建筑物的沉降觀測方法探討

黃華

海南現代海灣建筑規劃設計有限公司 570000

摘要：為了保證建筑結構的穩定性首先應當做好建筑物的整體穩定，其局部不均勻的沉降可能會引起建筑物的結構變化，以及局部應力集中的情況出現。對結構的穩定性以及地基的變化進行變形監測能夠保障建筑物的正常使用。本文就框架結構建筑物的沉降觀測方法做詳細的分析，為討論同類建筑物的變形監測，提供可供參考的依據。

關鍵詞：建筑物；沉降觀測；方法

建筑物沉降觀測是建筑物變形監測中一項重要的監測內容。在許多規范中又被稱為“垂直位移監測”，沉降觀測主要突出了垂直方向上的變形特征和過程。建筑物沉降原因有多種，主要原因有：地基土力學性質、地基處理方式、基礎設計以及上部結構形式。由于建筑物形式多樣化，樓層高度不斷攀升，結構設計復雜；因此建筑物的沉降觀測越來越重要。沉降觀測是建筑物變形監測的主要方式之一，它是通過對沉降監測點定期監測高程，由被監測點的高程變化計算累計沉降量、沉降差、沉降速率，據此推斷沉降變形對建筑物的破壞影響程度，為建筑物整體穩定性狀況進行分析和預報。沉降觀測方法有多種，目前以精密水準測量為主。沉降觀測時，將沉降監測點設置在能反映建筑物沉降變化的位置，沉降觀測所用的水準基準點一般選址在沉降影響范圍之外，由水準基準點定期對沉降監測點進行觀測，通過觀測點高程變化分析建筑物的沉降情況。

1.建筑物產生沉降的原因

在建筑物施工初期，基坑開挖時表面荷重卸除，使基底產生回彈；隨著建筑物施工進展，荷載不斷增加，又使地基產生沉降，由于外界溫度變化，建筑物本身在垂直方面上亦有伸縮。可見建筑物沉降觀測在基坑開挖開始進行，而貫穿于整個施工過程中，并繼續到建成后若干年，直到沉降現象基本停止。

2建筑物沉降觀測的程序和步驟

2.1基準點埋石與監測點標志

采用精密水準測量進行沉降觀測，沉降監測的測量點分為水準基點和監測點兩種。按照建筑變形測量規范要求，對沉降觀測的基準點和觀測點進行埋設。對于施工現場來說，可以就地取材，按照規范要求進行基準點埋石。其中深埋鋼管水準基點埋石。如圖1所示。沉降監測點應埋設在建筑物重要結構位置，如承重柱或承重墻基礎位置。所埋設監測點標志規格。如圖2所示。基準點要設在沉降影響之外，一般會避開地基開挖處、地而沉降區和震動區，基準點埋深至少要符合二等水準測量要求。

2.2建立固定的觀測路線

現代建筑物施工過程較為復雜，堆料及施工人員容易干擾建筑物的沉降觀測，因此固定優化的觀測路線尤其重要。根據施工現場條件以及基準點、監測點布設位置制定出水準觀測路線。規范要求在高層建筑物周圍至少應布設三個基準點，間距不應大于100 m；在觀測過程中，區域內架設儀器應能后視到兩個或兩個以上水準點，場區內閉合水準路線優于其他形式，多選擇閉合水準路線以便檢校。為保證各次觀測質量均沿統一路線，因此在基準點和沉降觀測點之間建立固定的觀測路線，并標記好儀器站點和轉折點。

2.3沉降觀測的外業實施

沉降觀測一般是周期性的觀測，整個周期大約維持3年-4年；根據監測的建筑物施工階段，觀測周期也不同。在建筑物基礎開始時應進行首次觀測，對基礎的縱橫軸線上埋設好的沉降觀測點進行監測。首次監測的結果是整個沉降觀測的關鍵，后期的所有觀測數據都要與首期數據進行對比分析，直至整個過程結束。因此，首期觀測精度要求較高，一般采用精密電子水準儀，每個觀測點首次高程一般同期觀測2次一3次后確定。在建筑物施工過程中結構每升高一層，沉降觀測盡量緊跟觀測一次。若建筑物施工均勻增高，應至少在增加荷載的25%，50%，75%和100 %時各測一次，施工過程中若暫時停工，在停工時及重新開工時應各觀測一次。停工期間可每隔2個月～3個月觀測一次。

