上海中心大廈施工過程中的沉降觀測

上海建工集團股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

上海中心大廈工程位于上海市浦東新區陸家嘴金融貿易區，大廈東側為東泰路，南側為陸家嘴環路，西側為銀城中路，北側為花園石橋路。建筑總高632 m，結構高度580 m，地下結構5層，地上結構125層。主樓基坑呈直徑為121 m的圓形地下連續墻布置，基坑面積約11 500 m2。底板呈八邊形，面積約9 270 m2，底板厚度6 m。

主樓樁基均為φ1 000 mm樁端后注漿鉆孔灌注樁，共計1 027根，最深樁底埋深-87.30 m。裙房樁基分為φ1 000 mm和φ700 mm鉆孔灌注樁，樁底埋深均為-62.60 m，共計1 487根。主樓為順作法施工，裙房為逆作法施工，主樓和裙房之間設置寬2 m后澆帶。

2 沉降觀測技術方法

2.1 沉降點位布設及觀測情況

根據結構設計，上海中心大廈先后共布設了2層沉降監測點，分別位于B5層結構大底板及1F大堂層，每套觀測點均分為主樓及裙房2個觀測區域。

B5層包含主樓沉降點28個，以建筑核心筒為中心呈八向放射形均勻布設在核心筒—巨柱—后澆帶3個環帶區域內（圖1）；裙房沉降點共57個，布設在包含地下連續墻在內的結構墻板及柱上。1F大堂層包含主樓沉降點36個，分布在核心筒周邊及巨柱上，基本與B5層位置對應（圖2）；裙房沉降點由于工序原因未予布置。

B5層主樓沉降點自2010年5月開始進行觀測至2013年10月；1F主樓沉降點自2010年11月開始逐步進行觀測，并于2013年10月B5層主樓封閉施工后將大底板沉降數據累積轉換進行后續觀測；B5層裙房沉降點自2012年4月開始進行觀測至竣工。

2.2 觀測要求

1）沉降測量級別： 一等。其中，變形觀測點的高程中誤差為0.30 mm，相鄰變形觀測點的高差中誤差為0.10 mm，每站高差中誤差為0.07 mm，往返較差、附合或環線閉合差為0.15mm（n為測站數，下同），檢測已測高差較差為0.2mm。

2）觀測頻率：主樓地下結構每層施工完畢后大底板上測點觀測1次；上部結構施工時，大底板上測點隨上部結構施工每5層觀測1次；B0層上觀測點隨上部結構施工每5層觀測1次。主體結構封頂后每月觀測1次至工程竣工。對于突然發生嚴重裂縫或大量沉降等特殊情況，增加觀測次數。

圖1 B5層主樓區域沉降點位布置示意

圖2 1F主樓區域沉降點位布置示意

3）沉降穩定標準：連續2次半年監測沉降量沒有超過2 mm。

2.3 觀測方法

沉降觀測使用徠卡DNA03精密水準儀、配套高精度銦瓦合金水準尺，儀器按照國家規定年檢鑒定合格，并在使用有效期內。在使用過程中，隨時檢查儀器的常用指標，一旦偏差超過允許范圍，須及時校正以保證測量精度。水準觀測主要技術要求為：視線長度為15 m，前后視的距離較差為0.30 m，前后視的距離較差累積為1.00 m，視線離地面最低高度為0.50 m。

沉降觀測以業主方提供的外圍深埋點S1為基準引測至施工場區圍墻處工作基點，經往返閉合無誤后，從工作基點觀測施工現場內和底板上的監測點。沉降數據經過閉合較差檢驗并進行平差處理，同一觀測點高程與上次高程之間的差值即為本次沉降量，同一觀測點高程與初始高程之間的差值即為累積沉降量。

大底板沉降觀測：從工作基點通過完成的樓梯或車道將高程引測至B5層底板臨時工作基點，然后以此臨時基點，逐一對每個監測點進行沉降觀測并閉合到臨時工作基點，最后通過完成的樓梯或車道返測至工作基點。

