高層建筑施工中沉降觀測技術的應用

朱偉

【摘要】隨著高層建筑施工要求的逐漸提高，研究其沉降觀測技術凸顯出重要意義。本文首先對相關內容做了概述，分析了高層建筑施工中沉降觀測需滿足的基本要求。在探討沉降觀測的程序及步驟的同時，研究了沉降觀測技術存在的問題。

【關鍵詞】高層建筑；施工；沉降觀測技術；應用

一、前言

作為高層建筑施工中的一方面重要工作，沉降觀測技術在近期得到了長足的發展。該項課題的研究，將會更好地提升沉降觀測技術的應用效果，從而保證高層建筑施工的可靠性。本文從概述相關內容著手本課題的研究。

二、概述

隨著經濟社會高速發展，現建成與在建的高層建筑的數量已達60余棟。高層建筑物的興建，改變了地面原有的狀態，并且對于建筑物的地基施加了一定的壓力，這就必然會引起地基及周圍地層的變形。現行規范也規定，高層建筑物、高聳構筑物、重要古建筑物等均要進行沉降觀測。特別在高層建筑物施工過程中，應用沉降觀測加強過程監控，指導合理的施工工序，預防在施工過程中出現不均勻沉降，及時反饋信息，為勘察設計施工部門提供詳盡的一手資料，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，造成巨大的經濟損失。

建筑物沉降的原因有合理變形：建筑物自身的構筑形態造成荷載分布不均衡使建筑物發生變形，這種變形一般小于允許變形值，隨著時間的推移而趨于穩定；施工誤差變形：由于施工誤差而造在荷載分布和預計分布不符，從而造成建筑物變形，這種變形對局部來講一般很小；基礎變形：由于建筑物的重量，使基礎上的土壤被壓實，引起建筑物沉降。

三、高層建筑施工中沉降觀測需滿足的基本要求

1.沉降觀測儀器設備方面的要求

沉降觀測的參數需要反映高層建筑在負荷增加時的沉降情況，因此對沉降觀測數據的精度要求較高。依據高層建筑建設施工的要求，測量誤差需要控制在建筑物結構變形值1/20～1/10以內，在觀測中需要使用DS1或者DS0.05級的精密水準儀，以滿足對觀測精度的要求。

2.沉降觀測人員素質方面的要求

觀測人員需要有精深的專業知識和熟練的操作技能，熟悉儀器設備的構造、操作方法、操作流程和測量理論，可以針對不同工程和具體施工情況，選擇合適的觀測方法和觀測程序。對于在觀測過程中出現的實際問題，觀測人員可以客觀科學的分析其原因，及時采取平差計算，以保障觀測任務順利的完成。

3.沉降觀測時間方面的要求

高層建筑沉降觀測對時間的要求和限制也非常嚴格，尤其是首次觀測的時間更是尤為關鍵，其關系到原始數據的準確性和可靠性，對觀測結果有著直接的影響。其他不同階段的觀測也要隨著工程施工而進行，不能出現漏測或者補測的情況。兩次觀測時間的間隔為一個周期，高層建筑施工中常以建筑物升高一層的時間作為觀測周期進行觀測，或者依據統一的時間段作為觀測周期，如工程每建設施工30天為一觀測周期。

4.沉降觀測位置方面的要求

沉降觀測對于觀測位置的要求也很高，既要能準確反映高層建筑的沉降情況，又要易于觀測工作的實施。觀測人員在高層建筑設置的觀測位置縱向和橫向要相互對稱，彼此之間間距約在15～30m之間，均勻分布于高層建筑周圍。在選擇沉降觀測位置的時候，觀測人員要結合工程施工情況，切不可使觀測位置因施工被破壞或者被掩蓋。

四、高層建筑沉降觀測的程序及步驟

1.建立水準控制網

按照工程的特性布局、現場的環境條件擬定測量施測方案，由建設單位提供的水準控制點（或城市精密導線點）按照工程的測量施測方案和布網原則的要求建立水準控制網。要求：一般的高層建（構）筑物周圍要設置3個以上水準點，其間距不宜大于100米。在場區內任何地方架設儀器至少能后視2個水準點，而且場區內各水準點構成閉合圖形，以便閉合檢校；各水準點要設在建筑物開挖、地面沉降和震動區范圍之外，水準點的埋深要符合二等水準測量的要求（大于1.5米），按照工程特點，建立合理的水準控制網，與基準點聯測，平差計算出各水準點的高程。

