田海勇

(洛陽(yáng)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司，河南洛陽(yáng) 471000)

高層建筑沉降觀測(cè)相關(guān)問(wèn)題探討

田海勇?

(洛陽(yáng)規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)有限公司，河南洛陽(yáng) 471000)

高層建筑沉降觀測(cè)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)基準(zhǔn)點(diǎn)變化和觀測(cè)點(diǎn)“上升”現(xiàn)象，對(duì)這些問(wèn)題的分析與處理是否得當(dāng)，將直接影響到對(duì)建筑物沉降變形的分析判斷。本文結(jié)合實(shí)際，針對(duì)洛陽(yáng)市的情況就這一問(wèn)題進(jìn)行分析論述，提出了處理這類(lèi)問(wèn)題的具體方法。

高層建筑；沉降觀測(cè)；基準(zhǔn)點(diǎn)；穩(wěn)定性；觀測(cè)點(diǎn)；整體下沉；數(shù)據(jù)處理方法

1 引 言

近年來(lái)，隨著城市的快速發(fā)展，高層及超高層建(構(gòu))筑物越來(lái)越多[1，2]，高層建筑沉降觀測(cè)問(wèn)題越來(lái)越受到重視。由于各種原因，很多地方開(kāi)展高層建筑沉降觀測(cè)的時(shí)間都不長(zhǎng)，資料和經(jīng)驗(yàn)不足，對(duì)高層建筑沉降觀測(cè)的研究需要不斷地深入。由于各地的情況不同，沉降觀測(cè)又是涉及多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域比較復(fù)雜的一項(xiàng)工作，需要研究和探討的問(wèn)題很多，因此，在一些具體問(wèn)題處理上，會(huì)表現(xiàn)出明顯不同的地方特色。本文針對(duì)洛陽(yáng)市的具體情況，結(jié)合筆者多年的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)高層建筑沉降觀測(cè)中出現(xiàn)的一些特殊情況進(jìn)行分析探討，提出了具體的處理方法。

高層建筑一般采用樁基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)或箱基礎(chǔ)，且荷載較大，高層建筑施工將給其自身及周邊建筑群體帶來(lái)復(fù)雜的形變影響。對(duì)高層建筑開(kāi)展變形監(jiān)測(cè)的目標(biāo)一般有兩個(gè):一是對(duì)高層建筑本身進(jìn)行監(jiān)測(cè)，二是對(duì)基坑及周邊建筑群進(jìn)行監(jiān)測(cè)[3，4]。洛陽(yáng)市根據(jù)其特殊的城市地理環(huán)境和地質(zhì)構(gòu)造，重點(diǎn)開(kāi)展了對(duì)高層建筑主體的沉降觀測(cè)。

根據(jù)歷年來(lái)的經(jīng)驗(yàn)，洛陽(yáng)市高層建筑沉降變形的幅度比較小(總沉降量10 mm～30 mm)，沉降觀測(cè)一般采用二級(jí)的觀測(cè)精度，由于涉及地質(zhì)條件以及建設(shè)成本等原因，無(wú)法建立高標(biāo)準(zhǔn)的基巖點(diǎn)，在沉降量不大的情況下，基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性就成為一個(gè)突出的技術(shù)問(wèn)題，經(jīng)常造成建筑物出現(xiàn)不正常的“上升”[5]現(xiàn)象，對(duì)這一問(wèn)題的處理，會(huì)直接影響到對(duì)建筑物變形情況的判斷是否得當(dāng)。

2 幾個(gè)應(yīng)用問(wèn)題

2.1 沉降觀測(cè)關(guān)注的對(duì)象

我們通常最關(guān)心的是建筑物最大沉降量以及是否均勻下沉，建筑物從施工到使用后各個(gè)時(shí)期的沉降量變化是不同的，因各地的地質(zhì)構(gòu)造情況不同和各個(gè)時(shí)期時(shí)間性不同，設(shè)計(jì)要求也不同。能夠及時(shí)反映這種變化，是設(shè)計(jì)和施工需要關(guān)注的問(wèn)題。

