高層建筑沉降監(jiān)測技術(shù)方法研究

葉昱酉

(成都理工大學(xué) 四川 成都 610059)

沉降監(jiān)測與控制是公路工程、鐵道工程、隧道工程以及工民建工程中確保施工安全與工程質(zhì)量的重要手段。近年來，城市中高層建筑日益增多。高層建筑在施工期間，隨主體荷載的增加，勢必造成主體不規(guī)則下沉，其局部不均勻沉降可能導(dǎo)致建筑物發(fā)生傾斜或裂縫。為了確保建筑物的正常施工、安全性及正常使用壽命，對高層建筑進(jìn)行沉降監(jiān)測和變形趨勢預(yù)測具有重要意義。

一、沉降基準(zhǔn)點和工作基點的布設(shè)

沉降基準(zhǔn)點位置的精確性、合理性會影響沉降監(jiān)測中每階段和最終得到變形量數(shù)值真實性，所以沉降基準(zhǔn)點的埋設(shè)位置至關(guān)重要。其應(yīng)埋設(shè)在工程所在變形區(qū)的外側(cè)，且不易受到周圍其他外界條件影響而導(dǎo)致點位稍有變動的地方。如果在實際工作中，綜合考慮各方面影響因素后布設(shè)的基準(zhǔn)點到所測建筑的距離很遠(yuǎn)，可以再布設(shè)工作基點以順利完成沉降監(jiān)測。為保證觀測數(shù)據(jù)的精確性，需要隔一定時間對基準(zhǔn)點進(jìn)行復(fù)測，以檢查點位的穩(wěn)定性。

二、沉降監(jiān)測點的布設(shè)

對建筑物進(jìn)行沉降監(jiān)測，沉降監(jiān)測點應(yīng)該布設(shè)在通過監(jiān)測能靈敏反應(yīng)建筑物和地基變形量的某些特征點上，點位可按下列情況進(jìn)行布設(shè)：(1)如設(shè)于建筑物外，則可設(shè)置在建筑物的四個角落、大角、沿外墻每2或3根圓柱形地基或沿外墻10米至20米的長度范圍內(nèi)。(2)如果測區(qū)建筑物有核心筒，則其四角仍需布設(shè)；(3)例如，在勘察區(qū)域內(nèi)有裂縫和沉降縫，或者后澆帶或埋深較大的地基，或者部分基礎(chǔ)是人工基礎(chǔ)的一部分是天然基礎(chǔ)，或者有一個不同的建筑結(jié)構(gòu)，還是有填充和挖掘的邊界，上述要點都需要部署監(jiān)測點；(4)如果建筑物為框架結(jié)構(gòu)，則需要沿豎直和水平軸線或每個或部分的樁基布置；(5)如果監(jiān)測建筑物的底部是圓頂?shù)鬃蛳湫蔚鬃?，則應(yīng)將其放置在建筑物的地板上或靠近底座和中間位置的四個角落；(6)如果測區(qū)有高低層建筑或者有新舊建筑，均需布設(shè)監(jiān)測點；(7)如果建筑物的寬度超過15米，或者如果建筑物處于復(fù)雜的地形區(qū)域，并且延伸的土壤面積小于15米，則將內(nèi)墻的點設(shè)置在承重內(nèi)艙壁的中心和建筑物地板的中心必須設(shè)置監(jiān)控點；(8)若建筑物附近有放置重物的地方，或者有受外界震動會發(fā)生顯著影響現(xiàn)象的部位，均需布設(shè)監(jiān)測點。

三、沉降基準(zhǔn)點、工作基點、監(jiān)測點保護(hù)及意外情況處理

觀察建筑物的安置通常需要很長時間并且可以持續(xù)數(shù)年。如果部署參考點和工作點的穩(wěn)定性存在問題，則啟動數(shù)據(jù)將會出錯;如果沉降觀測如果該點損壞或破壞，沉降觀測數(shù)據(jù)將被中斷。這些情況會影響結(jié)算監(jiān)測的準(zhǔn)確性。因此，必須保護(hù)所有結(jié)算參考點，工作基點和觀測點。

(一)沉降基準(zhǔn)點、工作基點和觀測點的保護(hù)措施

(1)甲方措施：相對于乙方而言，甲方必須首先將沉降基準(zhǔn)點、工作基點和觀測點點位的安全保護(hù)放在首位，需要編寫正式文件，發(fā)放到乙方，以示重要性。如果甲方有任何損壞基準(zhǔn)點、工作基點和觀察點的可能性，甲方應(yīng)立即與乙方聯(lián)系，研究并確定基準(zhǔn)點的保護(hù)方法。

(2)乙方措施：乙方需要制定賞罰分明的制度，同時要對安排的施工人員普及一些重要的常識，提高安全教育水平，加強(qiáng)施工人員的素質(zhì)，嚴(yán)禁人為損壞或者破壞沉降基準(zhǔn)點、工作基點和觀測點的點位標(biāo)志。乙方需要與甲方密切合作，堅決支持甲方，本項目沉降觀測點均布設(shè)在1#號樓、2#號樓、3#號樓一樓承重墻、柱上，沉降觀測標(biāo)志露出墻面的長度和其埋設(shè)深度，還有其保護(hù)辦法必須在施工前和甲方協(xié)商好，既要方便測量又不能影響所監(jiān)測建筑物的美觀，若有必要的話，可以在埋設(shè)變形監(jiān)測點處設(shè)立標(biāo)志牌。

