高層建筑物主體沉降觀測研究

常巧梅

（山西工程職業(yè)學(xué)院，山西 太原 030009）

在施工期間以及建成運營后很長一段時期內(nèi)，建筑物變形難以避免。變形量在一定的范圍之內(nèi)是正?，F(xiàn)象，然而，變形量一旦超出某個限值，就會威脅到建筑物的安全。因此，在建筑物施工、運營期間，只有嚴(yán)格對建筑物進(jìn)行安全監(jiān)測，及時掌握變形情況，發(fā)現(xiàn)問題，采取措施，才能確保建筑物從施工階段到運營階段都安全有效。

1 工程項目概況

該工程項目位于太原市萬柏林區(qū)和平南路以西，西中環(huán)路以東，光華街以南，大井峪街以北。本工程項目受委托對32號樓進(jìn)行主體沉降觀測。32號樓地上12層，地下2層，主樓結(jié)構(gòu)形式為剪力墻結(jié)構(gòu)形式。地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為乙級。32號樓于2019年6月10日封頂。

高層建筑物主體沉降觀測是建筑物變形監(jiān)測的一種。此次高層建筑物主體沉降觀測工作于2018年10月5日開始，至2021年4月20日結(jié)束。期間測區(qū)布設(shè)3個基準(zhǔn)點，基準(zhǔn)網(wǎng)每6個月聯(lián)測一次，共聯(lián)測4次；32號樓布設(shè)沉降觀測點8個，觀測10次。

2 已有資料和作業(yè)依據(jù)、技術(shù)指標(biāo)

此次觀測工作依據(jù)《某項目B5組團(tuán)主體沉降觀測布點圖》進(jìn)行沉降觀測點（即監(jiān)測點）的布設(shè)，沿用《某項目B5組團(tuán)基坑監(jiān)測布點圖》的基準(zhǔn)點作為該工程項目的基準(zhǔn)點。此次觀測工作采用的作業(yè)依據(jù)有GB 50026-2007《工程測量規(guī)范》、JGJ 8-2016《建筑變形測量規(guī)范》、GB/T 24356-2009《測繪成果質(zhì)量檢查與驗收》、CHT 1028-2012《變形測量成果質(zhì)量檢驗技術(shù)規(guī)程》以及已經(jīng)審批通過的《某項目B5組團(tuán)主體沉降觀測方案》。

此次觀測工作的沉降觀測基準(zhǔn)網(wǎng)的觀測等級為二等，測站觀測高差中誤差為±0.5 mm；沉降觀測網(wǎng)的等級為二等，測站觀測高差中誤差為±0.5 mm。高程系采用獨立高程系。

3 基準(zhǔn)點布設(shè)與測量

3.1 高程基準(zhǔn)網(wǎng)布設(shè)

根據(jù)已審批的《某項目B5組團(tuán)主體沉降觀測方案》中的高程基準(zhǔn)點布設(shè)要求，對之前的基坑監(jiān)測基準(zhǔn)點聯(lián)測數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定性分析，基準(zhǔn)點在基坑監(jiān)測過程中沉降量最大為1.3 mm，基準(zhǔn)點處于穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)該工程項目的沉降觀測（監(jiān)測）需要，沿用基坑監(jiān)測期間布設(shè)的基準(zhǔn)點J1~J3（見圖1）。

圖1 基準(zhǔn)點布設(shè)圖

3.2 高程基準(zhǔn)網(wǎng)聯(lián)測

根據(jù)該工程項目的特點，由于沒有已知高程點作為起始依據(jù)，因此建立獨立水準(zhǔn)控制網(wǎng)，采用獨立高程系。此次觀測工作使用經(jīng)檢定合格的天寶電子水準(zhǔn)儀DiNi03和一對2 m銦鋼尺，采用閉合水準(zhǔn)路線進(jìn)行聯(lián)測。以基準(zhǔn)點J1為起始點（J1點假設(shè)高程為800.000 00 m），按照二等水準(zhǔn)測量方法，采用閉合環(huán)法與J2、J3進(jìn)行聯(lián)測，首次觀測兩次，在外業(yè)測量數(shù)據(jù)符合技術(shù)要求后，用AdjustLevel水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件分別計算出J2、J3基準(zhǔn)點的高程。相關(guān)指標(biāo)符合表2、表3的技術(shù)要求?；鶞?zhǔn)網(wǎng)布設(shè)成環(huán)形網(wǎng)，等基準(zhǔn)點標(biāo)石埋設(shè)穩(wěn)定之后，再進(jìn)行二等水準(zhǔn)測量，相關(guān)指標(biāo)采用JGJ 8-2016《建筑變形測量規(guī)范》中的要求。

