淺談高層建筑沉降觀測的技術方案選擇和操作要求

寧靜

摘 要：本文根據高層建筑的特點，闡述了對其進行沉降觀測的技術方案選擇和操作要求。為工程測量人員的實際測量工作提供參考。

關鍵詞：高層建筑；沉降觀測；方案；操作

1 前言

高層建筑物一般具有高度較高，質量較大，埋置基礎必須達到一定深度的特點，對由于地基不均勻造成的建筑物的傾斜指標和地基變形量指標有著嚴格的限制。國家規范將高層建筑的變形觀測列入其中，要求在高層建筑物施工過程中應用沉降觀測技術對過程加強監控，避免重大經濟損失和社會負面影響。變形測量貫穿于高層建筑的整個施工過程和竣工后的一定時期，通過對建筑物和地基的精密沉降觀測，及時反饋數據信息。根據測量數據對沉降的變化規律進行研究，分析沉降原因和將來的發展程度，才能對施工進行指導，積極采取措施，確保高層建筑的施工安全和使用安全。

2 高層建筑沉降觀測的技術方案選擇

高層建筑物前期設計復雜，施工周期長，工程現場不確定因素較多，因此高層建筑物及地面沉降觀測的技術方案選擇，通常需要考慮基準網的布設原則，沉降觀測點的布設原則和沉降觀測精度要求等。

2.1 基準網的布設原則

在進行高層建筑沉降觀測時，沉降觀測的基準點應設置在穩定地區，因此一般設置在沉降影響區域之外，組成沉降觀測專用基準網。專用基準網為監測建筑物和地基的沉降情況而設置，區別于一般平面控制網。專用基準網一般分為兩個層次：基準點組成的控制網，應布設為閉合環，附和高程路線和節點網；另一層次則為擴展網，由基準點，工作基點和觀測點組成，精度要求應布設成閉合環或高程線路。一般高層建筑物每一個測區周圍基準網布設應不少于3個基準點，如果點位穩定，可包括工作基準點不少于3個。基準點的選設應盡量避開土質松軟或可能發生滑坡的地區，也應避開地下管網等設施，同時還需宜觀測。水準基點標石需統一規格。基準網復測應定期復測，復測周期應與沉降觀測同步進行，保證儀器設備相同，觀測人員不變。為保證基準點的相對穩定，每次都要測定基準點間的高差，并且基準點要定期與高等級水準點聯測，高級水準點應遠離建筑物。基準點應提前埋設，高層建筑沉降觀測，一般提前一個月。

2.2 沉降觀測點的布設原則

沉降觀測點的布設需綜合考慮的因素很多，如高層建筑的外形、結構、地質條件、樁形等，高層筑物上埋設觀測點的數量和位置，應選擇最能反映建筑物沉降變化特征和沉降情況的點位，還需有利于于觀測。沉降觀測點一般布設于高層建筑的四角，要均勻分布，縱橫對稱，間距以15至30米為宜。作為框架結構的大型的建筑物，高層建筑沉降觀測點布設應考慮在每個或部分承重支柱的上部或沿縱、沉降差異大或地質條件有明顯不一樣的區段以及沉降裂縫的兩側。觀測點在埋設時與建筑物牢固相連，這樣才能由觀測點的變化監測出建筑物的變化情況。為保證每次觀測路線的統一，在工作點與沉降觀測點之間的觀測路線應固定，儀器的假設位置與轉點處因用標記樁做好記錄。另外需考慮因高層建筑裝修裝飾，對觀測點造成的破壞和影響。

2.3 沉降觀測精度要求

沉降觀測精度按觀測限差分類，分為一級、二級、三級、四級。對變形特別敏感的高層建筑或超高層建筑應符合二級以上精度等級的沉降觀測精度要求，二級精度要求觀測方法按國家一等精密水準測量技術規范要求實施精密液體靜力水準測量。垂直位移測量的高程中誤差為±0.5mm，相鄰點高程中誤差為±0.3mm。對于一般高層建筑應符合二級或三級精度等級要求進行測量。三級精度要求觀測方法按國家二等精密水準測量技術要求實施精密液體靜力水準測量。垂直位移測量的高程中誤差為±1.0mm，相鄰高程中誤差為±0.5mm。

