高层建筑沉降监测技术方法研究

叶昱酉

(成都理工大学 四川 成都 610059)

沉降监测与控制是公路工程、铁道工程、隧道工程以及工民建工程中确保施工安全与工程质量的重要手段。近年来，城市中高层建筑日益增多。高层建筑在施工期间，随主体荷载的增加，势必造成主体不规则下沉，其局部不均匀沉降可能导致建筑物发生倾斜或裂缝。为了确保建筑物的正常施工、安全性及正常使用寿命，对高层建筑进行沉降监测和变形趋势预测具有重要意义。

一、沉降基准点和工作基点的布设

沉降基准点位置的精确性、合理性会影响沉降监测中每阶段和最终得到变形量数值真实性，所以沉降基准点的埋设位置至关重要。其应埋设在工程所在变形区的外侧，且不易受到周围其他外界条件影响而导致点位稍有变动的地方。如果在实际工作中，综合考虑各方面影响因素后布设的基准点到所测建筑的距离很远，可以再布设工作基点以顺利完成沉降监测。为保证观测数据的精确性，需要隔一定时间对基准点进行复测，以检查点位的稳定性。

二、沉降监测点的布设

对建筑物进行沉降监测，沉降监测点应该布设在通过监测能灵敏反应建筑物和地基变形量的某些特征点上，点位可按下列情况进行布设：(1)如设于建筑物外，则可设置在建筑物的四个角落、大角、沿外墙每2或3根圆柱形地基或沿外墙10米至20米的长度范围内。(2)如果测区建筑物有核心筒，则其四角仍需布设；(3)例如，在勘察区域内有裂缝和沉降缝，或者后浇带或埋深较大的地基，或者部分基础是人工基础的一部分是天然基础，或者有一个不同的建筑结构，还是有填充和挖掘的边界，上述要点都需要部署监测点；(4)如果建筑物为框架结构，则需要沿竖直和水平轴线或每个或部分的桩基布置；(5)如果监测建筑物的底部是圆顶底座或箱形底座，则应将其放置在建筑物的地板上或靠近底座和中间位置的四个角落；(6)如果测区有高低层建筑或者有新旧建筑，均需布设监测点；(7)如果建筑物的宽度超过15米，或者如果建筑物处于复杂的地形区域，并且延伸的土壤面积小于15米，则将内墙的点设置在承重内舱壁的中心和建筑物地板的中心必须设置监控点；(8)若建筑物附近有放置重物的地方，或者有受外界震动会发生显著影响现象的部位，均需布设监测点。

三、沉降基准点、工作基点、监测点保护及意外情况处理

观察建筑物的安置通常需要很长时间并且可以持续数年。如果部署参考点和工作点的稳定性存在问题，则启动数据将会出错;如果沉降观测如果该点损坏或破坏，沉降观测数据将被中断。这些情况会影响结算监测的准确性。因此，必须保护所有结算参考点，工作基点和观测点。

(一)沉降基准点、工作基点和观测点的保护措施

(1)甲方措施：相对于乙方而言，甲方必须首先将沉降基准点、工作基点和观测点点位的安全保护放在首位，需要编写正式文件，发放到乙方，以示重要性。如果甲方有任何损坏基准点、工作基点和观察点的可能性，甲方应立即与乙方联系，研究并确定基准点的保护方法。

(2)乙方措施：乙方需要制定赏罚分明的制度，同时要对安排的施工人员普及一些重要的常识，提高安全教育水平，加强施工人员的素质，严禁人为损坏或者破坏沉降基准点、工作基点和观测点的点位标志。乙方需要与甲方密切合作，坚决支持甲方，本项目沉降观测点均布设在1#号楼、2#号楼、3#号楼一楼承重墙、柱上，沉降观测标志露出墙面的长度和其埋设深度，还有其保护办法必须在施工前和甲方协商好，既要方便测量又不能影响所监测建筑物的美观，若有必要的话，可以在埋设变形监测点处设立标志牌。

