沉降觀測在高層建筑中的應用與分析

【摘要】沉降觀測目的是在建筑物施工過程中使建筑物得到安全受控。本文通過總結導致建筑沉降的產生原因，闡述沉降觀測的方法與要求，并結合工程實例介紹了監測方法、過程及監測數據的分析。

【關鍵詞】沉降觀測;高層建筑;地基沉降

1、前言

隨著城市經濟建設的快速發展，高層建筑日益增多，工程施工改變了地貌條件及巖土層的應力狀態，在荷載作用下必然會引起地基的變形。

為保證建筑物的工程質量與施工安全，施工過程中通過對建筑物的周期性觀測，記錄建筑物在施工加荷及設備安裝等過程中的沉降變化，當監測對象存在不安全因素時，通過監測能及時發現并掌握其形變過程及發展趨勢，在排險搶險工作中，通過監測信息來驗證排險搶險方法的可靠性和有效性，從而避免因沉降造成建筑物主體結構的破壞而造成經濟損失。

2、建筑沉降產生原因

沉降是指建筑地基、基礎及地面在荷載作用下產生的豎向移動，包括下沉和上升。引起建筑沉降的因素很多，主要有兩個方面：

2.1外部因素

引起建筑物沉降的外部因素主要有建筑物地基的地質不均勻、巖土層的力學性質差異、地基的塑性變形、地下水位季節性變化、建筑物本身的荷重、建筑物的結構及動荷載的作用，建筑物周圍大量挖方等，均會引起建筑物沉降。

2.2內部因素

建筑物自身的結構形態造成荷載分布不均衡使建筑物產生不均勻沉降，這種變形將隨著時間的推移而趨于穩定。此外，由于施工差異而造成荷載分布不均，從而造成建筑物變形，考慮施工過程中逐步增加荷載，變形量進一步累積從而造成危險變形。

3、監測方法及要求

3.1沉降觀測點布設

為保證監測工作的簡單易行且提高觀測精度和作業效率的要求，沉降觀測擬按照基準點、沉降觀測點二級布設。

建筑沉降觀測點分為基準點、沉降觀測點。基準點擬在施工現場周邊穩定處埋設，一般不少于3個。沉降觀測點埋設在最能反映建筑變形特征和變形明顯的部位，觀測點盡量做到橫縱向對稱，并均勻分布。

3.2沉降監測方法

沉降觀測基準點的高程通過附近的國家高等級水準點引測。觀測點布設穩定后，基于水準控制網，依次向每個觀測點引測高程值。

沉降觀測采用國家二等水準進行往返附合水準測量，精度為附合差<0.3n1/2 mm，觀測點測站高程中誤差±0.2mm，具體操作方法嚴格按照規范執行。

3.3監測頻率

沉降觀測的頻率應根據工程性質、工程進度、地基情況及基礎荷重增加情況綜合考慮。通常高層建筑的沉降觀測的周期較長，大致分為兩個階段：

（1）主體施工階段：在2層完成以后開始觀測，每增加1-2層觀測1次，且每月不少于1次。

（2）封頂后及建筑使用階段：第1年不少于4次，第2年不少于3次，以后每年1次，直至穩定為止。

如有基礎附近地面載荷突然增減、基礎四周大量積水、長時間連續降雨等情況，均及時增加觀測次數。當建筑物沉降出現異常情況或嚴重裂縫時，應逐日或幾天一次的連續觀測，直至異常解除。

4、沉降觀測實例

長沙市某項目一期工程由11棟高層住宅（26～34F）組成，設地下室1層。場地原始地貌屬于湘江沖積Ⅰ級階地，場地上覆第四系更新統沖積粉質黏土、粉砂、圓礫及殘積粉質粘土，下伏泥盆系中風化白云質灰巖。基礎型式采用預應力管樁。

4.1監測點布置

根據現行規范，充分考慮場地地層情況及基礎型式，經實地調查，共埋設沉降觀測點160點、基準點5點。

4.2沉降觀測實施

本次沉降觀測采用中緯ZDL-700數字水準儀，測量精度為每公里往返測量誤差0.4mm。按測量規范要求依照國家二等水準，采用分段閉合、逐段檢核的方法施測，各次觀測精度均符合限差要求。本次沉降觀測工期近800天，單點實施觀測25次。

4.3沉降觀測數據分析

根據本次觀測數據，繪制對各監測點的沉降量-時間曲線，其中18#棟共設8個觀測點（編號18-1至18-8），觀測點沉降曲線如圖1。

通過分析得知：

（1）觀測點整體趨勢均以沉降為主，施工階段不同，其沉降速率有所不同;

（2）施工階段（0-200d）因上部荷載增加，沉降量增加較快;封頂后及使用階段，加荷已基本完成，沉降量逐步趨于穩定;

（3）預應力管樁屬于摩擦樁，沉降量稍大。

結語：

沉降觀測目的是在建筑物施工過程中使建筑物得到安全受控。沉降監測要根據建筑規模、場地情況、精度要求等因素制定監測方案，合理周期性施測。對于監測成果要及時比較分析，得出建筑整體沉降規模和發展趨勢，指導建設施工，最大程度的降低沉降對建筑的影響，對提升高層建筑整體的施工安全和使用安全有著十分重要的意義。

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作者簡介：

鄒國輝（1983-），女，漢族，湖南長沙，本科，工程師，主要從事高層房屋變形監測工作。