建筑物沉降觀測的方法與實施

褚春英

[摘要]結合實踐，分析建筑物的沉降原因和現行變形監測規范后，給出確定沉降觀測等級以及沉降觀測基準網點及沉降觀測點布設、觀測方法、周期和頻率等方案進行探討，總結沉降觀測資料處理、安全性分析、變形預報的過程與方法。

[關鍵詞]高層建筑物 沉降觀測 基準點 周期和頻率 安全性分析

中圖分類號：TU19文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0310095－01

一、前言

隨著城鄉建設飛速發展，建筑物特別是高層建筑物雨后春筍般叢立在城市之中，為確保建筑物結構安全和安全運營，對建筑物進行變形監測尤為重要。根據本人多年來進行沉降監測的實際經驗，本文著重對建筑物沉降監測的有關問題進行探討。

二、建筑物的沉降原因

土具有可松性，在自然狀態下的土經開挖后，其體積因松散而增加。施工中經回填壓實，仍不能恢復原來的密實度。隨著建筑物的施工進展，其上荷載不斷增加，地基土慢慢被壓縮，就引起了建筑物的沉降。由于地下施工振動、地下水反彈等原因，也能引起建筑物的沉降。

三、基準點的選擇和布設

建筑物的沉降量是相對基準點而言的，而沉降的速度是決定沉降觀測是否終止的關鍵因素，因此要求基準點非常穩固和便于保存，并且布設在沉降區域以外，每一個測區的基準點至少3個，一般情況下，基準點距監測建筑物應大于建筑物基礎最大寬度的2倍?；鶞庶c埋設盡量避開交通干道、水源地、松散填土、滑坡地段和重型機械振動區。基準點根據實際情況采用深埋標志或淺埋標志。深埋包括雙金屬管水準基點標石和鋼管水準基點標石，一般應用于精度要求高的項目中，但造價高；淺埋一般為混凝土標石、巖層標石、墻上標石（最好是長久建筑物），在實際工作中應用廣泛?；鶞庶c布設趨于穩定后，進行基準網聯測，基準網應定期復測，周期應為3個月-6個月。如果遇到天氣異常、數據異常等特殊情況要及時復測。

四、沉降點的選擇和布設

沉降觀測點的布設是沉降觀測工作中一個重要的環節，沉降觀測點布設的優劣不僅直接影響到觀測數據能否反映出建筑物的整體沉降趨勢和局部沉降特征，而且影響工作效率。沉降觀測點的數目和位置與建筑物大小、荷載基礎類形和地質條件有關。沉降觀測點本身應牢固，要確保點位安全，能長久保存。應埋設在建筑物四角、大轉角處，外墻每隔15m左右布設一點?？蛸R結構的建筑物、承重柱或每個隔2-3個柱基上布設觀測點，沉降縫兩側及不同結構的分界處兩側布設觀測點。觀測點標志上部為突出的半球形狀，并涂防銹漆。如圖標志的半球形狀，與柱身或墻體保持一定距離，保證在點位上能垂直立尺，有良好通視條件，標志在墻體外的部分一般稍微上揚，切忌下垂。點位布設應避開觀測的障礙物。

五、沉降觀測等級及精度確定

制定觀測精度取決于變形的大小、速度以及觀測目的，基本要求是精確反映實際變形程度或變形趨勢，一般觀測值中誤差不應超過變形允許值的1/20-1/10。

不同類型的建筑物，變形觀測的精度要求差別較大，即使同一建筑物不同部位的精度要求也不同，普通高層建筑物要求觀測工作能反映出2mm的沉降量，因此觀測點高程的精度應在±1mm以內，國內對高層建筑物整體傾斜α的允許值為0.002-0.003，傾斜α=△D/H（△D為傾斜值、H為建筑物高度），允許沉降量△S=△D/HL（L基礎寬度）。只要算出允許沉降量，根據實際觀測中誤差應為允許值△S的1/20-1/10的原則，就可以算出沉降量的觀測點誤差，從而確定出沉降觀測精度，由此可見和本人對實際工作的理解，一般60m以上的建筑物，采用二等水準的技術要求進行，60m以下的建筑物采用三等水準的技術要求進行。

