關(guān)于建筑物沉降觀測(cè)的一些建議

梁勝林

（廣西壯族自治區(qū)建筑工程質(zhì)量檢測(cè)中心有限公司，廣西南寧 530005）

0 引言

受地質(zhì)結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)形式、建筑物自身荷載等諸多的因素的影響，建筑物施工、使用期間常會(huì)發(fā)生沉降問(wèn)題，嚴(yán)重影響建筑物使用的安全性、耐久性，威脅居民的生命與財(cái)產(chǎn)安全。為了提高建筑物沉降問(wèn)題的觀測(cè)精度，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)觀測(cè)技術(shù)與設(shè)備的應(yīng)用，合理選用沉降觀測(cè)方法，采取針對(duì)性措施解決建筑物沉降問(wèn)題，提高建筑工程的安全性。

1 工程概況

本次沉降觀測(cè)的工程項(xiàng)目為新中保稅智慧園項(xiàng)目A、B地塊1#、2#、3#倉(cāng)庫(kù)及倒班樓，其中，倉(cāng)庫(kù)采用鋼結(jié)構(gòu)，倒班樓為4層混泥土框架架構(gòu)。在本次沉降觀測(cè)工作中，主要進(jìn)行倒班樓沉降觀測(cè)（工程測(cè)量）。具體測(cè)量過(guò)程中，根據(jù)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，整棟樓出現(xiàn)東西方向不均勻下沉，6軸以西部分出現(xiàn)嚴(yán)重下沉，尤其是1軸數(shù)值沉降值出現(xiàn)報(bào)警（設(shè)計(jì)累計(jì)報(bào)警值為100mm），東西方向有明顯傾斜（西底東高）。

2 建筑物沉降原因分析

導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)沉降問(wèn)題的原因主要有三點(diǎn)：①建筑沉降形變。由于受到使用功能、平面布局等因素的限制，建筑物不同部位的荷載分布狀況存在不均勻的特點(diǎn)，在受到結(jié)構(gòu)自身荷載、人為荷載等因素的影響下，建筑容易發(fā)生沉降變形問(wèn)題。如果建筑物的沉降形變量在可控范圍內(nèi)，且不超過(guò)規(guī)范的允許值，通常將其稱為合理沉降形變，此類(lèi)沉降問(wèn)題不會(huì)對(duì)建筑的穩(wěn)定性、安全性產(chǎn)生影響；②施工誤差沉降。在開(kāi)展建筑項(xiàng)目施工工作時(shí)，如果施工流程不規(guī)范、施工工藝不合理、材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，都將導(dǎo)致施工誤差沉降問(wèn)題的發(fā)生。施工誤差的存在，將造成建筑出現(xiàn)嚴(yán)重的沉降與形變，甚至威脅建筑結(jié)構(gòu)的正常使用，降低建筑的整體穩(wěn)定性與安全性；③地基基礎(chǔ)沉降。隨著高層建筑數(shù)量的不斷增多，地基基礎(chǔ)的深度越來(lái)越大。在受到施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、水文分布、土壤特性等因素的影響下，地基所處的不同土層將受到壓縮，進(jìn)而產(chǎn)生不均勻的沉降與變形。為避免上述問(wèn)題的發(fā)生，在開(kāi)展施工工作之前，要加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)水文情況的勘察與分析，并根據(jù)勘察結(jié)果做好建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，必要時(shí)采取地基加固等相關(guān)措施，增強(qiáng)地基處理效果，避免沉降變形等問(wèn)題的發(fā)生。在本次的沉降觀測(cè)工作中，通過(guò)對(duì)下沉原因做出分析之后，發(fā)現(xiàn)倒班樓所處區(qū)域原為山丘地貌，后為建筑棄土場(chǎng)，回填土深度約15~20m。約4年之后，由建設(shè)單位在此建設(shè)新項(xiàng)目，工程采用強(qiáng)夯方式，獨(dú)立基礎(chǔ)未進(jìn)行打樁，進(jìn)而導(dǎo)致沉降問(wèn)題的發(fā)生。在2020年12月，通過(guò)對(duì)倒班樓進(jìn)行加固處理，且把下沉嚴(yán)重區(qū)域進(jìn)行抬升，后續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反映，沉降數(shù)值比較均勻，沉降速率未超報(bào)警。