2.設置沉降觀測點

沉降觀測點應布設在能全面反映建筑物地基變形特點的點位，砌筑小陰井加以維護，應該選在下列位置：1.建筑物的四角、大轉角及沿外墻每10～20m處或每隔2～3根柱基上；2.高低層建筑物、新舊建筑物、縱橫墻等交接處的兩側，不同地質條件、不同荷載分布、不同基礎類型、不同基礎埋深、不同上部結構、建筑裂縫、后澆帶、沉降縫和伸縮縫的兩側，人工地基與天然地基接壤處及填挖方分界處；3.寬度大于或等于15米，或寬度小于15米但地質條件復雜以及膨脹土地區的建筑物的承重內隔（縱）墻設內墻點，以及框架、框剪、框筒、筒中筒結構體系的樓、電梯井和中心筒處；4.筏基、箱基的四角和中部位置處；5.多層砌體房屋縱墻間距6～10米橫墻對應墻端處；6.框架結構建筑的每個或部分柱基上或沿縱橫墻軸線上，以及可能產生較大不均勻沉降的相鄰柱基處。

3.建立固定的觀測路線

由場區水準控制網，依據沉降觀測點的埋設要求或圖紙設計的沉降觀測布點圖，確定沉降觀測點的位置。在工作基點與沉降觀測點之間建立固定的觀測路線，并在架設儀器站點與轉點處作好標記樁，保證各次觀測均沿統一路線。

4.沉降觀測

埋設好沉降觀測點后進行觀測時，檢查其穩固后，進行首次觀測。首次觀測的沉降點高程精度要求較高，一般采用S02或S05級別的精密水準儀來進行測量，并且要求同期觀測兩次取其平均值。具體的觀測過程中，地基沉降埋設臨時點位觀測到±0，建筑主體沉降埋設永久觀測點，根據高層建筑的層數，每施工2-5層觀測一次，直至竣工。將測量的各次數據整理檢查無誤后，進行數據平差計算，求出每個觀測點的數據，計算出每次觀測的本次沉降量及累計沉降量。此外，應根據各觀測周期的累計沉降量，以下半部沉降量、上半部荷載值（樓層）為縱坐標，時間為橫坐標，繪制時間-荷載-沉降量曲線圖，有利于工作人員更好的對高層建筑的荷載和沉降量進行剖析，為建筑施工提供指引。

五、施工中沉降觀測技術存在的問題

1.沉降觀測結果存在浮動現象，無法控制

無論哪一類的建筑施工，都要對地表進行開挖。地面的表層被開挖以后就會改變地面原有的形態，使得土地變得松散。如果在接下來的施工中不回填泥土并壓實，就無法使建筑地面下的泥土恢復到開挖前的密實形態。同時，隨著工程施工進度的不斷進展，建筑物的高度和地表的荷載不斷地增加，加大了對地基的壓力。使得地基土慢慢地被壓縮，這樣就給建筑物的沉降創造了條件。由于施工時各種施工設備都會對地下產生振動效應，會對地基土產生一定的影響，也會導致它松散不密實。

2.沉降量與下沉曲線的變化

在觀測沉降量及下沉曲線時，發現下沉曲線并不是保持正方向或者反方向變動時，常常會出現如下一些現象：曲線可能會從中間的某一點逐漸回升或者在中間某點突然回升；在首次觀測后，下沉曲線可能會出現回升現象；曲線有時會出現波浪起伏現象。這些現象的存在說明，一些人為或者非人為因素影響了對建筑物的沉降觀測結果。

六、結束語

通過對高層建筑施工中沉降觀測技術應用的相關研究，我們可以發現，該項技術的應用有賴于對多項優勢因素的利用，有關人員應該從高層建筑施工的客觀實際出發，充分比對有力條件，研究制定最為符合實際的沉降觀測技術實施方案。

參考文獻：

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