沉降观测技术在高层建筑施工中的应用

钟鸿东

（惠州市惠城区建设工程质量检测中心　广东惠州　516001）

1　引言

沉降变形是影响高层建筑工程施工质量的重要因素之一，在高层建筑工程施工过程中进行沉降观测，能够及时有效预防建筑工程因不均匀沉降而造成的破坏，进而指导施工有序进行。因此，对高层建筑工程沉降观测进行探究具有十分重要的现实意义。

2　高层建筑沉降危害

在高层建筑施工过程中，不均匀沉降量过大，将直接导致建筑存在安全隐患，过大的不均匀沉降容易使建筑物上部结构开裂和破坏，造成建筑物渗水、下水道堵塞不顺等，引起墙体或者楼面开裂，甚至整个结构严重倾斜，影响建筑物使用，危及安全。

3　高层建筑沉降观测原则

在进行高层建筑沉降观测时，每次观测时应遵守“三定”要求，即定机、定人、定路线，以尽可能的避免人为和设备造成的误差。沉降观测的基准点和工作基点的选择和埋设必须保证稳定，被观测对象上沉降观测点的也必须保证稳定，每次观测时测站点周边环境条件也要求基本一致以避免误差过大，观测路线、观测程序及方法也要求基本一致，要按照施工测量规范的要求测量出真实可靠的原始数据。这些要求能在一定程度上使所测得的观测数据误差得以减少，保证每一次的观测结果和首次观测结果具有一定的可比性，使所测得的沉降量更接近真实沉降量。

4　高层建筑沉降观测作业过程

4.1　高层建筑沉降观测步骤

（1）建立沉降观测点，确定观测路线。基于观测区域的水准控制网，按照高层建筑沉降观测点的埋设要求，参照事先编制好的沉降观测点布置图，可确定沉降观测点的位置。接着，在水准控制点和沉降观测点之间建立相应的观测路线，将标记桩设置在仪器设站点和观测路线转折处，以保证每次观测都沿着固定的观测路线进行。

（2）依据所编制的高层建筑竖直沉降观测方案和事先确定好的观测周期进行观测。要先将沉降观测点埋设稳定，及时进行首次观测。首次观测时，通常用N2或N3级精密水准仪以满足高精度要求，首次观测要求每个测点的高程测两次后方确定。随着结构的不断增高，每增加1～3层结构应观测一次至工程竣工为止。

4.2　沉降量计算和处理

高层建筑沉降观测所测得的沉降量要按以下步骤进行计算和处理：①对每一次沉降观测得到的原始数据记录进行认真检查，仔细整理，确认正确后，进行平差计算，求出每一次观测各个观测点的高程值。再计算出各个沉降观测点的单次沉降量以及累计沉降量。依据各个沉降观测周期利用平差计算而得的沉降量，进行统计汇总。②以时间为横坐标、荷载值为上半部纵坐标、各个沉降观测周期测得的沉降量为下半部纵坐标绘制各个沉降观测点相应的沉降曲线图。

4.3　高层建筑沉降趋势预测模型

依据高层建筑沉降量统计表、沉降量等值线图以及沉降曲线图，对高层建筑沉降趋势进行预测，并将相关数据和情况及时上交相关部门，以使工程施工顺利进行。常用于高层建筑沉降趋势预测的模型有GM模型、多元线性回归模型等。

4.4　观测精度控制

观测者要想从事高层建筑的沉降观测需要符合比较高的要求，观测者必须学习与测量相关的专业知识，接收相关的技能培训，熟悉测量专业相关理论知识，熟练操作与测量专业相关的精密仪器并熟悉相应操作规程，针对不同工程的各自特点和实际情况科学合理地采取与之相适应的观测方法和程序，在观测过程中如果出现问题能够合理分析问题发生的原因，能够正确运用误差理论知识进行相应的平差计算，准确快速地按时完成每次高层建筑沉降观测任务，能科学地分析所测得的观测数据。为了能准确地反映出在荷载不断增加情况下建筑物及相应的基坑支护结构的沉降情况，根据《工程测量规范》的相关规定，所进行的测量的误差应该小于相应变形值的1/10～1/20，并且能够反映出1～2mm的变形量。一般情况下，可以根据建筑物的特性以及相关单位的要求，采用液体静力水准仪等精密水准仪器来测定沉降变化值。为了满足高层建筑沉降观测工作的精度要求，应根据建筑物的特性和建设、设计单位的要求进行选择沉降观测精度的等级。如果没有特殊的要求情况下，一般的高层建筑物施工过程中，采取二等水准测量方法，是能够满足沉降观测要求的。