大型和高層建筑的沉降觀測(cè)的內(nèi)容主要是測(cè)定建、構(gòu)筑物均勻沉降和不均勻沉降，包括地面沉降觀測(cè)和建筑物沉降觀測(cè)。對(duì)于高層建筑物沉降觀測(cè)的任務(wù)，是周期性地對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)觀測(cè)，求得其在兩個(gè)觀測(cè)周期間的高程變化量。高層建筑的沉降變形按其類(lèi)型來(lái)區(qū)分，可以分為靜態(tài)變形和動(dòng)態(tài)變形。

我們通常說(shuō)到的沉降觀測(cè)精度的確定是指觀測(cè)中誤差的確定，絕對(duì)沉降(如沉降量、平均沉降量等)的觀測(cè)中誤差，對(duì)于特高精度要求的工程可按地基條件，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)與分析具體確定；對(duì)于其他精度要求的工程，可按低、中、高壓縮性地基土的類(lèi)別，分別選擇±0.5 mm、±1.0 mm、±2.5 mm。相對(duì)沉降的觀測(cè)中誤差[3，4]，根據(jù)規(guī)定，如果觀測(cè)目的是為了使變形值不超過(guò)某一允許的數(shù)值而確保建筑物的安全，則其觀測(cè)的中誤差應(yīng)小于允許變形值的1/10～1/20。我國(guó)建筑設(shè)計(jì)部門(mén)以允許傾斜值的 1/20作為監(jiān)測(cè)的精度指標(biāo)[5～7]。

沉降觀測(cè)周期的確定，在國(guó)家規(guī)范的基礎(chǔ)上，各地根據(jù)實(shí)際情況制訂了地方標(biāo)準(zhǔn)，洛陽(yáng)市規(guī)定:高層建筑物的施工出了地面，即到了零高度后，每施工1～2層要觀測(cè)一次，直至封頂。封頂后的第一年每季度觀測(cè)一次，第二年每半年觀測(cè)一次，第三年開(kāi)始每年觀測(cè)一次，直至沉降停止。如果發(fā)生沉降異常，應(yīng)酌情增加觀測(cè)次數(shù)。

2.2 高程基準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置問(wèn)題

(1)地質(zhì)條件與埋深

一般來(lái)說(shuō)，高層建筑物的沉降觀測(cè)多采用精密水準(zhǔn)測(cè)量、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量、微水準(zhǔn)測(cè)量、三角測(cè)量和地面攝影測(cè)量的方法。其中，精密水準(zhǔn)測(cè)量方法最為簡(jiǎn)單直接，成本相對(duì)低廉，是目前最常用的方法。

采用精密水準(zhǔn)進(jìn)行沉降觀測(cè)時(shí)，需要有穩(wěn)定可靠的基準(zhǔn)點(diǎn)，最理想的情況是基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)在基巖上。由于城市大多建在平地，一般遠(yuǎn)離山體或者巖體位置很深，建造基巖點(diǎn)不方便，而且成本很高，對(duì)于高層建筑密集的城市來(lái)說(shuō)，建造大量基巖點(diǎn)是不現(xiàn)實(shí)的。

洛陽(yáng)市只有龍門(mén)山可以設(shè)置淺埋基巖點(diǎn)，但龍門(mén)山距市中心區(qū)有 7 km之遠(yuǎn)。洛陽(yáng)市區(qū)基巖離地表深度一般在200 m以上，設(shè)置基巖點(diǎn)非常困難。1985年在澗西區(qū)按地質(zhì)構(gòu)造設(shè)置了分層標(biāo)組，包括9個(gè)分層標(biāo)，全部采用內(nèi)外雙層鋼套管，主標(biāo)為1＃標(biāo)，埋設(shè)于區(qū)域結(jié)構(gòu)致密的第三紀(jì)粘土巖層面上，以此標(biāo)作為該標(biāo)組的相對(duì)穩(wěn)定點(diǎn)，終孔深度 167.42 m，其他分層標(biāo)終孔深度為1.3 m～63.0 m不等，鑒別孔225.81 m，未打穿第三紀(jì)粘土巖，如表1所示。從1987年到2004年，洛陽(yáng)市進(jìn)行了7次城市地面沉降觀測(cè)，分層標(biāo)與龍門(mén)山基巖點(diǎn)經(jīng)聯(lián)測(cè)，主標(biāo)在1991年第4次觀測(cè)時(shí)，為上升1.8 mm，其他6次均穩(wěn)定，副標(biāo)隨深淺不同有變化，如表2所示。

