鄭東新區森林公園家屬樓沉降監測及穩定性分析

金世欣 劉海寬

摘 要：為了避免建筑結構發生過大沉降，施工過程中需要對鄰近建筑物、構筑物、地下管線和道路等進行沉降監測，以掌握結構的穩定狀態。本文以鄭東新區森林公園家屬樓的沉降監測為工程背景，介紹了監測實施方案，并對監測數據進行分析，判別了建筑結構的穩定狀況，供同類工程沉監測進行參考。

關鍵詞：建筑結構;沉降監測;監測精度

中圖分類號：TU433文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）07-0075-03

Settlement Monitoring and Stability Analysis of Family Building in the Forest Park of Zhengdong New District

JIN Shixin1 LIU Haikuan2

（1.Henan Zhengda Engineering Inspection Consulting Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450001;2.Henan Transportation Research Institute Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450015）

Abstract： In order to avoid the occurrence of excessive settlement of the building structure， it is necessary to monitor the settlement of nearby buildings， structures， underground pipelines and roads during the construction process in order to grasp the stable state of the structure. Taking the settlement monitoring of the family building of the Forest Park in Zhengdong New District as the engineering background， this paper introduced the monitoring implementation plan， and analyzed the monitoring data to determine the stability of the building structure for reference for similar projects.

Keywords： building structure;settlement monitoring;monitoring accuracy

建筑結構的沉降是指結構受到地表區域沉降、自身重力、結構內部應力釋放、結構間相互作用等自然和人為因素影響產生的相對地面或其他結構的差異沉降變形[1]。在工程建設施工過程中，難免會遇到建筑或構筑物沉降帶來的問題，發生較大沉降時，會造成施工停工和巨大經濟損失。為了避免建筑結構發生過大沉降，在施工過程中一般需要對鄰近建筑物、構筑物、地下管線和道路等進行沉降監測[2]。沉降監測根據實測的監測數據，利用數學方法對沉降速率、總沉降量及工后沉降值進行計算分析，確保工程結構沉降得到有效的控制。通過監測可以掌握沉降狀況，必要時可采取對應措施，控制沉降的發展，保證結構工程質量和周邊工程結構的安全。本文以鄭東新區森林公園家屬樓的沉降監測為工程背景，介紹了監測實施方案，并對監測數據進行分析，判別了建筑結構的穩定狀況，供同類工程沉監測進行參考。

1 工程概況

鄭州市森林公園家屬樓位于中州大道與北三環交叉口東北處，為5層鋼筋混凝土框架結構，建筑物北側和東側因建筑垃圾和填土臨近家屬樓堆積，可能導致建筑物沉降。森林公園家屬樓及周邊堆土如圖1所示。2015年3月24日，研究者到現場調查踏勘發現，家屬樓東側堆土已高出原地面約8 m，堆土坡腳已延伸至家屬樓東側圍墻，家屬樓北側堆土高約7 m，堆土坡腳距家屬樓外側圍墻最近處約10 m。若現場繼續靠近家屬樓堆載，勢必造成家屬樓沉降。為掌握堆土對家屬樓地基和基礎沉降的影響，需要對家屬樓進行沉降監測，并將觀測數據反映給項目建設有關單位，為建筑物安全提供及時準確的信息化數據。

2 沉降監測實施方案

2.1 沉降觀測點的布置

觀測點的布設是沉降觀測中的一個重要環節。在沉降觀測過程中，數據獲取的精度固然重要，觀測點的布設也應科學合理。沉降觀測點應依據建筑物的形狀、結構、地質條件等因素綜合考慮，布設在最能敏感反映建筑物沉降變化的位置。建筑物上設置的沉降觀測點一般縱橫向對稱，相鄰點之間的間距以15～30 m為宜，均勻地分布在建筑物的周圍和四角、差異沉降量大的位置、地質條件有明顯不同的區段以及沉降裂縫的兩側。埋設的沉降觀測點要符合各施工階段的觀測要求，特別要考慮到裝修裝飾階段因墻或柱飾面施工而破壞或掩蓋住觀測點。

觀測點一般直接埋設在要測定的沉降變形體上，且點位應位于能反映沉降變形體沉降變形的特征部位，不但要求設置牢固，便于觀測，而且要求形式美觀，結構合理[3]。對于鄭州市森林公園家屬樓，現場堆土主要集中在家屬樓圍墻北側和東北側。根據現場實際情況，在圍墻外側布設了4個沉降觀測點，測點間距為16 m。沉降監測點布置如圖2所示。

沉降監測采用獨立高程系統，該項目共布設3個基準點，構成監測基準網。基準點全部布設在遠離堆土影響區域以外穩固的結構物上。基準點布設完成后，對高程基準網經過多次復測，確認高程基準點處于穩定狀態時方可使用，并定期對基準點的穩定情況進行校核。在基準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做好標記樁，保證后續觀測均沿統一路線，以減小觀測誤差的影響[4]。