(二)意外情况的处理

(1)在准备进行沉降观测之前，应在现场确定沉降参考点，工作基点和观测点的安全状况。若是发现其中有点位遭到损坏或者破坏，必须在正式开始沉降监测前根据实地和埋设点位图纸补好点位。如果沉降监测过程中某个观测点位被破坏，表示监测数据中断，那么在补好点位以后，必须进行更多的观察，以确保监测工作的完整性和沉降观测数据的准确性。

(2)沉降监测完毕后，对获取的数据进行分析，对于中断点来说，为了减弱其对整体数据计算处理的影响，其近似沉降量可以取其周围相邻点位的平均沉降量。

四、沉降观测方法及精度要求理

在沉降观测技术设计中，建议采用物位测量方法进行高程控制测量和沉降观测。当使用数字水准仪进行沉降观测时，两个读数之间的差值不设置限差，在相同的规模上，两次测量所测得的高度差的差异与基辅测得的高度差的差异相同。

五、沉降观测设备和人员投入

(一)仪器、设备情况

(1)该仪器需满足每公里往返测量高差≤0.5mm的误差，DSZ05型电子精密水准仪一套，配套铟瓦水准尺一对，仪器和水准尺子使用前需要进行检定，检定结果必须合格。(2)电脑一台，沉降分析系统软件一套；(3)记录本、笔等辅助工具，制作基准点、工作基点、监测点标志的用品，例如冲击钻，填料等。

(二)施工组织

为了保证顺利完成本工程的沉降监测工作，需要组织有大量测量经验的专业人员形成一个测量技术小组，负责研究施工技术、应对沉降监测过程中发生的问题。具体的施工监测要求如下：(1)固定主要观测人员；(2)固定观测仪器、标尺及有关附件；(3)保持观测路线和观测方法不变，露天作业部门应保持观测时间不变；(4)每次观察前30分钟，需要晾仪器和标尺。在建站时，必须使用遮阳伞遮阳；(5)为了提高监测精度，前后视的标尺到测量仪器的距离要尽可能相等；(6)应尽量在较短时间内完成一个周期的观测；(7)在不同时间观测时，不改变需要维护的测量设备和观测设备，观测网络，观测路径，观测方法。

六、沉降观测周期

沉降监测的基础中心最终沉降量预警值为40mm，最大值为50 mm，差异沉降满足规范要求。如果测区受到外部因素的影响，或者观测点的沉降测量结果异常，即当沉降或隆升超过规定的极限或变化不正常时，应及时对沉降基准点、工作基点、监测点的稳定性进行研究，增加监测数量，扩大检测范围。对于沉降观测，高层建筑主体应在施工期各层次观察一次，主屋顶封顶后一年内一次，每三个月一次;并在主屋顶封顶后每六个月进行一次。目的是测量每个阶段建筑主体的沉降情况。

七、沉降观测成果处理

每周期观测结束后，应及时对观测资料进行整理，需要对监测得到的数据平差，可以利用平差软件，比如清华山维、平差易等或者利用理论知识手算，来给出变形参数值以及变形参数精度的评定。需要计算沉降和沉降率，制定沉降观测表，绘制时间-沉降曲线，等沉降曲线，记录沉降观测技术总结，并报告沉降分析。如果处理后的结果超出沉降预警值40mm，则意味着所测建筑物沉降有风险，需要继续对数据进一步分析，分析造成不安全的原因，同时需要增加监测频率。

八、结论

工程建构筑物沉降观测的具体方法，应根据建构筑物的结构特点、用途、使用情况、观测目的、要求的观测精度、周围的环境以及所拥有的仪器设备条件等因素来考虑选定合适的观测方法。设计沉降观测方案时应综合考虑各种测量方法的应用，有时可能只需用一种方法，有时可能要用二种或多种方法，互相取长补短。