分層標(biāo)埋設(shè)情況 表1

1993年～2004年分層標(biāo)觀測(cè)情況 表2

根據(jù)有關(guān)資料，洛陽(yáng)市市區(qū)主要位于洛河、澗河和伊河的一、二級(jí)階地上，階地主要由河流沖積或洪積形成。洛河以北城區(qū)二級(jí)階地黃土厚度平均約20 m；臨近洛河為一級(jí)階地，地勢(shì)較低，黃土厚度平均約5 m～8 m。洛河以南區(qū)域?yàn)橐患?jí)階地，部分區(qū)域?yàn)槠潞榉e山前平原，黃土厚度平均約3 m～5 m。黃土下地質(zhì)情況較為復(fù)雜，分層較多，砂層、卵石層間隔混合分布，形成年代不同。一般認(rèn)為砂卵石層為穩(wěn)定的持力層，可壓縮性極小。

洛河二級(jí)階地黃土層土質(zhì)比較穩(wěn)定，一般含水較少，可壓縮性和膨脹系數(shù)均比較低，適合建筑。相關(guān)資料顯示，該區(qū)域濕陷性土層厚度約 1 m～2 m，位于地表下8 m～10 m的深度。根據(jù)洛陽(yáng)市歷年來(lái)對(duì)城市地面沉降的研究，近10年來(lái)城市地面平均沉降10 mm～30 mm，年平均下沉1 mm～3 mm，主要為城市地下水位下降引起。

洛陽(yáng)市對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)要求為埋深12.5 m或達(dá)到砂卵石層。按一般黏土進(jìn)行單樁承載力驗(yàn)算[8]:直徑300 mm、長(zhǎng)12.5 m混凝土樁自重為2.2 t，來(lái)自側(cè)面的摩擦力為 23.5 t，底部端阻力為 7.1 t，合計(jì) 30.6 t。顯然，樁自然下沉受到的阻力要遠(yuǎn)大于干樁自重，在沒(méi)有外部荷載的情況下，理論上樁受力是穩(wěn)定的，應(yīng)該不會(huì)下沉。黃土層薄的地方，樁埋深可達(dá)到砂卵石層(深度3 m～8 m)，持力效果明顯，穩(wěn)定性更好。根據(jù)表2數(shù)據(jù)，結(jié)合歷年來(lái)對(duì)建筑場(chǎng)地基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性的檢測(cè)情況，將新埋基準(zhǔn)點(diǎn)與分層標(biāo)、早期埋設(shè)的城市高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)、基礎(chǔ)較深的穩(wěn)定建筑等進(jìn)行聯(lián)測(cè)，對(duì)不同埋設(shè)深度的基準(zhǔn)點(diǎn)，結(jié)果均與理論相吻合，樁位穩(wěn)定性都很好，2年～3年內(nèi)自然沉降量一般小于3 mm，個(gè)別沉降量大一點(diǎn)的也只有5 mm左右。表3列出了近年來(lái)部分工程基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢測(cè)結(jié)果。

基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢測(cè)結(jié)果 表3

在早期埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，沒(méi)有進(jìn)行孔底清理和夯實(shí)，而且首次觀測(cè)在基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)后15天進(jìn)行，混凝土沒(méi)有完全凝固，部分基準(zhǔn)點(diǎn)出現(xiàn)了下沉現(xiàn)象，尤其在基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置后1個(gè)月～3個(gè)月第一、二次檢測(cè)時(shí)表現(xiàn)比較明顯，下沉量在1 mm～2 mm左右，之后個(gè)別點(diǎn)位出現(xiàn)微小下沉量往往伴隨現(xiàn)場(chǎng)變化及周?chē)鷪?chǎng)地的擾動(dòng)，大部分點(diǎn)位后期穩(wěn)定。后來(lái)做樁時(shí)，用特制的夯錘對(duì)樁孔進(jìn)行了底部處理，并提前1個(gè)月～2個(gè)月埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性明顯提高，如表4所示。