3 沉降觀測(cè)的基本要求

開(kāi)展建筑沉降觀測(cè)期間，應(yīng)嚴(yán)格遵循“五定原則”，確保觀測(cè)時(shí)間、觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)以及觀測(cè)設(shè)備與人員的選取滿足觀測(cè)要求。①五定原則”主要是指觀測(cè)環(huán)境與條件要確定，觀測(cè)人員與隊(duì)伍要穩(wěn)定，觀測(cè)設(shè)備、觀測(cè)點(diǎn)的位置選擇要合理，觀測(cè)流程與方法要固定；②在觀測(cè)時(shí)間方面，首次沉降觀測(cè)的數(shù)據(jù)會(huì)作為后期觀測(cè)的原始數(shù)據(jù)，為了確保整體觀測(cè)資料的準(zhǔn)確性首次觀測(cè)必須嚴(yán)格按照既定的時(shí)間進(jìn)行，后續(xù)的觀測(cè)也需要堅(jiān)持較為穩(wěn)定的間隔周期；③合理選擇沉降觀測(cè)點(diǎn)。建筑沉降觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置要根據(jù)建筑的沉降特征進(jìn)行科學(xué)合理的布局，并將其體現(xiàn)在設(shè)計(jì)圖紙上，觀測(cè)點(diǎn)要保證對(duì)稱性以及分布的均勻性，且要盡可能避免觀測(cè)點(diǎn)被后期施工所破壞；④觀測(cè)設(shè)備的選擇。根據(jù)建筑對(duì)沉降數(shù)據(jù)精度的具體要求進(jìn)行設(shè)備的原則，一般來(lái)說(shuō)測(cè)量的變形值的誤差需要控制在一定范圍內(nèi)，電子水準(zhǔn)儀的測(cè)量精度較高，因而在目前的建筑沉降觀測(cè)中應(yīng)用也十分廣泛；⑤觀測(cè)人員的選擇。建筑沉降觀測(cè)人員需要接受過(guò)專業(yè)的測(cè)繪技能培訓(xùn)，熟練掌握各種測(cè)量?jī)x器的使用方法，并可以根據(jù)不同建筑的沉降觀測(cè)要求選擇恰當(dāng)?shù)挠^測(cè)方式。

4 建筑物沉降觀測(cè)的相關(guān)建議分析

4.1 提高沉降觀測(cè)的重視程度

首先，作為檢測(cè)單位，應(yīng)注重編制沉降觀測(cè)方案、提交建設(shè)單位備查。根據(jù)檢測(cè)合同的約定，建立控制網(wǎng)，設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)。及時(shí)進(jìn)行日常沉降觀測(cè)。觀測(cè)過(guò)程中，依據(jù)工程特點(diǎn)和施工進(jìn)展變化（如局部荷載突然增減、基礎(chǔ)四周積水、長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)降雨等）及時(shí)調(diào)整觀測(cè)方案。依據(jù)工程施工進(jìn)展或參建各方的要求，提供階段性數(shù)據(jù)。及時(shí)作好沉降觀測(cè)資料的收集整理、歸檔，并將報(bào)告報(bào)施工、監(jiān)理、設(shè)計(jì)、勘探等部門(mén)備查。沉降觀測(cè)用測(cè)量?jī)x器和設(shè)備工具根據(jù)有關(guān)要求，報(bào)經(jīng)技術(shù)監(jiān)督部門(mén)認(rèn)定的計(jì)量單位核定認(rèn)可。建設(shè)工程沉降進(jìn)入穩(wěn)定階段，完成合同約定的工作內(nèi)容，及時(shí)向建設(shè)單位提交觀測(cè)成果，并出具沉降觀測(cè)分析報(bào)告。此外，具體觀測(cè)中要按照各項(xiàng)規(guī)定做好觀測(cè)工作，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行全面、真實(shí)的記錄，監(jiān)理人員要對(duì)仔細(xì)審核與檢驗(yàn)沉降數(shù)據(jù)，對(duì)于觀測(cè)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題要及時(shí)上報(bào)，并采取補(bǔ)救措施進(jìn)行整治與加固，以免出現(xiàn)安全事故。

