郑常庄新村二期沉降观测分析研究

王宏涛，王 羽

(北京市勘察设计研究院有限公司，北京100038)

一、引 言

近些年来，我国的建设事业发展迅速，沉降观测的测量工作也就随之显得愈发重要。沉降观测就是通过对设置在建筑物上有代表性的观测点进行定期重复观测，得到大量的野外观测数据，对这些原始数据进行整理分析，求得其在两个观测周期间的变化量［1］。实践表明，通过沉降观测，可以了解建筑物的沉降速度，并提出预报，以便采取相应的措施，避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝，减少因非预计沉降带来的损失。

二、郑常庄新村二期沉降观测

1．工程概况

郑常庄新村二期位于丰台区岳各庄北路与梅市口路之间，总用地面积48 623．2 m2，建筑面积约为145 870 m2;二期由8栋多层或高层及2个独立车库组成，本文的沉降观测仅涉及其中1#、2#、4#、5#、6#、7#、8#楼，各楼设计情况见表1。

表1 各楼设计情况表

2．工程目的和任务

根据设计条件，该工程由于结构、地基基础设计的复杂性，整体建筑物对地基变形的敏感性，根据相关的规范要求，为满足沉降分析及结构设计的需要，应对本工程进行建筑物整体沉降变形观测，根据各阶段的观测结果及时指导建筑物结构施工，为设计者提供结构设计修改依据。

3．观测设备和精度要求

由有国家检定资质的单位对仪器设备进行定期的检定，检定证书加盖检定单位公章，并在检定的有效期内使用。

主要观测设备为蔡司Dini 12精密电子水准仪及配套条码铟钢带尺，设计每千米水准测量高差中数偶然中误差为±0．3 mm，可满足一等测量精度的要求，具有现场数据自动采集与内业平差处理一体化的特点。

按照国家二等水准测量标准及技术要求进行实测，环路闭合差限值为±0．25。

4．水准基点的设立

本次工程水准基点数量为3个;型式为2个带套管深埋式，1个永久建筑式;为了保证观测系统的准确性，本工程采用的深埋式水准基点采用30型勘探钻机开孔至地下20 m左右，然后将内、外管下至孔内，并使带有水准标志的内管管底嵌入稳定地层，最后在外管外侧投入填料进行固定。深埋式水准基点的型式如图1所示。

图1 深埋式水准基点的型式

1)位置:根据现场条件、场地使用性质、地下埋藏物情况、长期保存条件等，由建设单位与我院共同选定。

2)保护:钻机钻孔埋设后，由建设单位出资委托施工单位按照我院提供的图纸砌井、加盖加以保护，并清理现场，施工单位不得在其上堆放物品，以保证水准基点随时正常使用。水准基点保护井如图2所示。

图2 水准基点保护井

3)水准基点联测:按照国家一等水准测量的标准及技术要求进行，其精度严格要求每千米高差中数的中误差不得大于0．5 mm，沉降观测点按照不低于国家二等水准测量的标准及技术要求进行，每千米高差中数的中误差不得大于1．0 mm。每次对观测点的高程测量均采用环路方式进行，并以设在附近深埋式水准基点为观测基点(一般不采用浅埋基点)，以确保成果的可靠性。各类观测将严格按照科学的程序和规范要求进行，即:观测人员固定、观测仪器固定，观测路线与前一次基本一致，并在基本相同的环境和条件下工作［2］。

5．沉降观测点

1)观测点平面布置原则:观测点的布置将根据建筑物的大小、结构特点、荷重分布以及地基土层的组合变化等因素综合确定［3］。

2)观测点的竖向位置:为了准确全面地获取建筑物的沉降变形数据，我院将采用2个阶段进行观测，即当建筑物基础底板施工完毕，先在基础底板上安设临时性的地面钉式观测点，进行建筑物的前期沉降观测;当基础底板进行地面装修前，为了有利于变形观测点的保护和建筑物使用方便，同时兼顾建筑物结构的美观性等，在地下2或1层结构墙或柱上(地面以上0．3～0．4 m)将安设永久性的墙面式观测点，进行建筑物的永久性沉降观测。

3)观测点的数量:按照上述布点原则，本工程共布设沉降观测点97个，其中1#楼16个、2#楼10个、4#楼10个、5#楼17个、6#楼16个、7#楼10个、8#楼18个，6#楼观测点如图3所示。

