高層建筑沉降觀測技術的應用

摘?要：當前高層建筑已成為我國大、中城市的主要建筑形式，高層建筑物的質量安全問題不可忽視。沉降觀測是保障高層建筑結構安全和使用壽命的重要技術方法。通過對高層建筑沉降觀測工作程序和技術要點進行解析，為高層建筑測量工作提供參考。

關鍵詞：高層建筑;沉降觀測;方法;精度

1 緒論

隨著我國城市化進程的加快，高層及超高層建筑越來越多。高層建筑施工過程中，隨著上部結構逐步建成、地基荷載相應增加，高層建筑物通常會產生下沉現象，為防止不均勻沉降引起高層建筑物傾斜，需要進行沉降觀測。沉降觀測對于及時發現工程異常采取補救措施，確保高層建筑在施工期間和運營期間的安全，具有極其重大的意義。

2 沉降觀測程序

高層建筑的沉降觀測是在能表示沉降特征的部位設置沉降點，在沉降影響范圍之外埋設水準基點，根據上部荷載的增加情況，周期性的觀測基準點與沉降觀測點的高差變化值，據此計算沉降量和累計沉降量，從而分析高層建筑物的沉降規律。

（1）水準基點的設置。水準基點是沉降觀測的基準點，其高程應從建筑區永久水準基點引測，如果施工水準點能滿足沉降觀測的精度要求，也可以作為沉降觀測點來用。埋設水準基點應符合：①有足夠的穩定性。水準基點應設置在沉降影響范圍以外的安全地點，宜設置在基巖上，或設在壓縮性較低的土層上，避開公路、鐵路、地下管道和滑坡，在冰凍地區，水準基點應埋設在冰凍線以下0.5m，以保證其穩定性。②具備檢核條件。一般高層建筑物周邊水準基點最少應布設三個以上，以便相互檢核，保證水準基點高程的正確性。③滿足一定的觀測精度。水準基點和觀測點距離要適中，一般控制在20～100m范圍內，相距太近或太遠都會影響觀測精度。

（2）沉降觀測點的設置。布置沉降觀測點，需結合高層建筑的結構特點和施工現場的地質情況綜合考慮，選擇在能夠反映高層建筑物變形特征和變形明顯的部位，一般在以下位置設置：建筑物的四角、大轉角處，每沿10～20m外墻處或每隔2～3根柱基上;新舊建筑物、高低建筑物、縱橫墻等交接處的兩側;建筑裂縫、后澆帶兩側或沉降縫的兩側;建筑物不同結構的分界處;不同基礎埋深處;人工地基和天然地基的接壤處;填挖方分界處;框架結構建筑的柱基上或沿縱橫軸線上[1]。沉降觀測點應均勻布設，并且要求觀測點在縱向與橫向上對稱設置。根據高層建筑的建筑結構類型和建筑材料的差異，沉降觀測點的標志可選用墻（柱）標志、基礎標志和隱蔽標志等，標志埋設應穩固、明顯，避開障礙物，既便于觀測和長期保存，又不影響建筑物的美觀和使用。

（3）沉降觀測的方法。常用的沉降觀測方法有：一、二、三等水準測量、液體靜力水準測量、微水準測量和三角高程測量等[2]。沉降觀測方法的選擇視沉降觀測點的精度要求而定，二等水準測量是高層建筑物沉降觀測最常采用的方法。在觀測中，一般選取閉合水準路線。水準網的布設根據測區大小確定，對于少量建筑物的觀測區域，可將水準點連同觀測點布設為單一層次;對于建筑物較多并且分散的大型觀測區域，可布設為由水準點組成高程控制網、觀測點與聯測的水準點組成擴展網的兩級層次。觀測時先后視水準基點，再依次前視各沉降觀測點，最后再次后視該水準基點，兩次后視讀數之差不超過±1mm。首次沉降觀測需要注意兩個方面：①首次觀測的時間要求嚴格。首次觀測必須按時進行，否則沉降觀測得不到準確的原始數據。②首次觀測的精度要求高。首次觀測的數據將作為后續觀測數據的基礎，所以，首測觀測時一定要確保高程值的精準性。

（4）沉降觀測的成果整理。沉降觀測外業完成后，即可進行內業成果整理。通過對水準網進行嚴密平差計算（水準路線的閉合差應不超過±1.0n，n為測站數），求出觀測點每期觀測高程的平差值，然后計算相鄰兩次觀測之間的沉降量和累積沉降量，最后繪制沉降曲線圖，包括時間與沉降量關系曲線和時間與荷載關系曲線，進而分析沉降量與增加荷載的關系，預測建筑物的沉降趨勢，用以指導施工。

3 沉降觀測技術要點

（1）沉降觀測周期的選取。高層建筑沉降觀測的周期應根據工程的性質、施工進度、地基和荷載的變化情況決定。一般觀測點埋設穩固后，在建筑基礎完工后、主體開工前，進行第一次觀測。主體施工過程中，宜每加高2層～3層進行1次觀測;如果高層建筑的施工是均勻增高，那么一般在荷載每增加25%時進行1次觀測;如中途停工時間較長，應在停工時和復工時進行觀測。建筑物封頂或竣工后，一般每月觀測一次，如果沉降速度減緩，可改為2～3個月觀測一次，直到沉降量100天不超過0.01～0.04mm/d時，沉降達到穩定狀態或滿足觀測要求，方可停止觀測[3]。

（2）沉降觀測精度等級的選擇。沉降觀測精度的等級視高層建筑物的特性和建設、設計單位的要求而定。在沒有特殊要求的情況下，一般性的高層建筑物地基基礎設計為甲、乙的建筑的變形測量，選擇精度等級為二級，沉降觀測觀測點測站高差中誤差為±0.5mm[4]。

（3）沉降觀測精度的保證措施。高層建筑的沉降觀測是一項長期、連續的工作，為了保證觀測成果的真實與準確性，應盡可能做到“四定”，即固定觀測人員、使用固定的水準儀和水準尺、使用固定的水準基點、按固定的施測路線測站進行。每次觀測前，為了保證水準測量的精度，對所使用的儀器和設備，應進行檢驗校正。觀測時，必須記錄觀測時的氣象情況和荷載變化。每次觀測結束后，應及時檢查記錄的數據和計算是否準確，精度是否合格。

4 結語

沉降觀測是高層建筑施工中一項必不可少的工作，也是一項持續時間長、精度要求高、全面系統的工作。施測過程中要求測量人員必須嚴格遵守沉降觀測的程序，注重技術要點的把控，邊工作邊校核，以減少測量誤差的產生，確保沉降觀測數據的精準。

參考文獻：

[1]王國輝.土木工程測量[M].中國建筑工業出版社，2011，8.

[2]周建鄭.建筑工程測量（第四版）[M].中國建筑工業出版社，2017，12.

[3]竇如令，張洪忠.建筑工程測量及實訓教程[M].武漢理工大學出版社，2015，8.

[4]JGJ82016，建筑變形測量規范[S].中國建筑工業出版社，2016.

作者簡介：王穎輝（1978—），女，漢族，陜西西安人，碩士，講師，研究方向：工程測量技術。