宿州学院实训大楼沉降观测方案设计与实现

戴洪宝，许继影，夏青森

(1.宿州学院环境与测绘工程学院，安徽 宿州 234000；2.宿州学院资源与土木工程学院，安徽 宿州 234000)

宿州学院实训大楼沉降观测方案设计与实现

戴洪宝1，许继影2，夏青森2

(1.宿州学院环境与测绘工程学院，安徽 宿州 234000；2.宿州学院资源与土木工程学院，安徽 宿州 234000)

目的 在建筑物的沉降测量过程中，由于受诸多因素影响，使得观测的建筑物沉降数据不够精确，以至于影响最终判断。因此，设计一套合理的观测方案成为当前沉降观测工程的研究热点。方法 以宿州学院实训大楼为研究对象，结合现场布设控制网并设计技术路线，依据精密仪器得到沉降观测数据，利用Excel等软件对数据进行分析和处理。结果 实验结果表明,宿州学院实训大楼在整个观测周期中各观测点累计沉降量的最大值为17.9 mm，累计沉降量的最小值15.6 mm，未发生引起建筑物破坏的沉降，相邻点沉降差最大值为1.8 mm，未发生明显的不均匀沉降，观测末期第112 d沉降速率最大值为0.004 mm·d-1，结合本工程地质情况综合分析，该建筑物沉降已趋于稳定。结论 实验基本完成了预期观测任务，对建筑物的安全稳定性做出了精确的判断。

建筑物；沉降观测；沉降观测网；沉降分析

0 引 言

高层建筑的荷载巨大，对地基基础及周围环境要求极高，受其他因素影响容易造成不均匀沉降，造成的后果极其严重，影响巨大。高层建筑物的沉降问题成了建筑行业及高校研究的主要课题[1-3]。

本文通过文献资料法、实验法和定量分析方法为宿州学院实训大楼设计一套沉降监测方案，应用到实际工作中，并对得到的成果进行分析，得出结论。设计工作依托于宿州学院实训大楼项目第三方监测工作，方案以大地测量技术、特殊变形测量技术为理论根据，模拟预测软件为工具，依据建筑物沉降规范设计而成。通过对该项目的监测数据进行处理、分析，得到有效的信息，为施工提供理论依据，保证施工安全有序进行。

1 沉降观测网的布设

基准点、工作基点和沉降监测点共同构成沉降监测控制网，而各测量点的布设位置对能否有效形成控制网有决定性作用。

基准点的建立应依据该工程的沉降测量实施方案和工程特点来决定。需要在建筑物的四周设置3个或4个相距在50～100 m之间能够相互透视的基点。基点的埋设位置应当稳定、牢固且不易破坏，可设在坚硬岩石和建筑物墙角处。每次观测时应复测基准点的高差，检验基点是否稳固。

监测点则应考虑建筑物的形状、大小、结构特征、地质条件、桩基形式等综合因素，一般布在建筑物具有代表性的拐角、不同地质条件以及沉降缝两侧等建筑物变形的敏感处。监测点埋设时还应考虑到施工期间和竣工后能否顺利进行监测，并注意建筑物与监测点的牢固性，使得监测点能真实地反映建筑物的沉降情况。在特殊情况下，如浇筑基础时，有需要埋设临时监测点时，应在永久监测点埋设完后，及时布置高程引导永久监测点。监测期间要检查监测点是否受到破坏，以方便进行及时修补。

对于不同地区，一般根据该地区建筑物的布局方式选择合理的控制网，建筑物稀少地区可按单一层次布设，密集地区则需要2个层次布网。还要根据精度要求设置最合理的监测环路或闭合水准路线。

在工程施测布置观测网过程中，一般将其中的4个基点埋置一定深度，剩余的放置墙上。由于测量时不可能将所有点都纳入水准线内，所以在实际测量过程中，需要选择部分稳定的观测点作为转点，然后采用中视法测定[4-6]。

2 沉降观测的技术方法及步骤

2.1 观测点、基准点布设方法

综前所述，监测点和基准点布设应满足要求，监测点设置应当能够代表建筑物变形的点；观测点的数目根据不同工程性质以及变形特性确定。

2.1.1 建筑物的沉降观测点

按规范和设计要求，建筑物沉降观测点可全部设置在立柱上，本次沉降观测点标志以设计要求和施工单位预埋的点为准，沉降观测点编号为C1、C2…C10，观测点具体位置的确定按结构设计总说明要求，沉降观测点均设在沿外墙线每10～20 m处。

