建筑物沉降观测的方法与实施

褚春英

[摘要]结合实践，分析建筑物的沉降原因和现行变形监测规范后，给出确定沉降观测等级以及沉降观测基准网点及沉降观测点布设、观测方法、周期和频率等方案进行探讨，总结沉降观测资料处理、安全性分析、变形预报的过程与方法。

[关键词]高层建筑物 沉降观测 基准点 周期和频率 安全性分析

中图分类号：TU19文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0310095－01

一、前言

随着城乡建设飞速发展，建筑物特别是高层建筑物雨后春笋般丛立在城市之中，为确保建筑物结构安全和安全运营，对建筑物进行变形监测尤为重要。根据本人多年来进行沉降监测的实际经验，本文着重对建筑物沉降监测的有关问题进行探讨。

二、建筑物的沉降原因

土具有可松性，在自然状态下的土经开挖后，其体积因松散而增加。施工中经回填压实，仍不能恢复原来的密实度。随着建筑物的施工进展，其上荷载不断增加，地基土慢慢被压缩，就引起了建筑物的沉降。由于地下施工振动、地下水反弹等原因，也能引起建筑物的沉降。

三、基准点的选择和布设

建筑物的沉降量是相对基准点而言的，而沉降的速度是决定沉降观测是否终止的关键因素，因此要求基准点非常稳固和便于保存，并且布设在沉降区域以外，每一个测区的基准点至少3个，一般情况下，基准点距监测建筑物应大于建筑物基础最大宽度的2倍。基准点埋设尽量避开交通干道、水源地、松散填土、滑坡地段和重型机械振动区。基准点根据实际情况采用深埋标志或浅埋标志。深埋包括双金属管水准基点标石和钢管水准基点标石，一般应用于精度要求高的项目中，但造价高；浅埋一般为混凝土标石、岩层标石、墙上标石（最好是长久建筑物），在实际工作中应用广泛。基准点布设趋于稳定后，进行基准网联测，基准网应定期复测，周期应为3个月-6个月。如果遇到天气异常、数据异常等特殊情况要及时复测。

四、沉降点的选择和布设

沉降观测点的布设是沉降观测工作中一个重要的环节，沉降观测点布设的优劣不仅直接影响到观测数据能否反映出建筑物的整体沉降趋势和局部沉降特征，而且影响工作效率。沉降观测点的数目和位置与建筑物大小、荷载基础类形和地质条件有关。沉降观测点本身应牢固，要确保点位安全，能长久保存。应埋设在建筑物四角、大转角处，外墙每隔15m左右布设一点。框贺结构的建筑物、承重柱或每个隔2-3个柱基上布设观测点，沉降缝两侧及不同结构的分界处两侧布设观测点。观测点标志上部为突出的半球形状，并涂防锈漆。如图标志的半球形状，与柱身或墙体保持一定距离，保证在点位上能垂直立尺，有良好通视条件，标志在墙体外的部分一般稍微上扬，切忌下垂。点位布设应避开观测的障碍物。

五、沉降观测等级及精度确定

制定观测精度取决于变形的大小、速度以及观测目的，基本要求是精确反映实际变形程度或变形趋势，一般观测值中误差不应超过变形允许值的1/20-1/10。

不同类型的建筑物，变形观测的精度要求差别较大，即使同一建筑物不同部位的精度要求也不同，普通高层建筑物要求观测工作能反映出2mm的沉降量，因此观测点高程的精度应在±1mm以内，国内对高层建筑物整体倾斜α的允许值为0.002-0.003，倾斜α=△D/H（△D为倾斜值、H为建筑物高度），允许沉降量△S=△D/HL（L基础宽度）。只要算出允许沉降量，根据实际观测中误差应为允许值△S的1/20-1/10的原则，就可以算出沉降量的观测点误差，从而确定出沉降观测精度，由此可见和本人对实际工作的理解，一般60m以上的建筑物，采用二等水准的技术要求进行，60m以下的建筑物采用三等水准的技术要求进行。

六、观测的周期和频率

变形观测的周期和频率应根据建筑物的工程进度、地基、地质情况及荷载增加速度而决定，工程施工阶段的观测应随施工进度及时进行。在建筑物基础底部完成后开始观测，观测次数和时间视载荷增加情况而定，一般增加二层观测一次，如遇工程停工时应在停工时和重新开始各观测一次。停工期间一个月左右观测一次。工程荷载量大幅增加，周围大量挖方及恶劣天气以后，均应及时观测和增加观测次数。工程施工初期观测次数要稍多一些，以每次沉降量在5-10mm以内为限，否则要增加观测次数，直至趋于稳定为止。

当建筑物出现沉降量较大、裂缝等险情时应连续观测，直到变形减缓趋于稳定为止。若沉降速度小于0.04mm/期时

就可以为已进入稳定阶段。

七、沉降观测工作方法

沉降观测时应注意以下几点：

1．观测应在成像清晰稳定的时间内进行，应避开恶劣天气。

2．尽量在不转站的情况下测出各观测点的高程。

3．视距一般不应超过50m，前、后视距尽量相等，减少i角剩余误差。

4．前后视距要用同一根钢尺，减少基底误差。

5．初次观测非常重要，要进行2-3次，确保初值的准确性。

6．工作前要对仪器按照规范要求进行检验，检查校正i角，并定期检定。

7．测站的位置应避开有危险的地方，避开振动源，如无法避开，振动源应暂停工作。

在实际工作中应符合测量规范有关要求以外还应做到三固定原则，即固定观测人员、固定使用仪器、固定观测路线，同时工作之前检测基准点。

八、提交成果

沉降观测提交成果包括资料处理，安全性分析和变形趋势预报分析三部分：

（一）资料处理

1．资料处理主要是分析原始观测资料的可靠性，减少观测值的误差，检查原始记录，计算是否正确，精度是否符合要求，误差分配是否合理。绘制每个观测点的沉降曲线图。

2．通过对监测点实际工作沉降曲线图的分析，判断建筑物安全或不安全，运营是否正常。现对经常出现的情况进行分析讨论。

（1）所有观测点曲线中间某点突然回升，这种情况极有可能是基准点或者观测点被碰动。如果基准点被碰动，改用其他基准点观测，并对基准网进行复核，复核后若发现观测点被碰动则另布设新点。（2）所有曲线自某点渐渐回升，有可能是基准点不稳定，预防措施是布设基准点时应保证点的稳定性，纠正错误的方法是复核基准网，改正观测点的高程。（3）曲线波浪起伏，这种情况在观测的后期经常出现，这是建筑物的沉降趋于稳定，测量误差大于沉降量，可以对测量数据进行分析，从某一观测开始，将曲线改为水平线。

（二）安全性分析

其主要目的是分析修正后的观测成果，寻找变形规律，进而对建筑物的变形原因作出解释并发出变形预报，对建筑物的安全性作出正确判断。

（三）变形趋势预报

确定建筑物沉降的原因，方法有统计分析法，确定函数法。统计分析法主要是基于实测资料将沉降值随机量建立预测模型，确定函数法主要是结合建筑物及其地基的实际工作状态计算出荷载作用下的变形场，然后与实测值进行优化拟合，以求得调整参数，从而建立变形确定性模型。

九、结束语

建筑物的沉降观测耗时长，精度要求高，是一项艰巨而又细致的基础性工作。高层建筑物越来越多地出现在地平线上，做好这些高层建筑物的沉降观测工作，及时地指导施工，准确提供建筑物的沉降趋势分析，确保建筑物的安全运营，是我们测量人员义不容辞的责任。