孔底處理后基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢測(cè)結(jié)果 表4

(2)埋設(shè)位置

基準(zhǔn)點(diǎn)與沉降觀測(cè)點(diǎn)之間的距離是一個(gè)值得關(guān)注的問(wèn)題。通常情況下，測(cè)站高差中誤差采用S05水準(zhǔn)儀觀測(cè)時(shí)可達(dá)到±0.13 mm，采用S1水準(zhǔn)儀觀測(cè)時(shí)可達(dá)到±0.15 mm[3]。要保證控制點(diǎn)到觀測(cè)點(diǎn)高差中誤差小于±0.5 mm的精度，采用S05時(shí)測(cè)站數(shù)不能多于14站，采用S1時(shí)測(cè)站數(shù)不能多于11站。由于受各種因素的影響，實(shí)際作業(yè)時(shí)，能夠有效保證的測(cè)站精度一般在±0.15 mm～±0.2 mm之間，考慮到精度儲(chǔ)備和其他因素，測(cè)站高差中誤差按±0.2 mm計(jì)算，實(shí)際作業(yè)時(shí)附合水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度以不超過(guò)12測(cè)站為宜，最弱點(diǎn)距離控制點(diǎn)距離以不超過(guò)6測(cè)站為宜。據(jù)此推算，平均視距按 35 m計(jì)算，基準(zhǔn)點(diǎn)距離沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)不超過(guò)420 m。因此，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)盡可能設(shè)在距離施工場(chǎng)地附近約500 m范圍之內(nèi)。如果距離太遠(yuǎn)，誤差積累過(guò)大，會(huì)掩蓋實(shí)際沉降量。

根據(jù)洛陽(yáng)市的實(shí)際，筏板基礎(chǔ)的深度一般為 6 m～10 m，加上擠密樁的深度最深不過(guò) 20 m左右，基坑周?chē)鷶_動(dòng)范圍很有限，基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)在場(chǎng)地外圍 30 m～100 m的位置是比較合適的。這樣既能夠保證基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性不受建筑施工影響，又能夠便于使用和保存。

2.3 工作基點(diǎn)的設(shè)置問(wèn)題

通常情況下，建筑場(chǎng)地內(nèi)不適合埋設(shè)永久性的基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)只能設(shè)在場(chǎng)地外圍，有時(shí)候距離觀測(cè)目標(biāo)距離較遠(yuǎn)，聯(lián)測(cè)路線較長(zhǎng)，造成誤差累積過(guò)大，利用起來(lái)很不方便。因此，在建筑場(chǎng)地內(nèi)布設(shè)一定的工作基點(diǎn)很有必要。工作基點(diǎn)為臨時(shí)的固定點(diǎn)，埋設(shè)規(guī)格比基準(zhǔn)點(diǎn)低，在短期內(nèi)相對(duì)穩(wěn)定。在施工階段，觀測(cè)周期一般較短，通常不超過(guò)10天，工作基點(diǎn)在3個(gè)～5個(gè)觀測(cè)周期內(nèi)變化較小，進(jìn)行穩(wěn)定性檢查后，可以代替基準(zhǔn)點(diǎn)作為控制點(diǎn)使用。這樣，可以有效節(jié)約觀測(cè)成本，又能保證觀測(cè)質(zhì)量。

工作基點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)同時(shí)考慮觀測(cè)方便和構(gòu)網(wǎng)的圖形強(qiáng)度。高程控制網(wǎng)應(yīng)由基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)組成獨(dú)立網(wǎng)，圖形強(qiáng)度以均勻分布覆蓋所有觀測(cè)點(diǎn)為宜，各水準(zhǔn)路線測(cè)站數(shù)應(yīng)均勻并不超過(guò)12測(cè)站。工作基點(diǎn)應(yīng)1月～2月全面復(fù)測(cè)一次，作業(yè)過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)點(diǎn)位不穩(wěn)定，應(yīng)隨時(shí)復(fù)測(cè)。

進(jìn)行沉降觀測(cè)時(shí)，可就近利用基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)，組成線路時(shí)應(yīng)盡量簡(jiǎn)化，以多線路、少測(cè)站為宜，沉降觀測(cè)路線可不構(gòu)成整體網(wǎng)進(jìn)行平差，按獨(dú)立的附合線路分別計(jì)算。

