关于建筑物沉降观测的一些建议

2021-03-30梁胜林

建材与装饰 2021年16期

梁胜林

（广西壮族自治区建筑工程质量检测中心有限公司，广西南宁 530005）

0 引言

受地质结构、基础形式、建筑物自身荷载等诸多的因素的影响，建筑物施工、使用期间常会发生沉降问题，严重影响建筑物使用的安全性、耐久性，威胁居民的生命与财产安全。为了提高建筑物沉降问题的观测精度，应加强对先进观测技术与设备的应用，合理选用沉降观测方法，采取针对性措施解决建筑物沉降问题，提高建筑工程的安全性。

1 工程概况

本次沉降观测的工程项目为新中保税智慧园项目A、B地块1#、2#、3#仓库及倒班楼，其中，仓库采用钢结构，倒班楼为4层混泥土框架架构。在本次沉降观测工作中，主要进行倒班楼沉降观测（工程测量）。具体测量过程中，根据沉降监测数据可以看出，整栋楼出现东西方向不均匀下沉，6轴以西部分出现严重下沉，尤其是1轴数值沉降值出现报警（设计累计报警值为100mm），东西方向有明显倾斜（西底东高）。

2 建筑物沉降原因分析

导致建筑物出现沉降问题的原因主要有三点：①建筑沉降形变。由于受到使用功能、平面布局等因素的限制，建筑物不同部位的荷载分布状况存在不均匀的特点，在受到结构自身荷载、人为荷载等因素的影响下，建筑容易发生沉降变形问题。如果建筑物的沉降形变量在可控范围内，且不超过规范的允许值，通常将其称为合理沉降形变，此类沉降问题不会对建筑的稳定性、安全性产生影响；②施工误差沉降。在开展建筑项目施工工作时，如果施工流程不规范、施工工艺不合理、材料质量不达标，都将导致施工误差沉降问题的发生。施工误差的存在，将造成建筑出现严重的沉降与形变，甚至威胁建筑结构的正常使用，降低建筑的整体稳定性与安全性；③地基基础沉降。随着高层建筑数量的不断增多，地基基础的深度越来越大。在受到施工现场地质条件、水文分布、土壤特性等因素的影响下，地基所处的不同土层将受到压缩，进而产生不均匀的沉降与变形。为避免上述问题的发生，在开展施工工作之前，要加强对施工现场地质水文情况的勘察与分析，并根据勘察结果做好建筑结构设计，必要时采取地基加固等相关措施，增强地基处理效果，避免沉降变形等问题的发生。在本次的沉降观测工作中，通过对下沉原因做出分析之后，发现倒班楼所处区域原为山丘地貌，后为建筑弃土场，回填土深度约15~20m。约4年之后，由建设单位在此建设新项目，工程采用强夯方式，独立基础未进行打桩，进而导致沉降问题的发生。在2020年12月，通过对倒班楼进行加固处理，且把下沉严重区域进行抬升，后续监测数据反映，沉降数值比较均匀，沉降速率未超报警。

3 沉降观测的基本要求

开展建筑沉降观测期间，应严格遵循“五定原则”，确保观测时间、观测点埋设以及观测设备与人员的选取满足观测要求。①五定原则”主要是指观测环境与条件要确定，观测人员与队伍要稳定，观测设备、观测点的位置选择要合理，观测流程与方法要固定；②在观测时间方面，首次沉降观测的数据会作为后期观测的原始数据，为了确保整体观测资料的准确性首次观测必须严格按照既定的时间进行，后续的观测也需要坚持较为稳定的间隔周期；③合理选择沉降观测点。建筑沉降观测点的设置要根据建筑的沉降特征进行科学合理的布局，并将其体现在设计图纸上，观测点要保证对称性以及分布的均匀性，且要尽可能避免观测点被后期施工所破坏；④观测设备的选择。根据建筑对沉降数据精度的具体要求进行设备的原则，一般来说测量的变形值的误差需要控制在一定范围内，电子水准仪的测量精度较高，因而在目前的建筑沉降观测中应用也十分广泛；⑤观测人员的选择。建筑沉降观测人员需要接受过专业的测绘技能培训，熟练掌握各种测量仪器的使用方法，并可以根据不同建筑的沉降观测要求选择恰当的观测方式。

