高層建筑物沉降觀測技術及工程應用結果分析

李秀峰

(珠海市測繪院，廣東 珠海 519015)

1 引 言

隨著當前城市的迅速發展，高層建筑日益增多，必須要對其安全問題進行考慮，其中建筑物沉降是需要面對的問題之一。高層建筑物荷載較大，容易受到多種因素影響造成不均勻沉降，為保證安全，在施工及運營過程中，必須對建筑的沉降量進行觀測[1，2]。制定一套合理的沉降觀測方案，不僅能保證觀測結果的準確性和可靠性，還可以降低觀測期間的生產成本[3，4]。本文對實際工作經驗進行總結，并以參與的某業務大樓沉降觀測為例，對高層建筑物沉降觀測的設計及測量結果進行介紹。

2 高層建筑物沉降觀測技術

高層建筑物沉降觀測工作主要按照《建筑變形測量規范》(JGJ8-2007)、《建筑物沉降、垂直度檢測技術規程》(DGJ32/TJ 18-2012)、《國家一、二等水準測量規范》(GBR897-2006)等相關規范要求進行。

2.1 觀測點布設與觀測精度

高層建筑物沉降觀測的首要工作是布設觀測網，它主要是在建筑物周邊合適的位置埋設沉降觀測基準點和觀測點。觀測網的布設必須要能對整個建筑物的沉降情況進行控制，并且基準點和監測點的數量也要根據建筑物情況進行考慮[5，6]。基準點是整個觀測網的基準，必須具有較高的穩定性以及便于測量，并且與測區距離適中，減少測量過程中的誤差累計。通常情況下，技術人員需依據建筑物周邊情況將基準點埋設在基巖或者建筑物沉降影響之外的區域。沉降點的位置選擇對建筑物沉降情況的反映起著重要的作用，觀測點需置于易于觀測、不易破壞的地方并且應注意避開暖氣管、雨水管線等障礙物[3，7]。

觀測精度直接決定著測量數據的準確性和可靠性，也直接決定測量儀器及測量人員的選擇。為保證高層建筑的安全性，沉降觀測精度一般要求較高，通常按照二等水準測量規范進行測量，如表1所示。

二等水準測量技術要求 表1

2.2 觀測周期設置

施工期間需根據項目進度對建筑物進行全程觀測，直至建筑物沉降進入穩定階段[8]。測周期的合理設置對掌握建筑物沉降速率有著重要的影響，并且對觀測成本也有一定程度的影響。通常情況下，在施工初期，觀測次數較多，隨著建筑物沉降速率變小，逐漸減少觀測次數。

2.3 沉降穩定性判斷

依據《建筑物變形測量規范》中關于沉降觀測穩定階段的要求：沉降是否進入穩定階段，應由沉降量與時間關系曲線判定，對于一般工程，當最后兩個檢測周期的沉降速率小于 0.01 mm/d～0.04 mm/d時，可認為已進入穩定階段[9，10]。

3 沉降觀測實例及結果分析

以某業務大樓為例，按照上述觀測方案設計，共布設3個基準點和18個沉降觀測點，觀測時間為2017/03/31～2017/12/22，由于該建筑并非新建工程，故只對其觀測了9期數據。沉降觀測點的布設采用彎鉤式沉降觀測點，沉降觀測點布設在建筑物的受力柱上，點位距室外地坪約 30 cm，外墻裝飾后重新布設彎鉤式沉降觀測點，點位布設位置不變，具體點位布設情況如圖1所示。

圖1沉降點位布設圖

沉降觀測使用鑒定合格的Trimble DiNi03(730160)型電子水準儀按照相關規范進行測量，保證了沉降觀測數據的可靠性。每次觀測時，各測點與基準點布設成閉合水準環網，采用逐次趨近法嚴密水準平差程序，求算出各測點的高程。對計算得到的高程進行處理，可得各點在觀測期間的沉降曲線圖，如圖2所示。

圖2 點位沉降曲線圖

由圖2可知，各點在觀測期間內，均發生了沉降，其中該業務大樓最大沉降量為F5測點 13.0 mm，最小沉降量為F16測點 6.5 mm，累計平均沉降量為 9.7 mm。各觀測點的沉降速率如表2所示，圖3給出了沉降點的平均沉降速率曲線。

各點沉降速率(單位/mm/d) 表2

圖3 沉降點v-t-s曲線圖

由表2和圖3可知：各點在最后四期的沉降速率均小于 0.04 mm/d，最后兩個周期平均沉降速率為 0.023 mm/d、0.022 mm/d，均小于高層建筑物穩定階段規范允許值，表明在現有荷載條件下，該業務大樓沉降可視為進入穩定階段。

4 結 論

本文討論了高層建筑物沉降觀測方案的設計，并對某業務大樓沉降觀測進行方案設計和觀測，通過對觀測的數據做相應點的處理，可知該業務大樓最終進入穩定狀態。沉降監測對于控制高層建筑物變形具有重要作用，只有合理地制定方案，確定監測措施，才能提高檢測精度，為建筑物的安全提供保障。