B0層沉降觀測：從工作基點逐一對每個監測點進行沉降觀測，最后閉合到工作基點[1-3]。

2.4 觀測精度保證措施

沉降觀測自始至終要遵循“五定”原則：

1）沉降觀測依據的基準點、工作基點和被觀測物上的沉降觀測點，其點位要穩定；

2）固定觀測人員，以盡可能減少人為誤差；

3）固定觀測儀器，以盡可能減少儀器本身的系統誤差；

4）固定時間按基本相同的路線，以減少溫度、濕度造成的誤差；

5）用相同的觀測方法進行觀測，以減少不同方法間的系統誤差，其觀測方法要確定。

3 沉降數據分析

通過對B5層結構大底板及1F大堂層2套沉降系統數據的匯總分析，在反應結構沉降變化的同時，可以發現許多內在的聯系[4-6]。

3.1 沉降變形一致性

從2010年5月至2013年10月，通過核心筒及巨柱沉降均值的比較曲線（圖3）可以發現，巨柱或核心筒環帶的沉降均值在任何一個時間節點上的差值幾乎一致，具體表現為2組近乎平行的變形曲線；2組環帶之間的差值大小不同主要是由于1F核心筒與巨柱開始監測的時間不一致所造成的。這從側面反映了監測方法的科學性、數據的準確性，同時也為后期B5層不具備觀測條件后到1F的累積轉換奠定了數據基礎。

3.2 變形整體聯動性

在整個監測周期中，B5層大底板主樓區域的3個環帶在變形方向上都經歷了一個正常下沉－異常上抬－穩定沉降的三段式過程（圖4），這在通常的超高層建筑沉降監測過程中是極少見的，長達半年之久的上抬過程更是絕無僅有。

為了加強對異常情況的判斷和監控，在加強監測頻率的同時，通過對周邊工程沉降、降水、基準點變動等多方面情況的綜合分析，排除了監測數據錯誤的可能性，結合工程裙房逆作法施工工況，最終分析確定的原因為裙房區域卸土所造成的土體上浮帶動整體聯動上抬，也為上抬過程末期的核心筒—巨柱—后澆帶3個環帶依次由上抬變化為下沉做出了科學印證。

圖4 B5環帶沉降比較曲線（正值為下沉）

3.3 環帶間差異性

B5層大底板主樓區域整個監測周期的核心筒—巨柱—后澆帶3個環帶區域的沉降具有方向上的整體性，同時在量值上具有一定的差異性，從內向外表現出沉降值由大到小的變化。這種量值上的差異性在2012年2月之后逐漸縮小，3個環帶的變形速率趨于一致，主樓區域形成了一個比較穩定的鍋底形狀（圖5、圖6）。

圖5 B5層大底板沉降鍋底示意（正值為下沉）

圖6 B5層大底板沉降鍋底示意（正值為下沉）

4 沉降觀測的重要意義

沉降觀測作為一個貫穿始終的高程監測手段，在上海中心大廈建筑施工過程中發揮了十分重要的作用，其主要作用有[7,8]：

1）理論驗證。設計預估工程累積沉降約為120 mm，根據數據轉換累積擬合的最終沉降約為105 mm，與設計預估值十分接近，對設計承載力沉降計算等理論的實際驗證提供了有力的數據依據。

2）提供時間依據。通過主樓環帶沉降的差異分析、主樓與裙房臨近點位的速率分析可以科學地掌握主樓的平面變形、主樓與裙房的差異變形，為后澆帶、連梁后澆帶等結構的封閉提供了可靠的時間依據。

3）提供后期調整依據。本工程所在的場地均為軟土地基，隨著結構荷載的不斷增加，必定會產生主樓內部精裝與幕墻、主樓與裙房、裙房與外總體等各個相關環節的高差問題，科學地整理分析沉降數據，為掌控結構整體變形情況做好前瞻性技術準備，有效地減少了施工矛盾，提高了施工效率。

5 結語

沉降觀測在上海中心大廈的建設過程中不僅僅作為一種常規的結構變形觀測手段，而是通過科學的觀測方法、精密的觀測手段、詳細的數據分析成為了一種卓有成效的控制技術。

可以預見的是，對任何的超高層建筑施工，沉降觀測都將成為掌控全局的技術手段，特別是與BIM技術的結合，將在主體結構預抬高、結構變形精確調整等諸多方面發揮舉足輕重的作用。

《建筑施工》編輯部榮獲“上海市新聞出版行業文明單位”稱號

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（佳佳）