高層建筑物沉降量觀測分析的實踐

鄧傳軍 鄧家睿 歐陽斌

（1.江西工業工程職業技術學院，江西 萍鄉 337000；2.合肥工業大學，安徽 宣城 230000）

0 引言

在對高層建筑物進行沉降觀測及其預測的過程中，相關單位首先需要對工程概況做到全面明確，然后以此為依據，結合相應的觀測與計算方法來進行沉降觀測方案的合理制定，并做好觀測點的布設以及質量精度評價工作，最后再對具體的沉降情況進行分析。通過這樣的方式，才可以確保高層建筑物沉降觀測、預測的效果，為相應的處理措施應用提供有力支撐。本文萍鄉市某高檔小區29#樓為例，實踐沉降量的觀測和分析。

1 工程概況

本次所研究的對象是萍鄉市某高檔小區29#樓，目的是對該樓進行沉降觀測和預測。該工程的總建筑面積是24089.34 m2，包括地下1層和地上26層。根據相關規定，在該建筑工程的施工過程中，要對其沉降量進行合理的觀測與預測，其觀測等級是二級。本文主要對其進行沉降量觀測分析。

2 沉降量觀測方案

2.1 沉降量觀測方法的確定

在當今高層建筑物沉降量的觀測中，觀測方法有很多種，包括無接觸變形監測、GPS測量、攝影測量以及幾何水準測量等。其中幾何水準測量是主要的變形測量方法。該方法主要借助精密水準儀對基準點以及沉降監測點進行高程測量，再將沉降監測點的高程變化情況作為依據，對高層建筑物沉降變形情況進行分析。該方法在各種外界條件、各種變形以及各種精度要求條件下的建筑物沉降量測量中都非常適用。

2.2 沉降量觀測精度確定

沉降量測量的主要目的就是讓高層建筑物所發生的變形情況或者是所具有的變形趨勢得以切實反映，然后再以此為依據，對相應的作業方法以及質量檢驗要求加以科學確定。就目前來看，沉降量觀測精度的確定方法主要有三種：

（1）按照變形允許值對觀測精度加以科學確定。根據我國《建筑物變形測量規程》中的相關規定，對于膨脹土地基變形、局部地基沉降以及相對沉降等，其觀測誤差都應該控制在變形允許值的1/20及以內。

（2）將差異沉降量作為依據進行觀測精度的科學確定，我國的建筑設計部門對國際測量師協會聯合制定的建筑物沉降量觀測精度方面的提法進行參考之后提出，在對高層建筑物進行傾斜研究的過程中，需要將傾斜允許值的1/20用作其觀測精度標準。

（3）將水準觀測等級的具體應用作為依據進行觀測精度的科學確定，根據我國《工程測量規范》（GB50026-93）中的相關規定，每一個等級變形觀測中的高程誤差都應該和垂直位移監測網中的相應等級對應，其中：一等觀測精度是±0.3mm；二等觀測精度是±0.5mm；三等觀測精度是±1.0mm；四等觀測精度是±2.0mm[1]。基于此，在具體的精度確定過程中，相關單位和技術人員一定要根據具體的施工情況來進行科學合理的計算與確定。

2.3 沉降量觀測中誤差的確定

在本次所研究的高層建筑工程中，其相鄰柱基之間的距離（以下用L表示）是8.4m，上述的膨脹土地基變形、局部地基沉降以及相對沉降等觀測誤差都應該控制在變形允許值的1/20，在該建筑物的地基上，兩個點之間的沉降量差異應該按照以下方式來進行計算：

其中，δ代表兩個測量點之間的沉降量差異。

觀測中，將變形值的1/20選作中誤差，則有：

其中，mΔ代表觀測過程中的中誤差。

因為差異量屬于兩次的高度差，也就是Δ =h1-h2，其中，Δ代表差異量；h1代表兩個測量點第一次觀測中獲得的高度差；h2代表兩個測量點第二次觀測中獲得的高度差[2]。而兩個測量點之間的高程之差則通過以下公式來表示：

式中：

HA——測量點A的高程；

HB——測量點B的高程；

hi——通過沉降觀測所獲得的測量點A與測量點B之間的高程差。

而在沉降觀測點中，其中誤差與其他各項差值之間的關系如下：

式中：

mh——兩次高差之差的中誤差；

mH——兩個測量點高程之差的中誤差。

通過計算得出：

因此，在本次高層建筑工程沉降量觀測的過程中，觀測中誤差應該控制在0.42mm及以內。根據該精度計算結果，結合上述分析中的觀測等級評定，可將本次工程沉降量觀測中誤差的等級確定為二級，并以本次計算分析所獲得的結果作為依據，對該工程中的各個沉降點進行科學觀測。