3 基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性判斷

3.1 基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性分析

基準(zhǔn)點(diǎn)只要不建在基巖上，就會(huì)存在或多或少的下沉現(xiàn)象。但由于沒(méi)有可靠的參照點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)絕對(duì)下沉量是無(wú)法判定的。通過(guò)點(diǎn)與點(diǎn)之間的高差變化，可以判斷基準(zhǔn)點(diǎn)是否相對(duì)穩(wěn)定。當(dāng)2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)之間高差絕對(duì)值變大時(shí)，一定是較低的點(diǎn)相對(duì)下沉了；當(dāng)2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)之間高差絕對(duì)值變小時(shí)，則一定是較高的點(diǎn)下沉了。比如:A到B點(diǎn)原高差為hAB＝HB－HA＝1.000 m，檢測(cè)高差hAB＝1.010 m，高差絕對(duì)值變大，可以判定A點(diǎn)下沉；同理，如果檢測(cè)高差hAB＝0.990 m，可以判定B點(diǎn)下沉。通過(guò)這種方法，基本可以判斷出控制網(wǎng)中各個(gè)點(diǎn)位的相對(duì)穩(wěn)定情況，并可以推斷出相對(duì)穩(wěn)定的點(diǎn)位。如果在判斷基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性時(shí)出現(xiàn)了不符合邏輯的反?，F(xiàn)象，比如:A、B、C三點(diǎn)聯(lián)測(cè)后，由A、B點(diǎn)變化判定B點(diǎn)下沉，由B、C點(diǎn)變化判定B點(diǎn)上升(或C點(diǎn)下沉)，A、C點(diǎn)比較結(jié)果又都穩(wěn)定。這種情況應(yīng)考慮觀測(cè)粗差影響，核對(duì)記錄、計(jì)算，及時(shí)進(jìn)行返工復(fù)測(cè)，剔除粗差[6]。

由于基準(zhǔn)點(diǎn)之間有一定的距離，相互擾動(dòng)的情況很少，一般情況下，出現(xiàn)同時(shí)下沉的幾率很小。按照要求，在對(duì)控制網(wǎng)進(jìn)行定期復(fù)測(cè)時(shí)，可以對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定情況進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)，必要時(shí)可以增加復(fù)測(cè)次數(shù)。通過(guò)不斷修正基準(zhǔn)數(shù)據(jù)，避免因基準(zhǔn)點(diǎn)下沉造成的數(shù)據(jù)斷鏈。

通過(guò)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，找出相對(duì)穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)并把該點(diǎn)作為擬穩(wěn)點(diǎn)，以擬穩(wěn)點(diǎn)為起算基準(zhǔn)，對(duì)整個(gè)控制網(wǎng)(包括基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn))重新進(jìn)行平差計(jì)算，計(jì)算結(jié)果作為修正后新的高程基準(zhǔn)。

3.2 基準(zhǔn)點(diǎn)整體下沉情況分析

有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)建筑物整體“上升”現(xiàn)象，對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行穩(wěn)定性檢查后，仍然不能排除沉降觀測(cè)點(diǎn)“上升”現(xiàn)象。那么，建筑物會(huì)不會(huì)整體“上升”呢?

根據(jù)相關(guān)理論，大型建筑物由于自身荷載較大，在不卸載的情況下對(duì)地基始終是處于一種壓縮狀態(tài)。建筑物隨著地基土的被壓縮，呈現(xiàn)下沉，下沉的過(guò)程因土質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地下水狀態(tài)、建筑結(jié)構(gòu)、施工方式以及基坑周?chē)ㄖ锓植?、荷載變化等不同因素影響，會(huì)出現(xiàn)各種復(fù)雜的變化。有連續(xù)穩(wěn)定下沉，有階段性下沉，有先快后慢的，有先慢后快的，有快慢交互出現(xiàn)的，需要具體問(wèn)題具體分析。

建筑物“上升”的情況，只在有條件的情況下出現(xiàn)。這些條件主要有以下3個(gè)方面:

(1)建筑物本身荷載較小，且荷載穩(wěn)定。當(dāng)該建筑位于其他大型建筑附近，地基被擾動(dòng)，附近大型建筑在下沉的過(guò)程中，對(duì)周邊建筑的地基產(chǎn)生較大的作用，隨著地基的上升，建筑物被相應(yīng)地“拱起”。