(二)意外情況的處理

(1)在準(zhǔn)備進(jìn)行沉降觀測之前，應(yīng)在現(xiàn)場確定沉降參考點，工作基點和觀測點的安全狀況。若是發(fā)現(xiàn)其中有點位遭到損壞或者破壞，必須在正式開始沉降監(jiān)測前根據(jù)實地和埋設(shè)點位圖紙補好點位。如果沉降監(jiān)測過程中某個觀測點位被破壞，表示監(jiān)測數(shù)據(jù)中斷，那么在補好點位以后，必須進(jìn)行更多的觀察，以確保監(jiān)測工作的完整性和沉降觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

(2)沉降監(jiān)測完畢后，對獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對于中斷點來說，為了減弱其對整體數(shù)據(jù)計算處理的影響，其近似沉降量可以取其周圍相鄰點位的平均沉降量。

四、沉降觀測方法及精度要求理

在沉降觀測技術(shù)設(shè)計中，建議采用物位測量方法進(jìn)行高程控制測量和沉降觀測。當(dāng)使用數(shù)字水準(zhǔn)儀進(jìn)行沉降觀測時，兩個讀數(shù)之間的差值不設(shè)置限差，在相同的規(guī)模上，兩次測量所測得的高度差的差異與基輔測得的高度差的差異相同。

五、沉降觀測設(shè)備和人員投入

(一)儀器、設(shè)備情況

(1)該儀器需滿足每公里往返測量高差≤0.5mm的誤差，DSZ05型電子精密水準(zhǔn)儀一套，配套銦瓦水準(zhǔn)尺一對，儀器和水準(zhǔn)尺子使用前需要進(jìn)行檢定，檢定結(jié)果必須合格。(2)電腦一臺，沉降分析系統(tǒng)軟件一套；(3)記錄本、筆等輔助工具，制作基準(zhǔn)點、工作基點、監(jiān)測點標(biāo)志的用品，例如沖擊鉆，填料等。

(二)施工組織

為了保證順利完成本工程的沉降監(jiān)測工作，需要組織有大量測量經(jīng)驗的專業(yè)人員形成一個測量技術(shù)小組，負(fù)責(zé)研究施工技術(shù)、應(yīng)對沉降監(jiān)測過程中發(fā)生的問題。具體的施工監(jiān)測要求如下：(1)固定主要觀測人員；(2)固定觀測儀器、標(biāo)尺及有關(guān)附件；(3)保持觀測路線和觀測方法不變，露天作業(yè)部門應(yīng)保持觀測時間不變；(4)每次觀察前30分鐘，需要晾儀器和標(biāo)尺。在建站時，必須使用遮陽傘遮陽；(5)為了提高監(jiān)測精度，前后視的標(biāo)尺到測量儀器的距離要盡可能相等；(6)應(yīng)盡量在較短時間內(nèi)完成一個周期的觀測；(7)在不同時間觀測時，不改變需要維護(hù)的測量設(shè)備和觀測設(shè)備，觀測網(wǎng)絡(luò)，觀測路徑，觀測方法。

六、沉降觀測周期

沉降監(jiān)測的基礎(chǔ)中心最終沉降量預(yù)警值為40mm，最大值為50 mm，差異沉降滿足規(guī)范要求。如果測區(qū)受到外部因素的影響，或者觀測點的沉降測量結(jié)果異常，即當(dāng)沉降或隆升超過規(guī)定的極限或變化不正常時，應(yīng)及時對沉降基準(zhǔn)點、工作基點、監(jiān)測點的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，增加監(jiān)測數(shù)量，擴(kuò)大檢測范圍。對于沉降觀測，高層建筑主體應(yīng)在施工期各層次觀察一次，主屋頂封頂后一年內(nèi)一次，每三個月一次;并在主屋頂封頂后每六個月進(jìn)行一次。目的是測量每個階段建筑主體的沉降情況。

七、沉降觀測成果處理

每周期觀測結(jié)束后，應(yīng)及時對觀測資料進(jìn)行整理，需要對監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)平差，可以利用平差軟件，比如清華山維、平差易等或者利用理論知識手算，來給出變形參數(shù)值以及變形參數(shù)精度的評定。需要計算沉降和沉降率，制定沉降觀測表，繪制時間-沉降曲線，等沉降曲線，記錄沉降觀測技術(shù)總結(jié)，并報告沉降分析。如果處理后的結(jié)果超出沉降預(yù)警值40mm，則意味著所測建筑物沉降有風(fēng)險，需要繼續(xù)對數(shù)據(jù)進(jìn)一步分析，分析造成不安全的原因，同時需要增加監(jiān)測頻率。

八、結(jié)論

工程建構(gòu)筑物沉降觀測的具體方法，應(yīng)根據(jù)建構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)特點、用途、使用情況、觀測目的、要求的觀測精度、周圍的環(huán)境以及所擁有的儀器設(shè)備條件等因素來考慮選定合適的觀測方法。設(shè)計沉降觀測方案時應(yīng)綜合考慮各種測量方法的應(yīng)用，有時可能只需用一種方法，有時可能要用二種或多種方法，互相取長補短。