高层建筑物沉降量观测分析的实践

邓传军 邓家睿 欧阳斌

（1.江西工业工程职业技术学院，江西 萍乡 337000；2.合肥工业大学，安徽 宣城 230000）

0 引言

在对高层建筑物进行沉降观测及其预测的过程中，相关单位首先需要对工程概况做到全面明确，然后以此为依据，结合相应的观测与计算方法来进行沉降观测方案的合理制定，并做好观测点的布设以及质量精度评价工作，最后再对具体的沉降情况进行分析。通过这样的方式，才可以确保高层建筑物沉降观测、预测的效果，为相应的处理措施应用提供有力支撑。本文萍乡市某高档小区29#楼为例，实践沉降量的观测和分析。

1 工程概况

本次所研究的对象是萍乡市某高档小区29#楼，目的是对该楼进行沉降观测和预测。该工程的总建筑面积是24089.34 m2，包括地下1层和地上26层。根据相关规定，在该建筑工程的施工过程中，要对其沉降量进行合理的观测与预测，其观测等级是二级。本文主要对其进行沉降量观测分析。

2 沉降量观测方案

2.1 沉降量观测方法的确定

在当今高层建筑物沉降量的观测中，观测方法有很多种，包括无接触变形监测、GPS测量、摄影测量以及几何水准测量等。其中几何水准测量是主要的变形测量方法。该方法主要借助精密水准仪对基准点以及沉降监测点进行高程测量，再将沉降监测点的高程变化情况作为依据，对高层建筑物沉降变形情况进行分析。该方法在各种外界条件、各种变形以及各种精度要求条件下的建筑物沉降量测量中都非常适用。

2.2 沉降量观测精度确定

沉降量测量的主要目的就是让高层建筑物所发生的变形情况或者是所具有的变形趋势得以切实反映，然后再以此为依据，对相应的作业方法以及质量检验要求加以科学确定。就目前来看，沉降量观测精度的确定方法主要有三种：

（1）按照变形允许值对观测精度加以科学确定。根据我国《建筑物变形测量规程》中的相关规定，对于膨胀土地基变形、局部地基沉降以及相对沉降等，其观测误差都应该控制在变形允许值的1/20及以内。

（2）将差异沉降量作为依据进行观测精度的科学确定，我国的建筑设计部门对国际测量师协会联合制定的建筑物沉降量观测精度方面的提法进行参考之后提出，在对高层建筑物进行倾斜研究的过程中，需要将倾斜允许值的1/20用作其观测精度标准。

（3）将水准观测等级的具体应用作为依据进行观测精度的科学确定，根据我国《工程测量规范》（GB50026-93）中的相关规定，每一个等级变形观测中的高程误差都应该和垂直位移监测网中的相应等级对应，其中：一等观测精度是±0.3mm；二等观测精度是±0.5mm；三等观测精度是±1.0mm；四等观测精度是±2.0mm[1]。基于此，在具体的精度确定过程中，相关单位和技术人员一定要根据具体的施工情况来进行科学合理的计算与确定。

2.3 沉降量观测中误差的确定

在本次所研究的高层建筑工程中，其相邻柱基之间的距离（以下用L表示）是8.4m，上述的膨胀土地基变形、局部地基沉降以及相对沉降等观测误差都应该控制在变形允许值的1/20，在该建筑物的地基上，两个点之间的沉降量差异应该按照以下方式来进行计算：

其中，δ代表两个测量点之间的沉降量差异。

观测中，将变形值的1/20选作中误差，则有：

其中，mΔ代表观测过程中的中误差。

因为差异量属于两次的高度差，也就是Δ =h1-h2，其中，Δ代表差异量；h1代表两个测量点第一次观测中获得的高度差；h2代表两个测量点第二次观测中获得的高度差[2]。而两个测量点之间的高程之差则通过以下公式来表示：

式中：

HA——测量点A的高程；

HB——测量点B的高程；

hi——通过沉降观测所获得的测量点A与测量点B之间的高程差。

而在沉降观测点中，其中误差与其他各项差值之间的关系如下：

式中：

mh——两次高差之差的中误差；

mH——两个测量点高程之差的中误差。

通过计算得出：

因此，在本次高层建筑工程沉降量观测的过程中，观测中误差应该控制在0.42mm及以内。根据该精度计算结果，结合上述分析中的观测等级评定，可将本次工程沉降量观测中误差的等级确定为二级，并以本次计算分析所获得的结果作为依据，对该工程中的各个沉降点进行科学观测。