2.4數據分析統計

沉降觀測過程中記錄各次觀測值，整理檢查無誤后進行平差計算，以每個觀測點的高程值作為最終結果。若使用電子精密水準儀，可以利用電子儀器自動記錄的功能進行保存原始數據，每測一次導出數據進行保存。電子精密水準儀數據可以通過平差軟件進行結果輸出，使效率大大提高，避免人為計算誤差。通過平差后的數據進行分析預報，規范要求最終應提交時間一荷載一沉降量曲線圖和等沉降曲線圖，這兩幅圖應根據各觀測點的沉降J清況繪出；基礎數據是匯總各點周期平差計算的沉降量，然后根據沉降量統計表和沉降曲線圖，對建筑物的沉降趨勢進行分析，將建筑物的沉降預計情況及時反饋給相關負責部門。

3.建筑物沉降觀測的保障條件

1）精密的測量儀器。沉降觀測屬于高精度觀測，為能精確地反映出建構筑物在加載作用下的沉降情況，一般規定測量的誤差應小于變形值的0.05～0.1，故規范要求沉降觀測應使用精密水準儀。現代電子水準儀可以滿足以上需要，例如天寶的DINI03，徠卡的DNA都是高精度電子水準儀，每千米往返中誤差可達±0.3 mm，水準尺也應使用標準配套的高精度錮合金條碼水準尺。在首次觀測前要對儀器各項指標進行檢測校正，包括軸系、成像各方而要求。測繪管理條例要求高精度儀器每年應經計量單位鑒定。日常使用儀器應由專人保管并負責定期檢校。

2）專業的測量人員。測量人員必須接受專業學習及技能培訓，主要測量人員應取得測量員資格證書。測量人員能熟練掌握儀器，熟悉測量理論；有一定的現場觀測經驗，明白各施工階段的內容，能針對不同施工階段的需求，合理安排觀測時間及觀測程序。

3）合理的觀測時間。高層建筑物在基礎墊層或基礎底部完成后開始觀測，首次觀測是整個觀測過程的重點，首次觀測結果將會影響整個沉降過程甚至導致整個觀測無效。建筑物的各階段的復測也根據施工情況定時進行，合理安排觀測時間才能準確的反映沉降情況。另外，觀測周期嚴格按照規范執行，一般高層建筑物的沉降觀測周期約為每月1次；或按建筑物的加載情況，每升高一層（或數層）為一觀測周期。

4.建筑物沉降觀測注意事項

現代建筑物施工過程周期長，而且工程繁瑣；因此對沉降觀測提出較高的要求：1）合理規劃沉降觀測工作，制定明確的觀測方案和計劃；2）根據建筑物結構特點進行合理布設基準點和監測點；3）各次觀測必須按照固定的觀測路線進行；4）觀測過程中固定測量人員和儀器設備，設備做定期檢查和檢校；5）電子儀器設備應由相對應的監測數據存檔，數據為原始數據不可更改；6）相關分析軟件應有專業數據分析廠商提供，分析結果應及時匯報相關部門。

5.結束語

1）建筑物沉降觀測是一項特殊測量工作，工作特點是過程繁瑣、要求精密、連續性較強、要求認真對待，另外，沉降觀測要求高精度測量儀器、熟練負責任的工作人員、嚴格要求的施測程序。沉降觀測數據是施工及后期階段實際沉降量的匯總，能夠反映建筑物各階段沉降變化情況并預計沉降趨勢。雖然沉降觀測設計與實施階段都做了相應要求，但是實際觀測量與提供的理論預留沉降量有偏差，其主要原因是理論計算假設條件較為理想，很多時候與施工條件相差較大，施測階段各種不可預計的因素導致偏差較大。2）隨著科技的發展，許多新的儀器設備在沉降觀測中得到推廣應用。口前，在許多重要建筑物中已應用了靜力水準儀、垂直位移監測傳感器等，另外，還有全站儀、GPS等設備在這方而的應用研究。這些設備的應用雖然可以減少勞動強度，也為現代建筑物沉降觀測提供了新的思路，但考慮到設備投入維護費用，以及精度穩定性等方而的影響，以上方法仍在研究發展階段。

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