探討對高層建筑物沉降觀測技術方案設計及其變形分析

摘 要：近年來，隨著科學技術的不斷發展，高層建筑物的不斷興建，其建造和運營管理階段的安全問題越來越受人們關注。建筑物變形觀測為解決其安全問題提供了非常有價值的變形數據信息，同時也為建筑物設計檢驗及正常維護提供了依據。因此，高層建筑物變形觀測內容、方法、變形分析及變形預測的研究就顯得非常必要。本文對高層建筑物沉降觀測技術方案設計及其變形進行深入分析。

關鍵詞：高層建筑物；沉降觀測技術；方案設計研究；變形分析

一、高層建筑物沉降觀測技術方案設計

本文以星源·和諧大廈做項目研究對象，高層建筑位于通州經濟開發區世紀大道西側，郵政局南側。擬建綜合樓一棟，地下一層，主體 15 層。依建設方要求，根據設計施工圖及設計單位的沉降觀測要求，參照有關規范、規定，設計了該綜合樓的沉降觀測技術方案。

1.1沉降觀測技術方案設計依據

主要設計依據如下：《建筑變形測量規范》（JGJ8-2007 ） ；《工程測量規范》（ GB 50026-2007） ；《城市測量規范》（ CCJ8-99） ；沉降觀測作業規程（Q / NTSMQW7-03-2006）。

1.2 基準點及沉降觀測點布設方案

1.2.1基準點及工作基點的布設

該測區為小型測區，按《規范》要求，可埋設一個水準基準點，二個工作基點。水準基點應埋設在離測區100m 以外利于保存使用處，避開交通主干道及地下管線。埋設形式為混凝土現場澆筑，埋設深度不小于1 m，底部直徑不小于0.8 m。工作基點在測區南北兩側各埋設一個，選位原則為利于使用及保存，離開擬建建筑外墻體體距離不小于30m，避開交通干道及地下管線。工作基點埋設形式為預制水泥樁埋設或現場澆筑，穩定期應不小于15。

1.2.2沉降觀測點的布設

按設計要求，該大樓共需布設六個觀測點。該大樓底層外墻裝修為干掛石材，考慮到沉降觀測點的穩定性及竣工后的美觀整潔，沉降點位宜采用隱蔽式觀測點，沉降觀測點位布置所示進行布設，每個觀測點上方應留有不少于2.0m的垂直空間以便安放標尺。

圖1沉降觀測點位布置圖

1.3觀測精度要求

針對該項目，按建筑沉降觀測二級精度要求實施。儀器使用日本索佳B01精密水準儀（ 每公里高差中誤差0.5 mm） ，標尺采用配套的2m銦瓦標尺，按二等水準測量要求施測。

1.4觀測周期

對該大樓進行沉降監測，施工期每施工完一層觀測一次，主體結構封頂后至竣工時每兩個月觀測一次； 竣工后第一年每三個月觀測一次，第二年每六個月觀測一次。竣工后第二年開始如沉降量小于0.1 mm/天，即可認為建筑物沉降穩定，可停止觀測。在施工期的沉降觀測中如發生沉降異常及異常的地理及天氣情況（ 如地震、長時間的降雨等） 應及時向建設方通報有關情況，需加密觀測。

三、高層建筑物變形分析

3.1 高層建筑物變形的原因

引起高層建筑物變形的因素很多：建筑物基礎的地質構造不均勻、土壤的物理性質不同、大氣溫度變化、地基的塑性變形、地下水位季節性和周期性的變化、建筑物本身的荷重、建筑物的結構及動荷載的作用，都會引起基礎及其四周地形變形，從而導致建筑物變形。高層建筑物的變形如果超過一定的限度，就會影響到它的正常使用，尤其是產生不均勻沉降，更會危及建筑物的安全。