2.1.2观测基准点

观测基准点分为永久基点和工作基点，永久基点埋在地基外的原状土层上，经过现场勘查并经业主单位同意后，现场埋设观测基准点，用Φ120 mm钻头成孔，灌注细石混凝土(内置通长钢筋)，端部位于稳定土层中。一般布设3个水准基点：BM1、BM2、BM3；沉降观测工作基点的编号为G1～G10。基点布设在建筑物四周，根据各测点的位置选取在稳定的地方。

在主体施工过程中，建设单位理应采取有效的措施防止施工破坏测点或掩埋。若在观测过程中观测点遭到破坏，应立刻汇报，及时在原位置重新布设，并测定初次观测值，在后期的数据处理时应考虑数据的连续性，采用原点号，且在观测结果及汇报材料中标明。

基准点布设好后应及时进行联测，基准点之间的联测不低于3次；各测点布设完成以后，需要测定初值，且要进行两次测量，经平差得到最终初始值。

2.2 观测方法、精度、频率及选用仪器

2.2.1 沉降观测

根据观测方法和精度，沉降观测使用的仪器为精密水准仪，再配合2 m(或3 m)的铟钢水准尺进行观测。

沉降观测的等级可分为三等，规范要求相邻点间高程误差应控制在±0.5 mm,相对于起算点，所有观测点的高程误差应控制在±1 mm。除此之外，一般还对外业观测另作下述要求(表1)。

表1 水准外业观测要求

注：n为测站数

2.2.2 观测频率

施工期间要根据施工进度进行全程监测，在地下室底板完成后即开始观测。施工期间的观测应当依据本工程施测方案及相关规范要求按照具体施工过程确定，在工程竣工后的第一年可相隔2～3个月观测1次，根据沉降速率曲线可加长观测时间[7-8]。

3 宿州学院实训大楼沉降观测及成果分析

宿州学院实训大楼位于宿州市教育园区，宿州学院东校区。本工程结构为地上6层，地下1层，建筑物的整体高度(室外地面至主要屋面板的板顶)为41.90 m，框架结构。本次沉降观测严格执行规范，以固定的观测人员、仪器、路线进行现场观测，保证观测的精度。

3.1 测量过程

3.1.1 测量控制网的建立

为满足测量精度的要求，同时根据场地施工情况，在远离建筑物稳定牢固区域内设置4个高程基准点形成独立闭合水准网，在基点设置完成后，按照三等水准观测的技术要求在建筑物沉降观测前进行联测，验证基点稳定性。

3.1.2 观测点布设与测量

根据变形测量规范规定和本工程设计总说明图纸要求，框架结构的建筑应在柱的基础上设置沉降观测点，点位和点数详见综合楼点位平面示意图(图1)。

图1 点位平面示意图

在沉降观测点布设完成以后，应及时、准确测量各个点的初始值，至少测量2次，取多次测量的平均值作为最终的初始值。

3.1.3 观测频率和沉降稳定标准

根据变形规范要求和本工程的特点，在施工阶段，建筑物沉降观测工作自主体结构完成±0层开始，观测频率和周期根据地基与施工现场荷载波动情况而定；在竣工后运营阶段的观测频率，则应视工程地质条件和沉降速率大小而定。对于一般工程而言，建筑物进入稳定阶段的判断依据可以由沉降观测曲线的斜率和最后100 d的沉降速率判定。

3.2 沉降观测数据及成果分析

做好前期埋点、绘制工作地形图等准备工作以后。可相隔1～2个月观测一次，节省人力资源。将采集的数据运用Excel等软件进行处理，并绘制沉降观测曲线图，汇总得出此工程内主体结构的沉降量。并绘制C1点沉降观测曲线图，如图2所示。

图2 C1点位沉降观测曲线图

由图2可知，C1点的沉降速率在2015年6月份之后十分缓慢，基本上没有发生沉降，观测末期第112 d，此点的沉降速率仅为0.004 mm·d-1，远小于0.01 mm·d-1，因此可以判定C1点位的沉降已进入稳定阶段。选择观测期第18期C1～C10建筑物观测点号的观测数据进行汇总(表2)。