(2)建筑物荷載減小，地基發(fā)生回彈。

(3)地基為膨脹土，且土層較厚，地下水位升高時(shí)，對(duì)地基產(chǎn)生向上的應(yīng)力，地基遇水后發(fā)生膨脹，將地表建筑“抬起”。

對(duì)于洛陽(yáng)市的情況，地表黃土較薄且穩(wěn)定性好，膨脹系數(shù)低，城市地下水位處于逐年下降的狀態(tài)，洛河周邊隨著洛河季節(jié)水位的變化，部分區(qū)域地下水位略有回升，但幅度不大，周期很短。地基上升的情況概率很低，根據(jù)地質(zhì)部門(mén)提供的信息，建筑物上升的情況主要是卸載后的地基回彈影響。

另外需要說(shuō)明的是，建筑物沉降時(shí)不會(huì)因?yàn)榫植课⑿〉南鲁辆驮斐闪硪徊糠直凰^“挑起”。一般情況下，建筑物沉降量很小，一個(gè)觀測(cè)周期內(nèi)沉降量最多只有幾毫米，整個(gè)觀測(cè)期間，總的下沉量一般也不超過(guò)20 mm，而結(jié)構(gòu)彎曲變形的允許幅度要遠(yuǎn)大于這個(gè)數(shù)值，加上有巨大的荷載作用，結(jié)構(gòu)反彈的力度不會(huì)超過(guò)結(jié)構(gòu)變形的幅度。

根據(jù)以上所述，沉降觀測(cè)中出現(xiàn)建筑物“上升”的現(xiàn)象是不正常的，其原因主要是由于基準(zhǔn)點(diǎn)下沉所引起，由于基準(zhǔn)點(diǎn)下沉幅度超過(guò)了建筑物沉降幅度，掩蓋了建筑物正常的下沉量。例如:某工程位于洛河北岸，共4棟高層，埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)8個(gè)，埋深6 m～7 m達(dá)到砂石層，建筑增高4層、進(jìn)行第3次沉降觀測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)建筑物整體“升高”1 mm，而基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)穩(wěn)定。把基準(zhǔn)點(diǎn)與最初聯(lián)測(cè)的附近城市高等級(jí)水準(zhǔn)埋石再次聯(lián)測(cè)，結(jié)果是8個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于城市高等級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)整體下沉2 mm。將這2 mm考慮進(jìn)去后，建筑物實(shí)際沉降量為1 mm。該項(xiàng)目經(jīng)過(guò)后期多次檢測(cè)，均未再發(fā)現(xiàn)基準(zhǔn)點(diǎn)不穩(wěn)定和建筑物整體“上升”現(xiàn)象。

當(dāng)出現(xiàn)建筑物“上升”的現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)從分析基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性著手，采取各種必要的手段，剔除因基準(zhǔn)點(diǎn)下沉造成的判斷失誤。主要的技術(shù)手段有:合理設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)、增加基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量、加大基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)深度、加強(qiáng)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗(yàn)的力度、采用合適的數(shù)據(jù)處理方式等。

4 特殊情況的數(shù)據(jù)處理方法

基準(zhǔn)點(diǎn)和沉降觀測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)“上升”的異常情況時(shí)，除了采取檢查原始數(shù)據(jù)和復(fù)測(cè)的方法外，在數(shù)據(jù)處理上可采用擬穩(wěn)分析的方式對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。

擬穩(wěn)分析的基本思路是:建筑物不可能上升，所有觀測(cè)點(diǎn)均會(huì)處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，沒(méi)有嚴(yán)格意義上的固定點(diǎn)可以作為起算依據(jù)，在所有觀測(cè)點(diǎn)中必然有相對(duì)穩(wěn)定的點(diǎn)，包括基準(zhǔn)點(diǎn)和沉降點(diǎn)在內(nèi)的所有觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于整個(gè)地表而言，其絕對(duì)下沉量是未知的，沉降觀測(cè)對(duì)象為相對(duì)獨(dú)立的主體，我們更關(guān)心建筑物本身變形以及建筑物與地基的關(guān)系變化，這種關(guān)系變化與區(qū)域性的地表下沉沒(méi)有嚴(yán)格意義上的關(guān)系，也就是說(shuō)只需要關(guān)注相對(duì)下沉量及其關(guān)系。

