鄭常莊新村二期沉降觀測分析研究

王宏濤，王 羽

(北京市勘察設計研究院有限公司，北京100038)

一、引 言

近些年來，我國的建設事業發展迅速，沉降觀測的測量工作也就隨之顯得愈發重要。沉降觀測就是通過對設置在建筑物上有代表性的觀測點進行定期重復觀測，得到大量的野外觀測數據，對這些原始數據進行整理分析，求得其在兩個觀測周期間的變化量［1］。實踐表明，通過沉降觀測，可以了解建筑物的沉降速度，并提出預報，以便采取相應的措施，避免因沉降原因造成建筑物主體結構的破壞或產生影響結構使用功能的裂縫，減少因非預計沉降帶來的損失。

二、鄭常莊新村二期沉降觀測

1．工程概況

鄭常莊新村二期位于豐臺區岳各莊北路與梅市口路之間，總用地面積48 623．2 m2，建筑面積約為145 870 m2;二期由8棟多層或高層及2個獨立車庫組成，本文的沉降觀測僅涉及其中1#、2#、4#、5#、6#、7#、8#樓，各樓設計情況見表1。

表1 各樓設計情況表

2．工程目的和任務

根據設計條件，該工程由于結構、地基基礎設計的復雜性，整體建筑物對地基變形的敏感性，根據相關的規范要求，為滿足沉降分析及結構設計的需要，應對本工程進行建筑物整體沉降變形觀測，根據各階段的觀測結果及時指導建筑物結構施工，為設計者提供結構設計修改依據。

3．觀測設備和精度要求

由有國家檢定資質的單位對儀器設備進行定期的檢定，檢定證書加蓋檢定單位公章，并在檢定的有效期內使用。

主要觀測設備為蔡司Dini 12精密電子水準儀及配套條碼銦鋼帶尺，設計每千米水準測量高差中數偶然中誤差為±0．3 mm，可滿足一等測量精度的要求，具有現場數據自動采集與內業平差處理一體化的特點。

按照國家二等水準測量標準及技術要求進行實測，環路閉合差限值為±0．25。

4．水準基點的設立

本次工程水準基點數量為3個;型式為2個帶套管深埋式，1個永久建筑式;為了保證觀測系統的準確性，本工程采用的深埋式水準基點采用30型勘探鉆機開孔至地下20 m左右，然后將內、外管下至孔內，并使帶有水準標志的內管管底嵌入穩定地層，最后在外管外側投入填料進行固定。深埋式水準基點的型式如圖1所示。

圖1 深埋式水準基點的型式

1)位置:根據現場條件、場地使用性質、地下埋藏物情況、長期保存條件等，由建設單位與我院共同選定。

2)保護:鉆機鉆孔埋設后，由建設單位出資委托施工單位按照我院提供的圖紙砌井、加蓋加以保護，并清理現場，施工單位不得在其上堆放物品，以保證水準基點隨時正常使用。水準基點保護井如圖2所示。

圖2 水準基點保護井

3)水準基點聯測:按照國家一等水準測量的標準及技術要求進行，其精度嚴格要求每千米高差中數的中誤差不得大于0．5 mm，沉降觀測點按照不低于國家二等水準測量的標準及技術要求進行，每千米高差中數的中誤差不得大于1．0 mm。每次對觀測點的高程測量均采用環路方式進行，并以設在附近深埋式水準基點為觀測基點(一般不采用淺埋基點)，以確保成果的可靠性。各類觀測將嚴格按照科學的程序和規范要求進行，即:觀測人員固定、觀測儀器固定，觀測路線與前一次基本一致，并在基本相同的環境和條件下工作［2］。

5．沉降觀測點

1)觀測點平面布置原則:觀測點的布置將根據建筑物的大小、結構特點、荷重分布以及地基土層的組合變化等因素綜合確定［3］。

2)觀測點的豎向位置:為了準確全面地獲取建筑物的沉降變形數據，我院將采用2個階段進行觀測，即當建筑物基礎底板施工完畢，先在基礎底板上安設臨時性的地面釘式觀測點，進行建筑物的前期沉降觀測;當基礎底板進行地面裝修前，為了有利于變形觀測點的保護和建筑物使用方便，同時兼顧建筑物結構的美觀性等，在地下2或1層結構墻或柱上(地面以上0．3～0．4 m)將安設永久性的墻面式觀測點，進行建筑物的永久性沉降觀測。

3)觀測點的數量:按照上述布點原則，本工程共布設沉降觀測點97個，其中1#樓16個、2#樓10個、4#樓10個、5#樓17個、6#樓16個、7#樓10個、8#樓18個，6#樓觀測點如圖3所示。