2.2 監測精度與儀器設備

沉降監測的測量精度一般根據工程項目特點、監測內容和規范要求確定。根據《工程測量規范》（GB 50026—2007）[5]的有關規定，對本項目沉降變形測量按二等執行，其精度按表1的要求確定。

選擇測量儀器時，并不是測量精度越高越好，而在于測量儀器的檢測范圍應與目的相符，而且必須滿足操作方便、測量迅速和費用經濟的要求。因此，必須選擇與測量內容和要求精度相符的測量儀器，同時還要考慮現場使用環境和條件。目前，在工程高精度測量中，電子水準儀已普遍使用。電子水準儀又稱數字水準儀，是以自動安平水準儀為基礎，在望遠鏡光路中增加了分光鏡和讀數器，并采用條碼標尺和圖像處理電子系統構成的光機電測一體化的高科技產品。電子水準儀采用條碼標尺，其讀數采用自動電子讀數，即利用儀器里的十字絲瞄準的電子照相機，當按下測量鍵時，儀器就會把瞄準并調焦好的尺子上的條碼圖片來一個快照，然后把它與儀器內存中的同樣的尺子條碼圖片進行比較和計算。這樣，尺子的讀數就可以被計算出來并且保存在儀器內存中。

本項目變形測量按二等要求執行，對測量精度要求較高，采用精密水準儀進行觀測。本項目選用徠卡DNA03高精度電子水準儀（見圖3）并配合銦鋼尺進行沉降觀測。與普通水準儀相比，電子水準儀具有以下優點。

①讀數客觀。不存在誤記問題，沒有人為讀數誤差。

②精度高。視線高和視距讀數都是采用大量條碼分劃圖像經處理后取平均得出來的，因此削弱了標尺分劃誤差的影響;具有進行多次讀數取平均的功能，可以削弱外界條件的影響。

③測量速度快、效率高。由于省去了報數、聽記、現場計算的時間，減少了人為出錯的重測數量，測量時間與傳統儀器相比可以節省1/3左右;使用中只需要調焦和按鍵就可以自動讀數，減輕了勞動強度。

3 沉降監測數據分析

觀測完成后，對數據的處理至關重要，因為數據分析結果是衡量建筑物是否安全的重要指標。數據處理分析是一個煩瑣的過程，處理不慎將會導致計算錯誤，直接影響分析結論。為減少隨機誤差，做到測量、采集數據專人專項負責，外業觀測值和記事項目應在現場直接記錄于觀測記錄表中。對于手工記錄資料，要保存好原始記錄表;對于智能式記錄器，要及時將測量數據導入電腦，以防丟失。觀測數據出現異常時，應分析原因，必要時應進行重測。應對觀測數據進行及時整理分析，繪制變形曲線，根據測量結果進行綜合判斷。

2015年3月24日進行了現場踏勘后，完成了觀測點和基準點的布置。2015年3月26日在確定基準點和觀測點穩固后，進行了第一次初始測量，截至2015年4月21日，累計進行了12次測量。對監測數據進行處理分析，結果如表2所示。

根據測點各次累計沉降值，繪制測點累計沉降曲線，如圖4所示。由圖4可知，在堆載早期，監測點出現較明顯的沉降，其中測點4監測到的最大沉降值為-2.4 mm，未超過預先設定的沉降預警值-10 mm[6]。考慮到繼續堆土會引起進一步沉降，建議暫停堆土并對建筑進行持續沉降觀測，以免造成進一步的影響。截至2015年4月21日共進行了12次觀測，2015年4月8日至2015年4月21日3期觀測數據顯示，測點沉降基本趨于穩定，地基和基礎未發生過大沉降，家屬樓主體結構安全。

4 結語

沉降觀測的目的是及時發現建筑物或構筑物的不正常沉降、不均勻沉降，以便能及時采取措施，防止結構損壞。在沉降變形觀測中，水準測量是最常用的方法。目前，數字水準儀和條碼式水準標尺已經普遍應用于水準測量作業中，測量精度大幅提高。本文以鄭東新區森林公園家屬院沉降觀測為工程背景，采用高精度電子水準儀和銦鋼尺，在建筑周邊堆土施工過程中對其沉降進行觀測，并對監測數據進行分析。監測結果顯示，堆土早期，地基發生明顯沉降，在堆土停止后，持續觀測顯示，測點最大沉降量未超預警值，建筑結構穩定，結構安全。

參考文獻：

[1]張勇，朱永祥，李西.高層建筑沉降觀測研究與分析[J].九江學院學報（自然科學版），2018（4）：39-41.

[2]黎韜.大型隔震建筑的沉降觀測研究[D].昆明：昆明理工大學，2018：48.

[3]武軍.深基坑建筑沉降監測分析[D].北京：北京建筑大學，2017：23.

[4]吳紅波，楊肖肖.城市高層建筑物沉降監測與穩定性分析[J].城市勘測，2017（1）：101-104.

[5]中國有色金屬工業協會.工程測量規范：GB 50026—2007[S].

[6]中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑基坑工程監測技術規范：GB 50497—2009[S].