2.4 水准基点测量精度的确定

如果站在监测网的方面进行分析，可通过以下公式表示本次高层建筑工程沉降量观测过程中最弱点位置的高程中误差：

式中：

m已知——两个测量点高程之差的已知中误差；

m观测——两个测量点高程之间的观测中误差[3]。

同时，因为每一次的沉降量观测大多都会选择同一个线路中的闭合水准环形线路，且经估计可知，水准环中的最弱点和水准环基点之间的最大距离是12站，按照误差传播定律可以得出：

其中，m0代表二等水准测量过程中的第一测站高差所具有的中误差，其取值是0.07。

通过以上计算可进一步得出：

因此，在本次高层建筑工程沉降量观测的过程中，其观测精度应该控制在0.34mm及以内。根据该精度计算结果，结合上述分析中的观测等级评定，可将本次工程中的沉降量观测精度的等级确定为二级，并以本次计算分析所获得的结果作为依据，对该工程中的各个沉降点进行科学观测。

2.5 观测周期确定

在完成了基准点以及沉降点的埋设之后，相关单位与工作人员便可开展第一次观测。本次工程的首次沉降量观测开始于2021年4月29日，到2022年1月16日主体封顶，期间共进行了26次沉降量观测，历时263d。首次观测从1层开始，施工中每一层都进行一次观测。

2.6 沉降观测方法

本次工程中，对于所有的沉降量观测点，应用的都是单程双测站形式的观测方法，并严格按照上述计算的精度以及相关规范来进行观测。

3 观测点布设和质量精度评价

3.1 观测点布设

在对高层建筑工程进行沉降量观测和预测的过程中，观测点布设是一项关键内容。相关单位与观测人员一定要根据实际情况与实际观测需求做好观测点的布设，包括基准点布设、沉降观测点布设以及沉降观测方法确定。

3.1.1 基准点布设

所谓基准点，就是沉降量观测过程中的基本控制点，在对其进行布设的过程中，需要将《建筑变形测量规范》（JGJ/T8-2007）中的相关规定作为依据来进行布设[4]。本次主要进行了3个基准点的布设，并将城市高程系统引入，其高程点BN1的高程是115.959m，同时也定期对基准点进行了稳定性检验，以此来确保其稳定性和可靠性。

3.1.2 沉降观测点布设

按照《建筑变形测量规范》（JGJ/T 8-2007）中的相关规定，在对沉降观测点进行布设的过程中，需要使其将建筑物地基的具体变形特征加以全面反映，同时也需要将工程现场的地质情况以及建成结构特征作为依据来进行布置。另外，所有的沉降观测点都应该在建筑工程的主要受力位置进行布设，各个点位的埋设高度一定要便于观测，能够长时间保存，且不会对正常施工造成不良影响。出于这些方面的考虑，本次工程中，共进行了15个观测点的布设，这些观测点都布设在工程的主要受力点上。图1是本次工程沉降量观测点布置平面示意图。

图1 沉降量观测点布置平面示意图

3.2 精度分析

（1）控制网精度分析。在本次工程沉降量观测期间内，进行了多次的控制网复测，经复测发现，相比较前次而言，被测基准点的高程高差都处于允许范围，由此可判定基准点十分稳定，其高程可应用原值。

（2）沉降观测精度分析。在每一次的沉降观测中，都按照符合路线进行观测，在通过闭合差计算之后发现，每一个测点的中误差都可以控制在规定范围内。由此可见，本次观测中的沉降观测精度满足规定要求。

3.3 质量检验

本次沉降量观测中，主要按照“三检制度”来进行质量检验。其中，一级检查是施工小组的自主核查与校核；二级检查是在完成了一级检查之后，由主任工程师对其进行全面检查，并进行审核意见的签署；三级检查是在经过上述检查均合格之后，由副总工程师对其进行全面准确的评价，并进行审核意见的签署[5]。在完成上述三级检查都确定合格之后，再交由总工程师进行最终的沉降观测成果检查与验收，验收合格之后再交由甲方验收。

在本次工程沉降量观测预测之后，将所有的结果都通过上述流程进行了质量检验，且经层层检验之后确定为质量合格。

4 沉降分析

在通过上述方法和流程对本次所研究的高层建筑物进行沉降量观测和预测之后，获得的观测结果如表1所示。

表1 本次高层建筑工程沉降量观测结果

在每一次沉降观测中，建筑主体均保持正常。经26次观测发现，该观测段的累计沉降量最大值是4.38mm，与规定的200mm以下要求相符。由此可见，该高层建筑的总体沉降量均匀，与规范要求完全相符。

5 结束语

综上所述，在高层建筑物沉降量观测中，相关单位一定要做好观测方案的设计，并通过合理的技术措施来进行观测。通过这样的方式，才可以获得准确的观测结果，实现建筑沉降与变形情况的及时获悉，使其得到及时有效的处理，最大限度地确保高层建筑的质量与安全。