圖3 6#樓觀測點布設平面圖

4)安設方法:根據觀測點的直徑，使用相應的鉆頭，在地面或墻、柱上打孔，然后用手錘將觀測點打入孔洞內，永久式墻面觀測點掛特制標識牌。

5)觀測點的保護:觀測點布設后，由我院向建設單位提供觀測點平面布置圖，以便建設單位隨時掌握各個觀測點沉降情況，并通知施工單位、使用單位對觀測點加以保護。永久式墻面觀測點及標示牌如圖4所示。

圖4 永久式墻面觀測點及標示牌

6．觀測時機及觀測總次數

施工階段及建筑物使用階段的沉降觀測一方面直接反映建筑物施工期間的性狀，指導施工單位和設計單位及時選擇后澆帶的澆筑時機，同時也可以為設計和施工單位調整結構設計和施工工序等提供必要依據。另一方面也是對結構設計、巖土工程勘察等分析結果的驗證，是對建筑物的使用性能的評價依據。

除了在施工期間對建筑物自身的沉降變形情況進行及時了解外，更應考慮到在建筑使用期間可能對建筑沉降變形產生影響的因素，如地下水位上升及周邊市政或建筑工程施工等，因此本工程在使用階段應進行較長期的觀測。具體設計見表2。

表2 1#、6#、7#樓觀測時機(含42點)

7．沉降觀測結果的一元線性回歸分析

1)沉降分析應注意以下原則:①沉降點相鄰兩觀測周期平差值的變化小于沉降觀測中誤差的2倍，即認為該點未發生沉降;②根據觀測數據變化時間上的持續判別，及相鄰兩觀測數據相差甚微，并為超出極限誤差范圍，但數據的大小趨勢卻很明顯，始終上升或下降，則說明已經發生了變化［4］。

2)現選取6#樓C4觀測點的某些代表性的沉降觀測數據作回歸分析，見表3，C4觀測點沉降曲線如圖5所示。

表3 沉降觀測數據表

圖5 C4觀測點沉降曲線

根據觀測結果作圖分析，從C4點沉降量與時間的關系可對其進行一元線性回歸分析，從而預測大樓以后的下沉情況，其方程為

式中，y為沉降量，單位為cm;x為時間，單位為d。

由于受各種隨機因素的影響，沉降量與時間并不是嚴格符合上式，故有

按最小二乘估計原則，即在∑ε2i=min條件下可求得a、b的估值，法方程式為

根據上述一元線性回歸分析理論，結合監測數據，計算出觀測點中有代表性的各點的沉降方程，并在置信水平a=0．01時檢驗y與x是否線性相關。即計算

利用計算的相關系數r與臨界表中的ra比較，如果r≥ra，則認為y與x在置信水平a下線性相關顯著，其回歸有效。

下面列出C4沉降點的回歸方程，并檢驗x、y的相關性，計算結果見表4，其中X代表觀測累積時間，單位為d;Y代表觀測累積實測沉降量，單位為cm。方程的相關系數r大于ra(查表知ra=0．959);故沉降觀測點回歸有效。表5中分別列出了觀測值和回歸模型的計算值，以進行對照。

表4 C4點回歸方程計算表

表5 C4觀測點的觀測值和回歸模型的計算值

8．6#樓觀測結論

1)6#樓的累積沉降量為:0．805～1．105 cm;平均沉降量分別為:0．932 cm。

2)6#樓平均沉降速率為:1．745 mm/100 d。未滿足有關規范規定的基本穩定標準(不大于1．0 mm/100 d)，仍應按照觀測方案及有關規范的規定，繼續進行建筑物使用階段的觀測。

3)測點最大閉合差為+0．145 cm，聯測基點最大閉合差為+0．145 cm，均滿足規范要求的精度。

三、結束語

建筑物沉降觀測是一項長期又精細的工作，其觀測周期長，測量精度要求高，在現場觀測要嚴格按照相關規范要求進行。通過觀測和數據成果的處理，可得出建筑物的沉降結論和規律，即可對建筑物的安全等問題起到預報、作用。只有這樣，建筑物的沉降觀測才能起到應有警示作用，方能為建筑物的安全提供可靠的依據并正確的指導施工并為設計者提供準確的設計參數。

［1］ 李青岳，陳永奇．工程測量學［M］．北京:測繪出版社，2008．

［2］ GB/T 12898—2009國家一、二等水準測量規范［S］．北京:中國標準出版社，2009．

［3］ JGJ 8—2007建筑變形測量規范［S］．北京:中國建筑工業出版社，2008．

［4］ 龍永清，吳玉林，陳建兵，等．高層建筑物沉降監測數據綜合分析的幾種方法［J］．西北大學學報:自然科學版，2007，37(4):670-674．