表2 數(shù)字水準(zhǔn)儀觀測技術(shù)要求

表3 水準(zhǔn)觀測限差技術(shù)要求 （mm）

在沉降觀測期間，對基準(zhǔn)網(wǎng)做了4次復(fù)測，復(fù)測日期及其結(jié)果見表4。

表4 基準(zhǔn)網(wǎng)復(fù)測日期及其結(jié)果

判斷基準(zhǔn)點穩(wěn)定的高差差值限差計算公式為

式中：n為兩個基準(zhǔn)點之間的觀測測站數(shù)；μ為對應(yīng)精度等級的測站觀測高差中誤差，mm，在該工程項目中μ=0.5 mm。

表5 基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性分析表

根據(jù)此次觀測工作的復(fù)測數(shù)據(jù)與上次測量數(shù)據(jù)之間的差值，利用組合比較的方式，對基準(zhǔn)點的穩(wěn)定性進(jìn)行分析和判斷，可知所有水準(zhǔn)測量基準(zhǔn)點在觀測期間均穩(wěn)定可靠，未發(fā)現(xiàn)任何失穩(wěn)現(xiàn)象。

3.3 沉降觀測點布設(shè)與測量

此次觀測工作于2018年11月5日進(jìn)行沉降觀測點布設(shè)。根據(jù)該工程項目的特點，此次觀測工作的沉降觀測點布設(shè)依據(jù)已審批過的《某項目B5組團(tuán)主體沉降觀測方案》進(jìn)行布設(shè)，32號樓布設(shè)8個沉降觀測點。圖2為沉降觀測點布設(shè)圖。

圖2 沉降觀測點布設(shè)圖

從2018年11月25日開始進(jìn)行沉降觀測，相關(guān)指標(biāo)采用JGJ 8-2016《建筑變形測量規(guī)范》中的要求。本次沉降觀測按照二等水準(zhǔn)測量的觀測方法進(jìn)行施測，將沉降觀測點與基準(zhǔn)點聯(lián)測，組成閉合水準(zhǔn)路線進(jìn)行觀測，相關(guān)技術(shù)要求同表2、表3。

3.4 數(shù)據(jù)處理與沉降觀測頻率

每次外業(yè)觀測工作結(jié)束，將儀器中的外業(yè)采集數(shù)據(jù)下載到計算機(jī)，采用AdjustLevel水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件進(jìn)行平差，算出各點的高程及誤差，平差后后的沉降觀測點測站觀測高差中誤差均在±0.5 mm范圍內(nèi)，數(shù)據(jù)合格。將沉降觀測點平差后的高程填寫在《沉降觀測成果表》中，計算此次觀測工作的沉降量及累計沉降量，并填寫沉降觀測日期和施工情況等資料。本次沉降量計算公式為

式中：Hi-1為上次測量高程；Hi為本次測量高程。累計沉降量計算公式為

高程基準(zhǔn)點與沉降觀測點布設(shè)完成即可開始進(jìn)行首次觀測，首次觀測要求連續(xù)兩次獨立觀測，并取觀測結(jié)果的平均值作為變形測量的初始值。2018年11月25日進(jìn)行首次觀測，施工期間要求主樓體每施工3層觀測1次，封頂之后第1年每3個月觀測1次，已觀測5次。

4 沉降觀測數(shù)據(jù)分析

沉降觀測數(shù)據(jù)顯示，在主體施工階段，隨著施工樓層增加和荷載量加大，各沉降觀測點的累計沉降量也持續(xù)增加；而在主體裝修階段，沉降速率相對于主體施工階段沉降速率有所減小，累計沉降量增幅也隨之變緩。32號樓沉降觀測穩(wěn)定性分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表6；表7為32號樓傾斜統(tǒng)計。

表6 32號樓沉降觀測穩(wěn)定性分析數(shù)據(jù)統(tǒng)計

表7 32號樓傾斜統(tǒng)計

32號樓累計沉降量最大點為2號點，累計沉降量為16.46 mm，在此階段觀測過程中未發(fā)現(xiàn)異常沉降。

32號樓沉降觀測點變形范圍滿足JGJ 8-2016《建筑變形測量規(guī)范》中“最后100 d的沉降速率小于0.01~0.04 mm/d”的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)。

32號樓1-4點對沉降觀測高差為2.09 mm，5-8點對沉降觀測高差為1.18 mm，變形范圍均滿足JGJ 8-2016《建筑變形測量規(guī)范》中建筑的地基變形允許值中規(guī)定的相鄰柱基沉降觀測高差允許值0.002L1（即102.4 mm）；4-5點對沉降觀測高差為0.32 mm，1-8點對沉降觀測高差為1.23 mm，變形范圍均滿足JGJ 8-2016《建筑變形測量規(guī)范》中建筑的地基變形允許值中規(guī)定的相鄰柱基沉降觀測高差允許值0.002L2（即30.8 mm）。32號樓時間-沉降量-荷載曲線見圖3。32號樓建筑物傾斜率最大為0.080‰，傾斜率符合JGJ 8-2016《建筑變形測量規(guī)范》規(guī)定的允許值2.5‰。

圖3 32號樓時間-沉降量-荷載曲線圖

5 結(jié)束語

經(jīng)過對該工程項目B5組團(tuán)32號樓主體兩年的沉降觀測、數(shù)據(jù)總結(jié)分析，結(jié)果顯示，該建筑物在施工、裝修裝飾、運營期間，相鄰點的沉降觀測高差、累計沉降量、傾斜率均未發(fā)現(xiàn)異常，最后100 d沉降速率達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。綜合判斷可知，該工程項目所有建筑物已進(jìn)入穩(wěn)定沉降階段。