表2 第18期沉降观测数据汇总表

本次沉降观测使用DiNi03高精度水准仪，外业观测时自动记录，之后利用数据连接线及相关软件传入计算机中得出有效数据。

1)通过各测量点的结果数据和最终成果分析可以看出，此次的沉降观测精度的选择满足要求；

2)DiNi03高精度水准仪检测前后精度变化值比较稳定，可以保证沉降数据的连续使用；

3)通过以上精度分析，观测成果符合有关规定要求，观测成果真实可靠。

综上所述，宿州学院实训大楼在整个观测周期中各观测点累计沉降量的最大值为17.9 mm，累计沉降量的最小值为15.6 mm，未发生引起建筑物破坏的沉降，相邻点沉降差最大值为1.8 mm，未发生明显的不均匀沉降，观测末期第112天沉降的速率最大值为0.004 mm·d-1。结合本工程地质情况综合分析，该建筑物沉降已趋于稳定。

4 结论与讨论

通过宿州学院实训大楼沉降测量的方案设计及后期沉降测量实践结果和得出的数据分析，得出以下结论：

根据本工程的地勘资料、建筑物的特性和规范要求，可在建筑物主体上布置10个观测点监测建筑物的沉降，并在建筑物四周布置4个基准点来校验和控制测量精度。

根据工程主体施工期间的观测数据可知，初期主体结构每增加一层，荷载增大，沉降加快，但随着地基土在上部荷载作用下的逐渐压实，沉降速率呈逐渐下降趋势。

根据工程封顶装修阶段的观测数据可知，由于装修阶段无较大荷载的增加且主体结构施工阶段地基得到较好的压实，建筑物此阶段的沉降量和沉降速率大幅降低。

根据工程竣工阶段的测量可知，建筑物的累计沉降达到最大值，沉降速率降到最低，建筑物趋于稳定。由各测点间的累计沉降量和相邻点沉降差可知，建筑物没有发生不均匀沉降。

[1]郭素珍.建筑物沉降观测有关问题的探讨[J].山西建筑,2009,35(11):123.

[2]龚循强,刘国祥,周秀芳.高速铁路桥墩沉降监测数据粗差探测方法研究[J].铁道建筑,2013(10):34-36.

[3]黄鹰林.建筑施工中沉降观测技术的应用分析[J].城市建筑,2013(06):90.

[4]姜海峰,王晓云.浅析高层建筑施工中沉降观测技术的应用[J].黑龙江科技信息,2011(18):328-328.

[5]王有良,唐跃刚.曲线拟合与GM(1,1)模型沉降预测及相关性分析[J].测绘科学,2008,33(03):98-99.

[6]张健雄,蒋金豹,张建霞.高层建筑沉降监测与灰色预测[J].测绘科学,2007,32(04):56-59.

[7]胡珂,熊春宝.建筑工程沉降监测若干问题的探讨[J].测绘与空间地理信息,2007,30(02):119-121.

[8]范月平.高层建筑施工中沉降观测方法研究[J].湖南工程学院学报(自然科学版),2007,17(03)：91-94.

[责任编辑：王荣荣 英文编辑：刘彦哲]

Design and Realization of Settlement Observation of Practice Building in Suzhou University

DAI Hong-bao1,XU Ji-ying2,XIA Qing-sen2

(1.School of Environment and Surveying Engineering,Suzhou University,Suzhou,Anhui 234000,China； 2.School of Resources and Civil Engineering,Suzhou University,Suzhou,Anhui 234000,China)

Objective During the process of settlement observation, inaccurate data influenced by various factors often lead to inaccurate judgment.As a result,reasonable observation scheme is becoming a hot topic of building settlement observation.Methods By taking practice building of Suzhou University as research object,engineering control network was laid out at the scene and technology pathway was designed.Data surveyed by sophisticated equipment was analyzed and processed by Excel.Results The results showed that the maximum cumulative settlement value of all observation points was 17.9 mm and minimum value 15.6 mm.Subsidence damage of building did not occur.The maximum difference in subsidence value of adjacent points was 1.8 mm and differential settlement of building did not occur.The maximum settlement rate of 112 d was 0.004 mm·d-1and the settlement of building had tended to be stable.Conclusion This experiment completed basic expectations observation and made accurate judgments on the security and stability of building.

building;settlement observation;settlement observation network;settlement analysis

国家大学生创新创业训练项目(20151039019);宿州区域发展协同创新中心开放课题(2015SZXTZXKF03)；宿州学院校级科研项目(2014YKF03)

戴洪宝(1984-)，男，安徽宿州人，助教，硕士，主要研究方向：大地测量学与测量工程。

P 196.2

B

10.3969/j.issn.1673-1492.2017.05.007

来稿日期：2016-10-12