4.5　高层建筑沉降观测注意事项

在高层建筑沉降观测过程中，要注意以下事项。

（1）在首次观测前要对沉降观测所用到仪器的各项性能指标进行检测和校正以保证准确。在雨季前后一段时间，要对水准点进行联测确认其标高是否有影响观测结果的变动后，方能正式进行沉降观测。

（2）要严格遵照测量规范的相应要求，对高层建筑的沉降进行观测。要安排专门的人员对高层建筑的沉降进行观测并整理所得出的结果，尽量使每次观测都在一致或相接近的条件下进行，如用同一水准尺、使用固定观测路线、观测点周边环境保持一致或相接近。

（3）在进行高层建筑沉降观测过程中，参与观测的人员要互相合作，协调工作，严谨认真，做到每一个步骤都有校核。全部的沉降观测点应争取连续一次测完，读取数据时要保证数据准确，所形成的图像清晰和稳定。

5　高层建筑工程沉降观测实例

5.1　变形观测的精度

在高层建筑工程沉降观测精度控制中，需要以观测目标为依据，观测的中误差不应超过其变形允许值的1/20《建筑变形测量规范》（JGJ8-2007）。

高层建筑物整体倾斜度α的允许值为在0.002～0.003之间，倾斜度计算方式如下。

公式（1）中，SA、SB分别指的是倾斜方向上 A，B 两点的沉降量（mm）允许差异沉降量。

在公式（2）中，α指的是建筑物整体倾斜度；ΔS指的是基础两端点的沉降差即差异沉降量（m）；L指的是基础两端点的水平距离（m）。

通过对允许差异沉降量进行计算，即可得出观测中误差，进而确定高层建筑工程沉降观测中的精度要求。

比如，某高层建筑工程高度为80m，根据现场勘查，基础宽度为15m，倾斜度α=0.002，根据上述公式，即可计算出差异沉降量△S为30mm，取差异沉降量的观测中误差取1/20·0S，即：

观测点高程中误差为：

5.2　基准点及沉降观测点的布设

对于观测基准点之间的距离，可以根据观测长度进行估算，根据二等水准观测要求，水准视线长应该控制在30m以内，单位权中误差μ为0.3mm.路线的权P为1/n，路线长度L为n60，而往返观测最弱点的偶然中误差允许为0.5mm。

由于水准观测为偶数，因此，取n=10，基准点之间的距离应该控制在600m以内。该建筑工程观测基准点布设情况如图1所示，SH为附近国家水准点；A，B，C，D点为设置的基准点。

图1　基准点及沉降观测点布设图为设置的基准点

5.3　沉降观测

5.3.1基准点的观测

在进行观测前，首先对基准点进行联测，根据环形闭合网对闭合差进行计算，并验证基准点的稳定性，要求基准点接近国家水准点进行联测。

5.3.2沉降点的观测

在沉降点观测过程中，应该将基准点作为起始点，并根据二等水准观测精度要求进行单向观测，进而形成环形闭合网，在实际观测过程中，应该尽量选择固定测站，并逐点观测，对闭合差进行计算，对各个观测点高程进行准确计算，形成观测点沉降量。

5.4　沉降成果分析

列表汇总。

该建筑工程沉降观测结果如表1所示。

表1　沉降观测成果表

通过对表1进行分析可见，该建筑工程有反弹现象，反应回弹量上的数值较小，这种现象应属正常，在观测中，观测数据没有发生较大起浮，纵观整个建筑物的沉降观测值，建筑物的沉降趋于平稳，安全可靠。

6　结语

综上所述，本文主要对沉降观测在高层建筑工程施工中的应用进行了详细探究，在高层建筑工程施工中，随着主体荷载的不断增加，主体荷载容易发生不均匀沉降问题，随着不均匀沉降量的增加，就会造成建筑工程倾斜或者产生裂缝，为了保证高层建筑工程施工安全，必须加强建筑工程沉降观测和数据处理，以此为施工质量控制提供可靠依据。

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