，監測等級、監測周期（確保每期的觀測要求相同）、項目預警值以及儀器設備的確定，監測實施等。

1.2 監測等級及精度

變形監測的等級及精度要求決定于建筑物設計時確定的變形允許值大小，只有建（構）筑物的沉降值不超過變形允許值，才能確保工程的安全。變形監測中的觀測值中誤差應小于變形允許值的1/10～1/20，而建筑物的設計一般都要求變形允許值，但也有例外。因此，我們要嚴格執行《建筑變形測量規范》（JGJ 8-2016），高層建（構）筑物沉降觀測的變形測量級別為二級，觀測點測站高差中誤差為0.5mm。

1.3 監測網點布設

1.3.1 變形監測網點

（1）基準點，是變形監測的基準，必須布設在變形影響區域外且穩固可靠的位置。

（2）工作基點，是能直接測定觀測點的控制點，在一個周期內應保持穩定，可選在便于使用且穩固的位置。

（3）變形監測點，布設在建（構）筑物的基礎結構等能反映變形特征的敏感位置，觀測標志采用隱蔽式沉降觀測標志。

1.3.2 監測基準網

監測（高程）基準網由基準點和工作基點組成，每半年要復測一次。當對監測成果的可靠性產生懷疑時，應及時檢核基準網。高程基準網，采用二級（等）水準測量方法觀測，布設成內部閉合環。

1.3.3 變形監測網

變形監測網由部分基準點、工作基點和變形觀測點組成。變形觀測點要布設在各建（構）筑物變形比較敏感的部位。

1.4 監測周期確定

監測周期的確定應根據建（構）筑物的沉降特征、沉降速率、觀測精度及外界影響因素等綜合確定。監測過程中，建（構）筑物發生顯著變化時，應及時增加觀測次數。

2 變形監測實施

2.1 技術路線

利用已有測繪成果資料或在測區內選取高程基準點，水準網聯測進行二級（等）水準測量建立高程基準網，然后利用精密水準儀（LeicaDNA03電子水準儀）通過測量各變形監測點的高差等觀測值來測定變形，從而完成對工作基點、變形觀測點的周期性觀測。

2.2 高程基準網測量

2.2.1 高程基準點的埋設

本文以某高層建筑物的沉降觀測為例，在高層建筑物區域外、位置穩定、易于長期保存的區域埋設4個高程基準點和工作基點，埋設的基準點應該易于安裝標尺，便于進行水準測量。

2.2.2 水準觀測

（1）水準觀測按照二級水準測量的觀測方式，有關技術要求應符合表1、2的規定：

（2）水準記錄采用儀器內置的專業水準記錄軟件，實現電子記錄。

（3）外業觀測要求。二級水準的觀測方法按照二等水準的觀測方法，各測段均進行往返測，返測與往測觀測順序相反。往測時：奇數站為后-前-前-后順序、偶數站為前-后-后-前順序;返測時：奇數站為前-后-后-前順序、偶數站為后-前-前-后順序。

一般觀測要求按照規范執行。如果在各期監測過程中發現的相鄰監測點之間的高差變動大、附近建筑物基礎、墻體等出現裂縫等情況，應做好巡查記錄，立即向甲方報告情況，及時采取相應措施。

2.2.3 基準點高程計算

（1）因觀測區域范圍較小，計算時在觀測的測段高差中不加入任何改正，取各次觀測平均值。

（2）利用已有成果或選擇一個基準點作為起算數據，用平差易2005軟件錄入水準測量觀測數據進行平差計算，得到各基準點高程。

2.3 變形監測點測量

2.3.1 變形觀測點的埋設要求

（1）變形觀測點應布置在便于觀測和長期保存的位置。

（2）變形觀測點的埋設：主要建（構）筑物的每個敏感位置均布設一個沉降觀測點，標志埋設在主要建（構）筑物墻體內，標心采用長150mm×20mm的圓鋼制作而成，外露50-70mm。

（3）甲方需協助乙方完成工作基點和變形監測點的設置安裝工作，同時保證工作基點和變形監測點不能被破壞，還應保證乙方的監測人員順利進入現場以及工作時的安全。

2.3.2 監測點觀測方法

高層建筑物監測點觀測按二級變形測量的精度要求施測，觀測要求與“2.2高程基準網測量”一致。

沉降觀測點采用LeicaDNA03型電子水準儀，配合條碼尺，采用水準測量方法進行外業觀測作業。水準路線以高程基準點作為起始點，經各沉降觀測點，回到原高程基準點，組成閉合環。測站的觀測在本站各項限差不超限時，繼續下一站觀測。對水準數據進行平差處理，獲得各監測點的高程值。某高層建筑物的成果數據見表3。

3 監測數據處理與分析

3.1 觀測數據處理

每期變形觀測結束后，剔除有粗差的觀測數據，檢查作為起算點的基準點穩固情況，確保觀測數據、起算點準確無誤。采用嚴密的平差計算方法，對獲取的觀測數據進行平差處理，再計算各種變形量。利用變形量數據，進行變形分析，也可建立變形模型，對引起變形的原因做出分析和解釋，對變形的發展趨勢進行預估。

3.2 監測資料分析

（1）作圖分析，將觀測數據按時間順序繪制成過程線。

（2）統計分析，用統計方法計算各觀測物理量，分析觀測物理量的變化規律、周期性、相關性和發展趨勢。

（3）對比分析。將監測網的周期觀測數據、觀測成果進行匯總，然后用Excel處理，計算監測點的高程，將每次觀測數據與上次觀測數據、首次觀測數據對比，以及周期間的疊合分析，得到各監測點的垂直沉降值，繪制沉降值曲線圖，以便更好的反映各期下沉情況，對其進行相關分析，確定變形過程和趨勢[3]。圖1是某高層建筑物的沉降值數據以及沉降值曲線圖。

4 監測報告

監測報告是反映建筑物沉降觀測結論性的報告，對建筑物的施工及運營安全具有實際指導意義。

監測報告主要有項目的工程概況、技術標準、采用基準、監測項目、監測等級及精度、監測方法、監測成果質量評價、各監測項目的變形監測成果、結論與建議。其中，結論與建議是監測報告中最重要的一環，本文中建筑物沉降觀測的結論可以如下描述：

由各期變形監測數據成果可知：

在4月15日-12月1日的監測過程中，所有變形監測點最后100d最大沉降速率：0.017mm/d。

由上述數據可知，所有監測項目的變形監測點最后100d的最大沉降速率均小于0.04mm/d。根據《建筑變形測量規范》（JGJ 8-2016）中“建筑沉降達到穩定狀態可由沉降量與時間關系曲線判定。當最后100d的最大沉降速率小于0.04mm/d時，可認為已達到穩定狀態”[4]。因此，經判定得出結論：該高層建筑物變形監測點的變形（沉降）已達到穩定狀態。

5 結束語

本文闡述了在高層建（構）筑物沉降觀測中的方案設計、監測實施、數據分析、監測報告等關鍵技術應用研究，已在多個項目中實際應用，以其為沉降觀測工作實施提供一定的參考。

參考文獻：

[1]李秀峰.高層建筑物沉降觀測技術及工程應用結果分析[J].城市勘測，2019（2）：168-169.

[2]胡濤.高層建筑沉降觀測技術應用[J].測繪與空間地理信息，2017（11）：198-200.

[3]王貴滿.基于Surfer與Grapher的沉降觀測繪圖分析[J].測繪與空間地理信息，2018（3）：159-162.

[4]JGJ 8-2016.建筑變形測量規范[S].北京：中華人民共和國住房和城鄉建設部，2016.