六、觀測的周期和頻率

變形觀測的周期和頻率應根據建筑物的工程進度、地基、地質情況及荷載增加速度而決定，工程施工階段的觀測應隨施工進度及時進行。在建筑物基礎底部完成后開始觀測，觀測次數和時間視載荷增加情況而定，一般增加二層觀測一次，如遇工程停工時應在停工時和重新開始各觀測一次。停工期間一個月左右觀測一次。工程荷載量大幅增加，周圍大量挖方及惡劣天氣以后，均應及時觀測和增加觀測次數。工程施工初期觀測次數要稍多一些，以每次沉降量在5-10mm以內為限，否則要增加觀測次數，直至趨于穩定為止。

當建筑物出現沉降量較大、裂縫等險情時應連續觀測，直到變形減緩趨于穩定為止。若沉降速度小于0.04mm/期時

就可以為已進入穩定階段。

七、沉降觀測工作方法

沉降觀測時應注意以下幾點：

1．觀測應在成像清晰穩定的時間內進行，應避開惡劣天氣。

2．盡量在不轉站的情況下測出各觀測點的高程。

3．視距一般不應超過50m，前、后視距盡量相等，減少i角剩余誤差。

4．前后視距要用同一根鋼尺，減少基底誤差。

5．初次觀測非常重要，要進行2-3次，確保初值的準確性。

6．工作前要對儀器按照規范要求進行檢驗，檢查校正i角，并定期檢定。

7．測站的位置應避開有危險的地方，避開振動源，如無法避開，振動源應暫停工作。

在實際工作中應符合測量規范有關要求以外還應做到三固定原則，即固定觀測人員、固定使用儀器、固定觀測路線，同時工作之前檢測基準點。

八、提交成果

沉降觀測提交成果包括資料處理，安全性分析和變形趨勢預報分析三部分：

（一）資料處理

1．資料處理主要是分析原始觀測資料的可靠性，減少觀測值的誤差，檢查原始記錄，計算是否正確，精度是否符合要求，誤差分配是否合理。繪制每個觀測點的沉降曲線圖。

2．通過對監測點實際工作沉降曲線圖的分析，判斷建筑物安全或不安全，運營是否正?！，F對經常出現的情況進行分析討論。

（1）所有觀測點曲線中間某點突然回升，這種情況極有可能是基準點或者觀測點被碰動。如果基準點被碰動，改用其他基準點觀測，并對基準網進行復核，復核后若發現觀測點被碰動則另布設新點。（2）所有曲線自某點漸漸回升，有可能是基準點不穩定，預防措施是布設基準點時應保證點的穩定性，糾正錯誤的方法是復核基準網，改正觀測點的高程。（3）曲線波浪起伏，這種情況在觀測的后期經常出現，這是建筑物的沉降趨于穩定，測量誤差大于沉降量，可以對測量數據進行分析，從某一觀測開始，將曲線改為水平線。

（二）安全性分析

其主要目的是分析修正后的觀測成果，尋找變形規律，進而對建筑物的變形原因作出解釋并發出變形預報，對建筑物的安全性作出正確判斷。

（三）變形趨勢預報

確定建筑物沉降的原因，方法有統計分析法，確定函數法。統計分析法主要是基于實測資料將沉降值隨機量建立預測模型，確定函數法主要是結合建筑物及其地基的實際工作狀態計算出荷載作用下的變形場，然后與實測值進行優化擬合，以求得調整參數，從而建立變形確定性模型。

九、結束語

建筑物的沉降觀測耗時長，精度要求高，是一項艱巨而又細致的基礎性工作。高層建筑物越來越多地出現在地平線上，做好這些高層建筑物的沉降觀測工作，及時地指導施工，準確提供建筑物的沉降趨勢分析，確保建筑物的安全運營，是我們測量人員義不容辭的責任。