3.2高層建筑物變形監測

3.2.1監測內容

高層建筑物地基和基礎變形觀測內容主要有：①基坑回彈測量，在基坑開挖前、中、后期，測出事先埋設在基礎底面上的觀測點，由于基坑開挖引起的高程變化。開挖前和開挖后兩次的高程差為基坑的總回彈量；②地基分層沉降測量：測出埋設在不同土層上的觀測點因荷載增加而引起的高程變化，以求得各土層的沉降量和受壓層的最大深度；③建筑物的沉降測量：測出建筑物或基礎上的觀測點，因時間推移或因地基發生變化所引起的高程差異，比較不同周期的觀測值即得沉降量。

高層建筑物上部變形觀測內容主要有：①傾斜觀測，測定建筑物（尤其是頂部）由于地基有差異沉降或受外力作用而產生的垂直偏差。通常在頂部和墻基設置觀測點，定期觀測其相對位移值，也可直接觀測頂部中心點相對于底部中心點的位移值，然后推算建筑物的傾斜度；②位移觀測，測定建筑物因受側向荷載的影響而產生的水平位移量，觀測點的建立視工程情況和位移的方向而定；③裂縫觀測：測出建筑物因基礎有局部不均勻沉降而使墻體出現的裂縫。一般在裂縫兩側設置觀測標志，定期觀測其位置變化，以取得裂縫的大小和走向等資料；④撓度觀測，測定建筑物受力后產生的撓曲程度。一般測定設置在建筑物垂直面內不同高度觀測點相對于底點的水平位移值；⑤擺動和轉動觀測：測定高層建筑物和高聳構筑物在風振、地震、日照等外力作用下的擺動量和扭曲程度。

3.2.2高層建筑物變形監測的特點

高層建筑物變形監測，就是利用測量儀器及其它專用儀器和方法對變形體的變形現象進行監視、觀測的工作。為了能及時監測高層建筑物的變形狀況，必須對建筑物進行實時監測。建筑物前期施工現場堆放物較多， 施工現場凌亂， 基礎辨析觀測點容易被壓蓋或碰撞。現場施工人員龐雜， 各工序人員不同， 交接協調工作如不及時， 觀測點就有被人為覆蓋或損毀的可能。如不及時進行觀測， 就會失去某一時段的觀測數據， 且無法恢復或重測。每次觀測完畢， 應及時處理數據， 以便及時發現問題解決問題。因此， 簡而言之，高層建筑變形觀測自身具有以下特點：①監測環境復雜性， 障礙物多， 通視條件差；②觀測點點位易受破壞， 影響沉降觀測的連續性；③監測工期較長， 人力物力消耗大；④原始數據量大， 數據處理繁瑣；⑤監測的實時性和不可逆性。

3.3高層建筑物變形監測的技術方法

3.3.1大地測量法

大地測量法應用最多的是水準測量法。精密水準測量是測定變形體垂直位移的主要方法，但誤差較大，而消除或者改正大氣折光誤差對精密水準測量結果的影響是相當困難的。盡管中、美、俄等國家的科技專家在這方面進行長期、大量的研究，但目前尚未能提出一種切實有效的方法。

3.3.2攝影測量法

包括地面單張相片攝影測量、地面立體攝影測量、航空攝影測量等。單相片攝影測量只能測定平行于攝影機承片框平面上的變形。地面立體攝影測量則可測定物體空間位置的移動和變形，這兩種方法最適于近距離單體建筑物的變形測量。

結 論：本文討論了高層建筑物沉降觀測方案設計的內容，對于精度要求較高的變形觀測，還需作觀測方案的優化設計。科學合理的方案設計不僅能達到預期的觀測目的，還可以有效的提高工作效率，起到事半功倍的作用。

參考文獻：

[1]齊海龍.高層建筑物沉降觀測技術應用[D].中國地質大學（北京），2013（5）.

[2]丁衛平，王炎.高層建筑物沉降觀測方案設計探討[J].山西建筑，2010（10）.

[3]高浩，崔馬軍，包雍卿.高層建（構）筑物沉降觀測技術方案設計及變形分析[J].測繪與空間地理信息，2012（8）.