4.2 合理選用沉降觀測(cè)方法

4.2.1攝影測(cè)量法

當(dāng)前，在開(kāi)展建筑項(xiàng)目沉降觀測(cè)工作時(shí)，主要采用的觀測(cè)方法為攝影測(cè)量法。該方法應(yīng)用期間，通采用地面立體、航空攝影以及地面單張拍攝相片等方式，對(duì)建筑沉降變形進(jìn)行觀測(cè)。在上述的三種方式中，地面立體攝影的精度最高，能夠有效觀測(cè)建筑物的空間移動(dòng)、變形等問(wèn)題。

4.2.2大地測(cè)量法

該觀測(cè)方法的適用范圍相對(duì)較小，主要為水準(zhǔn)測(cè)量。采用大地測(cè)量法能夠?qū)ㄖ锏拇怪蔽灰谱兓M(jìn)行精確的測(cè)量。此外，由該方法測(cè)得的沉降結(jié)果容易出現(xiàn)誤差，且測(cè)量過(guò)程受到大氣折光的影響。

4.2.3物理傳感法

①相比上述兩種觀測(cè)方法，物理傳感法在測(cè)量?jī)x器方面有著一定的先進(jìn)性，該方法也被稱為“物理測(cè)距法”。觀測(cè)期間，借助于專業(yè)的測(cè)量?jī)x器能夠獲得建筑物應(yīng)力、應(yīng)變、溫度以及位移等數(shù)據(jù)。之后，經(jīng)過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)換，就能直觀的了解到建筑物沉降數(shù)據(jù)；②物理傳感法應(yīng)用期間同樣受到大氣折光的影響，但物理傳感法能夠有效降低觀測(cè)誤差，進(jìn)而提高物理測(cè)距精度；③物理傳感法所用的測(cè)量設(shè)備有更高的自動(dòng)化水平，且設(shè)備可以遠(yuǎn)距離操縱，目前該方法的應(yīng)用較為廣泛。

4.3 合理布設(shè)沉降基準(zhǔn)點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn)

在開(kāi)展建筑物的沉降觀測(cè)工作時(shí)，首先要進(jìn)行觀測(cè)網(wǎng)的布設(shè)。這一過(guò)程中，要結(jié)合建筑物及其周邊情況，合理設(shè)置沉降觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn)。一方面，基準(zhǔn)點(diǎn)作為整個(gè)觀測(cè)網(wǎng)的重要基準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)具有較高的穩(wěn)定性，并且要便于測(cè)量。基準(zhǔn)點(diǎn)與測(cè)區(qū)的距離要適中，降低測(cè)量期間的誤差累計(jì)。通常情況下，基準(zhǔn)點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn)之間的距離應(yīng)控制在60m左右，且基準(zhǔn)點(diǎn)要設(shè)置于沉降影響區(qū)之外，以免影響觀測(cè)結(jié)果。為更好地觀測(cè)建筑物的垂直形變狀況，要合理設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，同時(shí)還要避開(kāi)主干道、地下管線以及滑坡區(qū)域，規(guī)避松軟填土等地段。對(duì)于水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)石的選取，既可使用鋼管、混凝土水準(zhǔn)標(biāo)石，同時(shí)還可以使用墻上水準(zhǔn)標(biāo)志；另一方面，在進(jìn)行沉降觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置時(shí)，需要在發(fā)生沉降變形的建筑物上選取沉降觀測(cè)點(diǎn)。如此一來(lái)，便于獲取準(zhǔn)確的沉降形變數(shù)據(jù)，并且有助于后期采取補(bǔ)救措施。此外，要結(jié)合建筑物的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、荷載狀況、地質(zhì)條件等因素，合理設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)量。沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)呈正方形、矩形形狀，布局要合理化，形狀要規(guī)范化。為提高觀測(cè)精度，確保觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，首先要選取科學(xué)的觀測(cè)儀器，觀測(cè)之前進(jìn)行校準(zhǔn)；其次，合理選擇觀測(cè)人員，確保觀測(cè)技術(shù)的合理應(yīng)用。對(duì)于建筑物而言，沉降觀測(cè)精度應(yīng)滿足測(cè)量技術(shù)規(guī)范及二等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)要求。