3 高層建筑沉降觀測的操作要求

高層建筑沉降觀測具有障礙物多且零亂混雜，觀測條件復雜，通視條件較差；沉降點容易遭到破壞；觀測周期長，人員設備物資消耗大；數據信息量大，處理繁復；觀測具有實時性，是不可逆的等多種特點。除了設備、儀器、物資要保障到位以外，要求技術員不僅具有較高的測繪技術水平來測量和分析數據之外，還要細心細致，一絲不茍。

3.1 儀器設備要求

高層建筑沉降觀測不僅需要采用高精度的測繪儀器，并且對精度的要求也很高，測繪儀器的附件也需與觀測精度相適應。使用精密水準儀才能精確地反映出高層建筑在不斷加荷作用下的沉降變化，一般誤差應小于變形值的1/10～1/20。高精度銦合金水準尺因受環境及溫差的影響較小被廣泛適用于高層建筑沉降觀測。首次觀測前所用儀器的各項指標需進行檢測校正，經常使用的需定期檢定校準。

3.2 人員素質要求

測量人員必須具備專業技術，能熟練掌握操作儀器，熟悉測量規范，針對不同工程具體特點選用不同的測量方法及作業順序。能真實記錄原始數據，按施工測量規范的要求計算、整理成果。對施測過程中出現的問題能夠有針對性的分析原因并正確地運用相關測繪原理進行平差計算。能按質按時按量地完成測量工作，提供準確的沉降觀測報告。

3.3 觀測時間要求

高層建筑由于基礎載荷的作用，地基土層的壓縮逐步累加，沉降由此增加。高層建筑的沉降觀測對時間非常敏感，尤其是首次觀測，必須按規定的時間開始，否則觀測數據就不是原始數據，整個觀測過程也就失去了意義。其他各階段的復測，也有著嚴格的時間限制，不可漏測、補測。只有如此，才能得到準確的數據，從而計算分析出沉降規律和變化。一般高層建筑物的沉降觀測按數天/每次或按數層/每次為一觀測周期。特別敏感的高層建筑或者超高層建筑需綜合考慮建筑的變形速率，地基條件，施工程度、觀測精度等多種因素來制定觀測周期，觀測頻率也應較大。高層建筑在施工期，竣工后沉降的速度都不同，觀測周期和頻率都應隨著地基土層的壓縮情況進行分段設計方案。施測方案所規定的觀測周期必須得到嚴格執行。

3.4 施測要求

根據沉降施測方案，首次觀測應等觀測點穩固后實施。由于高層建筑有地下結構的存在，首次觀測應自基礎開始。首次觀測對沉降觀測點高程值的精度要求非常高，以后所有觀測都以首次觀測的高程值為基礎，每個觀測點首次高程應在同期觀測兩次，對比兩次觀測結果，高差不的超過±0.5mm。一般選用N2級精密水準儀。臨時觀測點隨建筑結構的升高上移一層并進行觀測，到+0.00時，需按規范埋設永久觀測點，定期復測，直至竣工。每個測量周期，都應及整理觀測數據，計算出沉降量、沉降差，從而得到本周期平均沉降量和沉降速度。若發現沉降情況量異常，應立即通知委托方，以便及時采取措施，同時應適當增加調整監測次數。

4 結語

高層建筑沉降觀測的技術方案選擇需要遵循基準網的布設原則、沉降觀測點的布設原則同時還要符合沉降觀測的精度要求。而高層建筑沉降觀測的操作責需要精密的儀器設備，較高的人員素質，合理的觀測方案以及對測量成果的準確分析。建立有效的沉降觀測和預警機制，通過政府部門和行業協會來制定規范，從而降低高層建筑由于沉降造成的安全隱患。

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