4 建筑物沉降观测的相关建议分析

4.1 提高沉降观测的重视程度

首先，作为检测单位，应注重编制沉降观测方案、提交建设单位备查。根据检测合同的约定，建立控制网，设置观测点和基准点。及时进行日常沉降观测。观测过程中，依据工程特点和施工进展变化（如局部荷载突然增减、基础四周积水、长时间连续降雨等）及时调整观测方案。依据工程施工进展或参建各方的要求，提供阶段性数据。及时作好沉降观测资料的收集整理、归档，并将报告报施工、监理、设计、勘探等部门备查。沉降观测用测量仪器和设备工具根据有关要求，报经技术监督部门认定的计量单位核定认可。建设工程沉降进入稳定阶段，完成合同约定的工作内容，及时向建设单位提交观测成果，并出具沉降观测分析报告。此外，具体观测中要按照各项规定做好观测工作，对观测数据进行全面、真实的记录，监理人员要对仔细审核与检验沉降数据，对于观测中发现的问题要及时上报，并采取补救措施进行整治与加固，以免出现安全事故。

4.2 合理选用沉降观测方法

4.2.1摄影测量法

当前，在开展建筑项目沉降观测工作时，主要采用的观测方法为摄影测量法。该方法应用期间，通采用地面立体、航空摄影以及地面单张拍摄相片等方式，对建筑沉降变形进行观测。在上述的三种方式中，地面立体摄影的精度最高，能够有效观测建筑物的空间移动、变形等问题。

4.2.2大地测量法

该观测方法的适用范围相对较小，主要为水准测量。采用大地测量法能够对建筑物的垂直位移变化进行精确的测量。此外，由该方法测得的沉降结果容易出现误差，且测量过程受到大气折光的影响。

4.2.3物理传感法

①相比上述两种观测方法，物理传感法在测量仪器方面有着一定的先进性，该方法也被称为“物理测距法”。观测期间，借助于专业的测量仪器能够获得建筑物应力、应变、温度以及位移等数据。之后，经过信号转换，就能直观的了解到建筑物沉降数据；②物理传感法应用期间同样受到大气折光的影响，但物理传感法能够有效降低观测误差，进而提高物理测距精度；③物理传感法所用的测量设备有更高的自动化水平，且设备可以远距离操纵，目前该方法的应用较为广泛。

4.3 合理布设沉降基准点与观测点

在开展建筑物的沉降观测工作时，首先要进行观测网的布设。这一过程中，要结合建筑物及其周边情况，合理设置沉降观测基准点与观测点。一方面，基准点作为整个观测网的重要基准，应当具有较高的稳定性，并且要便于测量。基准点与测区的距离要适中，降低测量期间的误差累计。通常情况下，基准点与观测点之间的距离应控制在60m左右，且基准点要设置于沉降影响区之外，以免影响观测结果。为更好地观测建筑物的垂直形变状况，要合理设置基准点，同时还要避开主干道、地下管线以及滑坡区域，规避松软填土等地段。对于水准点标石的选取，既可使用钢管、混凝土水准标石，同时还可以使用墙上水准标志；另一方面，在进行沉降观测点的设置时，需要在发生沉降变形的建筑物上选取沉降观测点。如此一来，便于获取准确的沉降形变数据，并且有助于后期采取补救措施。此外，要结合建筑物的支护结构形式、荷载状况、地质条件等因素，合理设置观测点的数量。沉降观测点应呈正方形、矩形形状，布局要合理化，形状要规范化。为提高观测精度，确保观测数据的准确性，首先要选取科学的观测仪器，观测之前进行校准；其次，合理选择观测人员，确保观测技术的合理应用。对于建筑物而言，沉降观测精度应满足测量技术规范及二等水准测量技术要求。

4.4 沉降观测周期

建筑项目施工期间，要结合沉降观测设计方案，合理确定观测周期。随着施工工作的有序推进，建筑自身荷载不断提高，为实时获取建筑物沉降数据，观测人员要预判和总结沉降形变规律，并根据观测数值绘制沉降变化曲线，预测沉降变形是否可能超出规范值。沉降观测分为民用建筑和工业建筑，民用建筑2～3层1次，工业建筑分别按荷载25%、50%、75%、100%个监测一次。

4.5 沉降观测结果的处理

随着沉降观测工作的逐步推进，观测人员要及时记录好相应的观测数据，并对观测数据进行整理与分析，计算数据可能存在的误差。数据计算期间，要将数据计算误差严格控制在0.1mm以内。在开展误差分析工作时，不仅可以使用检验统计方法，同时也可使用经典严密平差法，两种方法也可同时使用。在条件允许的情况下，可以借助大数据技术进行误差分析，确保误差控制在允许的范围内。需要注意的时，当首次观测工作结束之后，及时计算观测结果，结合计算结果赋予不同观测点原始数值。此后每次观测结束后，都应结合原始数值进行沉降量的计算，并及时消除误差，对计算结果要及时的记录观测数据统计表中。此外，还要根据沉降量、时间以及建筑荷载之间的关系，将其绘制成图。利用沉降变化曲线，分析建筑物沉降问题发生的主要时段，以便为后期的加固处理提供帮助。