4.4 沉降觀測(cè)周期

建筑項(xiàng)目施工期間，要結(jié)合沉降觀測(cè)設(shè)計(jì)方案，合理確定觀測(cè)周期。隨著施工工作的有序推進(jìn)，建筑自身荷載不斷提高，為實(shí)時(shí)獲取建筑物沉降數(shù)據(jù)，觀測(cè)人員要預(yù)判和總結(jié)沉降形變規(guī)律，并根據(jù)觀測(cè)數(shù)值繪制沉降變化曲線，預(yù)測(cè)沉降變形是否可能超出規(guī)范值。沉降觀測(cè)分為民用建筑和工業(yè)建筑，民用建筑2～3層1次，工業(yè)建筑分別按荷載25%、50%、75%、100%個(gè)監(jiān)測(cè)一次。

4.5 沉降觀測(cè)結(jié)果的處理

隨著沉降觀測(cè)工作的逐步推進(jìn)，觀測(cè)人員要及時(shí)記錄好相應(yīng)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，并對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，計(jì)算數(shù)據(jù)可能存在的誤差。數(shù)據(jù)計(jì)算期間，要將數(shù)據(jù)計(jì)算誤差嚴(yán)格控制在0.1mm以內(nèi)。在開(kāi)展誤差分析工作時(shí)，不僅可以使用檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法，同時(shí)也可使用經(jīng)典嚴(yán)密平差法，兩種方法也可同時(shí)使用。在條件允許的情況下，可以借助大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行誤差分析，確保誤差控制在允許的范圍內(nèi)。需要注意的時(shí)，當(dāng)首次觀測(cè)工作結(jié)束之后，及時(shí)計(jì)算觀測(cè)結(jié)果，結(jié)合計(jì)算結(jié)果賦予不同觀測(cè)點(diǎn)原始數(shù)值。此后每次觀測(cè)結(jié)束后，都應(yīng)結(jié)合原始數(shù)值進(jìn)行沉降量的計(jì)算，并及時(shí)消除誤差，對(duì)計(jì)算結(jié)果要及時(shí)的記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表中。此外，還要根據(jù)沉降量、時(shí)間以及建筑荷載之間的關(guān)系，將其繪制成圖。利用沉降變化曲線，分析建筑物沉降問(wèn)題發(fā)生的主要時(shí)段，以便為后期的加固處理提供幫助。

5 結(jié)語(yǔ)

建筑物沉降觀測(cè)期間，首先要選取精度高、誤差小的儀器設(shè)備，做好觀測(cè)人員技能培訓(xùn)。其次，要加強(qiáng)對(duì)沉降觀測(cè)工作的監(jiān)督與管理，優(yōu)化沉降觀測(cè)細(xì)節(jié)，合理設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn)。另外，對(duì)于觀測(cè)數(shù)據(jù)要實(shí)時(shí)記錄、分析，根據(jù)沉降變化曲線，合理預(yù)測(cè)建筑總體沉降量，并采取針對(duì)性的加固措施，確保建筑物沉降量不超標(biāo)。