2.4 水準基點測量精度的確定

如果站在監測網的方面進行分析，可通過以下公式表示本次高層建筑工程沉降量觀測過程中最弱點位置的高程中誤差：

式中：

m已知——兩個測量點高程之差的已知中誤差；

m觀測——兩個測量點高程之間的觀測中誤差[3]。

同時，因為每一次的沉降量觀測大多都會選擇同一個線路中的閉合水準環形線路，且經估計可知，水準環中的最弱點和水準環基點之間的最大距離是12站，按照誤差傳播定律可以得出：

其中，m0代表二等水準測量過程中的第一測站高差所具有的中誤差，其取值是0.07。

通過以上計算可進一步得出：

因此，在本次高層建筑工程沉降量觀測的過程中，其觀測精度應該控制在0.34mm及以內。根據該精度計算結果，結合上述分析中的觀測等級評定，可將本次工程中的沉降量觀測精度的等級確定為二級，并以本次計算分析所獲得的結果作為依據，對該工程中的各個沉降點進行科學觀測。

2.5 觀測周期確定

在完成了基準點以及沉降點的埋設之后，相關單位與工作人員便可開展第一次觀測。本次工程的首次沉降量觀測開始于2021年4月29日，到2022年1月16日主體封頂，期間共進行了26次沉降量觀測，歷時263d。首次觀測從1層開始，施工中每一層都進行一次觀測。

2.6 沉降觀測方法

本次工程中，對于所有的沉降量觀測點，應用的都是單程雙測站形式的觀測方法，并嚴格按照上述計算的精度以及相關規范來進行觀測。

3 觀測點布設和質量精度評價

3.1 觀測點布設

在對高層建筑工程進行沉降量觀測和預測的過程中，觀測點布設是一項關鍵內容。相關單位與觀測人員一定要根據實際情況與實際觀測需求做好觀測點的布設，包括基準點布設、沉降觀測點布設以及沉降觀測方法確定。

3.1.1 基準點布設

所謂基準點，就是沉降量觀測過程中的基本控制點，在對其進行布設的過程中，需要將《建筑變形測量規范》（JGJ/T8-2007）中的相關規定作為依據來進行布設[4]。本次主要進行了3個基準點的布設，并將城市高程系統引入，其高程點BN1的高程是115.959m，同時也定期對基準點進行了穩定性檢驗，以此來確保其穩定性和可靠性。

3.1.2 沉降觀測點布設

按照《建筑變形測量規范》（JGJ/T 8-2007）中的相關規定，在對沉降觀測點進行布設的過程中，需要使其將建筑物地基的具體變形特征加以全面反映，同時也需要將工程現場的地質情況以及建成結構特征作為依據來進行布置。另外，所有的沉降觀測點都應該在建筑工程的主要受力位置進行布設，各個點位的埋設高度一定要便于觀測，能夠長時間保存，且不會對正常施工造成不良影響。出于這些方面的考慮，本次工程中，共進行了15個觀測點的布設，這些觀測點都布設在工程的主要受力點上。圖1是本次工程沉降量觀測點布置平面示意圖。

圖1 沉降量觀測點布置平面示意圖

3.2 精度分析

（1）控制網精度分析。在本次工程沉降量觀測期間內，進行了多次的控制網復測，經復測發現，相比較前次而言，被測基準點的高程高差都處于允許范圍，由此可判定基準點十分穩定，其高程可應用原值。

（2）沉降觀測精度分析。在每一次的沉降觀測中，都按照符合路線進行觀測，在通過閉合差計算之后發現，每一個測點的中誤差都可以控制在規定范圍內。由此可見，本次觀測中的沉降觀測精度滿足規定要求。

3.3 質量檢驗

本次沉降量觀測中，主要按照“三檢制度”來進行質量檢驗。其中，一級檢查是施工小組的自主核查與校核；二級檢查是在完成了一級檢查之后，由主任工程師對其進行全面檢查，并進行審核意見的簽署；三級檢查是在經過上述檢查均合格之后，由副總工程師對其進行全面準確的評價，并進行審核意見的簽署[5]。在完成上述三級檢查都確定合格之后，再交由總工程師進行最終的沉降觀測成果檢查與驗收，驗收合格之后再交由甲方驗收。

在本次工程沉降量觀測預測之后，將所有的結果都通過上述流程進行了質量檢驗，且經層層檢驗之后確定為質量合格。

4 沉降分析

在通過上述方法和流程對本次所研究的高層建筑物進行沉降量觀測和預測之后，獲得的觀測結果如表1所示。

表1 本次高層建筑工程沉降量觀測結果

在每一次沉降觀測中，建筑主體均保持正常。經26次觀測發現，該觀測段的累計沉降量最大值是4.38mm，與規定的200mm以下要求相符。由此可見，該高層建筑的總體沉降量均勻，與規范要求完全相符。

5 結束語

綜上所述，在高層建筑物沉降量觀測中，相關單位一定要做好觀測方案的設計，并通過合理的技術措施來進行觀測。通過這樣的方式，才可以獲得準確的觀測結果，實現建筑沉降與變形情況的及時獲悉，使其得到及時有效的處理，最大限度地確保高層建筑的質量與安全。