沉降觀測技術(shù)在高層建筑施工中的應(yīng)用分析

張敏

（甘肅一安建設(shè)科技集團(tuán)有限公司，甘肅蘭州 730000）

0 引言

沉降觀測作為高層建筑工程安全保障核心環(huán)節(jié)，嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)工作細(xì)節(jié)才能實(shí)時掌握建筑層數(shù)以及荷載增長對建筑沉降量的影響幅度，并在此基礎(chǔ)上制定科學(xué)有效預(yù)控措施，從源頭上避免因不正常沉降所導(dǎo)致安全事故。高層建筑對地基實(shí)際承載力要求較高，這就使得沉降觀測技術(shù)在工程建設(shè)中具有重要地位。

1 高層建筑工程施工隊(duì)沉降觀測技術(shù)應(yīng)用要求

1.1 編制專項(xiàng)施工方案

從施工實(shí)際角度分析，科學(xué)完善的沉降觀測施工專項(xiàng)方案是后續(xù)施工各環(huán)節(jié)有序推進(jìn)的重要保障，工作人員應(yīng)在對施工區(qū)域勘察報(bào)告、建筑設(shè)計(jì)等級等信息進(jìn)行綜合考量基礎(chǔ)上提出精準(zhǔn)的水準(zhǔn)基點(diǎn)、觀測點(diǎn)布局方案，細(xì)化分解方案并將其落實(shí)到個人，切實(shí)保障施工目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。

1.2 觀測點(diǎn)設(shè)計(jì)要求

觀測點(diǎn)布局是保障沉降觀測精準(zhǔn)性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通常建筑設(shè)計(jì)圖紙會結(jié)合實(shí)際情況標(biāo)識觀測點(diǎn)，在圖紙未標(biāo)識觀測點(diǎn)情況下需要技術(shù)人員依照縱橫對稱原則在建筑四周、大轉(zhuǎn)角等部分布設(shè)觀測點(diǎn)，外墻相鄰點(diǎn)位需保障觀測點(diǎn)距離在15m～25m區(qū)間范圍內(nèi)，確保觀測點(diǎn)分布均勻性[1]。

沉降觀測點(diǎn)埋設(shè)過程中，施工人員需要首先在相應(yīng)結(jié)構(gòu)墻內(nèi)預(yù)埋鋼板，待建筑結(jié)構(gòu)施工結(jié)束后拆除鋼板并將觀測點(diǎn)設(shè)置在相應(yīng)位置上，觀測點(diǎn)布設(shè)過程中應(yīng)與外墻裝飾材料相適應(yīng)并保障其外露情況，沉降點(diǎn)具體樣式如圖1所示。

圖1 沉降點(diǎn)實(shí)際樣式

2 案例概述

為深入探究高層建筑工程施工中沉降觀測技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)，本文研究中選取實(shí)際案例進(jìn)行詳細(xì)說明。案例工程為某市新建住宅小區(qū)，作為開發(fā)商重點(diǎn)工程，其總用地面積以及總建筑面積分別達(dá)到91262.7m2以及155312.55m2，工程容積率為2.41。案例工程中建筑設(shè)計(jì)抗震設(shè)防類別以及烈度分別為丙類以及6度。案例工程建設(shè)過程中，項(xiàng)目管理人員充分認(rèn)識到沉降觀測工作重要性，并聘請專業(yè)人員對工程12 棟高層建筑進(jìn)行全面沉降觀測，并取得合格觀測成果。

3 高層建筑沉降觀測工作開展要點(diǎn)

3.1 觀測基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)

從工程建設(shè)實(shí)際角度分析，高層建筑沉降監(jiān)測工作開展需要依托合適高程基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行，其實(shí)際布設(shè)過程中一方面要保證基準(zhǔn)點(diǎn)可靠性、可用性以及便捷性，另一方面還應(yīng)充分避免客觀因素影響基準(zhǔn)點(diǎn)，所有基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)在基坑開挖、地面沉降以及震動區(qū)影響范圍外進(jìn)行埋設(shè)，埋深則應(yīng)滿足二等水準(zhǔn)測量標(biāo)準(zhǔn)。案例工程中，施工設(shè)計(jì)將工程細(xì)分為六個項(xiàng)目部，各項(xiàng)目部之間以圍墻分割封閉，由此觀測人員在實(shí)際工作中結(jié)合實(shí)際場地以及通視條件共埋設(shè)6個高程基準(zhǔn)點(diǎn)，并保證所有基準(zhǔn)點(diǎn)中至少有兩個點(diǎn)位相通視，同時各水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測構(gòu)成閉合圖形以方便后續(xù)核驗(yàn)。

3.2 沉降觀測點(diǎn)布設(shè)

案例工程開展中，施工人員依照設(shè)計(jì)圖紙中柱網(wǎng)平面布置圖對沉降觀測點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)，其位置主要分布在建筑主體四角、大轉(zhuǎn)角、外墻周邊等重要位置，施工檢測中共設(shè)置觀測點(diǎn)位113 個，觀測點(diǎn)標(biāo)志采用勾型螺絲，實(shí)際布置中使其錐尖向上，尖頭距建筑墻面以及標(biāo)準(zhǔn)地面分別在5cm 以及0.5m 左右。同時施工人員還對觀測點(diǎn)正上方3.5m 以及周邊2m 范圍進(jìn)行清理，確保無影響觀測的障礙物。