图3 6#楼观测点布设平面图

4)安设方法:根据观测点的直径，使用相应的钻头，在地面或墙、柱上打孔，然后用手锤将观测点打入孔洞内，永久式墙面观测点挂特制标识牌。

5)观测点的保护:观测点布设后，由我院向建设单位提供观测点平面布置图，以便建设单位随时掌握各个观测点沉降情况，并通知施工单位、使用单位对观测点加以保护。永久式墙面观测点及标示牌如图4所示。

图4 永久式墙面观测点及标示牌

6．观测时机及观测总次数

施工阶段及建筑物使用阶段的沉降观测一方面直接反映建筑物施工期间的性状，指导施工单位和设计单位及时选择后浇带的浇筑时机，同时也可以为设计和施工单位调整结构设计和施工工序等提供必要依据。另一方面也是对结构设计、岩土工程勘察等分析结果的验证，是对建筑物的使用性能的评价依据。

除了在施工期间对建筑物自身的沉降变形情况进行及时了解外，更应考虑到在建筑使用期间可能对建筑沉降变形产生影响的因素，如地下水位上升及周边市政或建筑工程施工等，因此本工程在使用阶段应进行较长期的观测。具体设计见表2。

表2 1#、6#、7#楼观测时机(含42点)

7．沉降观测结果的一元线性回归分析

1)沉降分析应注意以下原则:①沉降点相邻两观测周期平差值的变化小于沉降观测中误差的2倍，即认为该点未发生沉降;②根据观测数据变化时间上的持续判别，及相邻两观测数据相差甚微，并为超出极限误差范围，但数据的大小趋势却很明显，始终上升或下降，则说明已经发生了变化［4］。

2)现选取6#楼C4观测点的某些代表性的沉降观测数据作回归分析，见表3，C4观测点沉降曲线如图5所示。

表3 沉降观测数据表

图5 C4观测点沉降曲线

根据观测结果作图分析，从C4点沉降量与时间的关系可对其进行一元线性回归分析，从而预测大楼以后的下沉情况，其方程为

式中，y为沉降量，单位为cm;x为时间，单位为d。

由于受各种随机因素的影响，沉降量与时间并不是严格符合上式，故有

按最小二乘估计原则，即在∑ε2i=min条件下可求得a、b的估值，法方程式为

根据上述一元线性回归分析理论，结合监测数据，计算出观测点中有代表性的各点的沉降方程，并在置信水平a=0．01时检验y与x是否线性相关。即计算

利用计算的相关系数r与临界表中的ra比较，如果r≥ra，则认为y与x在置信水平a下线性相关显著，其回归有效。

下面列出C4沉降点的回归方程，并检验x、y的相关性，计算结果见表4，其中X代表观测累积时间，单位为d;Y代表观测累积实测沉降量，单位为cm。方程的相关系数r大于ra(查表知ra=0．959);故沉降观测点回归有效。表5中分别列出了观测值和回归模型的计算值，以进行对照。

表4 C4点回归方程计算表

表5 C4观测点的观测值和回归模型的计算值

8．6#楼观测结论

1)6#楼的累积沉降量为:0．805～1．105 cm;平均沉降量分别为:0．932 cm。

2)6#楼平均沉降速率为:1．745 mm/100 d。未满足有关规范规定的基本稳定标准(不大于1．0 mm/100 d)，仍应按照观测方案及有关规范的规定，继续进行建筑物使用阶段的观测。

3)测点最大闭合差为+0．145 cm，联测基点最大闭合差为+0．145 cm，均满足规范要求的精度。

三、结束语

建筑物沉降观测是一项长期又精细的工作，其观测周期长，测量精度要求高，在现场观测要严格按照相关规范要求进行。通过观测和数据成果的处理，可得出建筑物的沉降结论和规律，即可对建筑物的安全等问题起到预报、作用。只有这样，建筑物的沉降观测才能起到应有警示作用，方能为建筑物的安全提供可靠的依据并正确的指导施工并为设计者提供准确的设计参数。

［1］ 李青岳，陈永奇．工程测量学［M］．北京:测绘出版社，2008．

［2］ GB/T 12898—2009国家一、二等水准测量规范［S］．北京:中国标准出版社，2009．

［3］ JGJ 8—2007建筑变形测量规范［S］．北京:中国建筑工业出版社，2008．

［4］ 龙永清，吴玉林，陈建兵，等．高层建筑物沉降监测数据综合分析的几种方法［J］．西北大学学报:自然科学版，2007，37(4):670-674．