3.3 觀測人員專業(yè)素質(zhì)要求

在項(xiàng)目開始之前，觀測人員對儀器設(shè)備操作要點(diǎn)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)，保證觀測程序精確無誤。在第一次觀察之前，對所用的儀器進(jìn)行檢查和修正，并在3～6個月內(nèi)對儀器進(jìn)行一次檢查。在觀察期間，觀察人員與立尺人員之間做到協(xié)調(diào)配合、仔細(xì)認(rèn)真，充分落實(shí)步步有限差、結(jié)果有校驗(yàn)的工作原則。原始監(jiān)測數(shù)據(jù)以及成果平差由2 名以上工作人員共同完成并進(jìn)行檢查，切實(shí)保障監(jiān)測結(jié)果計(jì)算穩(wěn)定性，在實(shí)際觀測中嚴(yán)格遵循“五定”的工作方針，即觀測基準(zhǔn)點(diǎn)和被觀測建筑物的沉陷觀測點(diǎn)的穩(wěn)定性；所需的測量儀必須是靜止的（采用日本SDL30M 數(shù)碼水準(zhǔn)計(jì)和2公尺的鋼鐵標(biāo)尺）；觀測路線，測量范圍，程序和方法固定不變；在觀察中，周圍的環(huán)境狀況是不變的，應(yīng)盡量避開直接照射，確保各個觀測環(huán)境都是相同的；圖像清晰穩(wěn)定時再進(jìn)行數(shù)據(jù)儲存；要時刻觀察，一氣呵成完成監(jiān)測工作。在降水季節(jié)前后進(jìn)行聯(lián)合測試，以檢測水平點(diǎn)是否發(fā)生了改變，從而使測量結(jié)果的不確定性最小；保證了每次反復(fù)和首次的對比，從而使觀察到的數(shù)據(jù)更為逼真，與實(shí)際情況更為貼近。每次觀察到的塌陷應(yīng)及時上報(bào)，24 小時之內(nèi)如果建筑出現(xiàn)連續(xù)塌陷1毫米以上，則應(yīng)立即終止施工。

3.4 觀測時間方案設(shè)計(jì)

從工程實(shí)踐的觀點(diǎn)來看，對高層建筑物的沉陷監(jiān)測工作存在著時間要素的限制，特別是首次測量必須在規(guī)定時間范圍內(nèi)完成，如果不及時進(jìn)行，將會極大地削弱建筑物的沉降觀測初始資料的價值。其他各期的重復(fù)測試，要視項(xiàng)目進(jìn)度而定，不能遺漏或補(bǔ)充，案例工程中沉降觀測作業(yè)以建筑物樓層升高頻率為周期，工程建設(shè)完成后以三、六月為周期再次觀測。

3.5 沉降觀測方法設(shè)計(jì)

案例工程沉陷觀測等級為二級，二等水準(zhǔn)觀測，要求每公里水準(zhǔn)測量偶然誤差M△≤1mm，中偏差M小于等于2mm，使用日本SDL30M 高精度數(shù)碼水準(zhǔn)儀，閉合環(huán)觀測，以1 號觀測點(diǎn)為起點(diǎn)，假設(shè)高程為100 米，選取一條固定的水平線，在線路觀察的每一處，將六個高程參考點(diǎn)連接為水平閉合環(huán)，進(jìn)行2 次水平閉合環(huán)的平差，并根據(jù)兩次水平觀測結(jié)果，求出六個高程參考點(diǎn)的高差，計(jì)算六個基準(zhǔn)點(diǎn)高程，在一個月后再次采用相同的方法，再次進(jìn)行取中數(shù)的計(jì)算，從四次觀察的結(jié)果來看，環(huán)線封閉差最小值為0.28mm，最大值為0.37mm，均滿足規(guī)定限差要求，且限差達(dá)到最低水平，由此最終所取基準(zhǔn)點(diǎn)精度較高。

沉降觀測點(diǎn)采用水平封閉環(huán)法進(jìn)行，觀測時按一定路徑進(jìn)行，同時在觀測時將兩個以上的參照點(diǎn)與沉降觀測點(diǎn)連接在一起，形成水平閉合環(huán)。每一次觀測均以同一高程基準(zhǔn)點(diǎn)為起點(diǎn)，采用相同的標(biāo)尺，嚴(yán)格設(shè)置沉降觀測點(diǎn)，并對定點(diǎn)位置進(jìn)行固定，偶數(shù)站關(guān)閉；這種方法可以有效地克服測量結(jié)果中測量結(jié)果的誤差[2]。前、后視距離由SDL30M 數(shù)碼水準(zhǔn)計(jì)自動讀出，前、后視距離的測量精度在1cm 以內(nèi)、視野高度超過0.3m、視野長度在3m-50m 范圍內(nèi)、前后視距≤2m、前后視距累計(jì)偏差≤3.0m，反復(fù)測量3 次以上，以平均值作為最終結(jié)果。共進(jìn)行了20次測量，其中最大的是1.94mm，最小的是0.01mm，在觀測點(diǎn)位高差中有0.5mm 的偏差，施工前省計(jì)量科學(xué)研究院對該儀器進(jìn)行了校準(zhǔn)，并通過省計(jì)量科學(xué)研究院的檢驗(yàn)，最終檢定結(jié)果為合格。

4 總結(jié)

綜上所述，沉降觀測對高層建筑施工質(zhì)量管理具有重要作用，案例工程中利用沉降觀測技術(shù)對建筑沉降情況進(jìn)行長達(dá)一年左右的觀測，最終結(jié)果確定建筑滿足穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，有效避免因不正常沉降導(dǎo)致的質(zhì)量隱患存在以及事故發(fā)生。