因此，可以采用以下的數(shù)據(jù)處理的方法和步驟:

(1)基準(zhǔn)點(diǎn)擬穩(wěn)分析?？刹捎酶卟畋容^法，逐個(gè)分析，找出相對(duì)穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)，將該點(diǎn)確定為擬穩(wěn)點(diǎn)。也可以采用平差計(jì)算的方法，先任意指定一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)為起算點(diǎn)，平差后與原高程值比較，“上升”最大的基準(zhǔn)點(diǎn)即為擬穩(wěn)點(diǎn)。以擬穩(wěn)點(diǎn)為起算點(diǎn)，對(duì)復(fù)測(cè)的控制網(wǎng)進(jìn)行平差，得到一組擬穩(wěn)平差后的控制點(diǎn)成果。

(2)沉降量計(jì)算。根據(jù)擬穩(wěn)平差后的控制點(diǎn)成果，計(jì)算沉降觀測(cè)點(diǎn)高程，并與原高程值進(jìn)行比較。如果所有沉降觀測(cè)點(diǎn)均沒(méi)有“上升”，或者“上升”幅度小于2倍測(cè)站高差中誤差(即＜0.5 mm)，并且“上升”的點(diǎn)數(shù)量不多，可以認(rèn)為選定的擬穩(wěn)點(diǎn)沒(méi)有沉降。其中，“上升”的點(diǎn)可以認(rèn)為是測(cè)量誤差所致，剔除誤差，將其本次的沉降量修正為0即可[5]。

(3)擬穩(wěn)點(diǎn)沉降量計(jì)算。根據(jù)擬穩(wěn)平差后的控制點(diǎn)成果，計(jì)算沉降觀測(cè)點(diǎn)高程，并與原高程值進(jìn)行比較。如果有大量沉降觀測(cè)點(diǎn)“上升”，或者“上升”幅度≥0.5 mm，應(yīng)考慮擬穩(wěn)點(diǎn)存在下沉。擬穩(wěn)點(diǎn)的下沉量根據(jù)觀測(cè)點(diǎn)中“上升”幅度最大的點(diǎn)來(lái)確定。將最大“上升”值作為擬穩(wěn)點(diǎn)的下沉量，修正所有觀測(cè)點(diǎn)的高程，重新計(jì)算高程和下沉量，填寫(xiě)新的控制點(diǎn)成果表和沉降觀測(cè)成果表，并作為本次最終成果。

(4)數(shù)據(jù)處理過(guò)程中的分析資料和計(jì)算資料，作為原始資料保存。在后期的觀測(cè)過(guò)程中，均采用修正后的成果。如果再次發(fā)生類(lèi)似情況，采用同樣辦法處理。

(5)在數(shù)據(jù)處理的過(guò)程中，應(yīng)填寫(xiě)相關(guān)的說(shuō)明，詳細(xì)說(shuō)明基準(zhǔn)點(diǎn)、沉降觀測(cè)點(diǎn)的異常情況，以及可能的原因分析、處理方法、處理結(jié)果等，并提出更改措施、注意事項(xiàng)等供后期工作中參考。

工程實(shí)例:某高層建筑在施工過(guò)程中載荷增加2層的情況下，觀測(cè)數(shù)據(jù)反映出建筑物“上升”現(xiàn)象，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查后排除了其他異常情況，判定為基準(zhǔn)點(diǎn)整體下沉并伴隨發(fā)生不均勻變化。部分點(diǎn)位的數(shù)據(jù)處理過(guò)程如表5～表7所示。

基準(zhǔn)點(diǎn)擬穩(wěn)分析及數(shù)據(jù)處理 表5

沉降觀測(cè)點(diǎn)擬穩(wěn)分析及數(shù)據(jù)處理 表6

基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)據(jù)修正 表7

5 沉降觀測(cè)需要注意的問(wèn)題

(1)基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)的埋設(shè)位置、深度應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地條件、地質(zhì)條件合理設(shè)計(jì)。

(2)觀測(cè)路線要選擇，測(cè)站數(shù)要控制。選擇觀測(cè)路線和觀測(cè)方法時(shí)，應(yīng)以提高測(cè)站觀測(cè)精度、減少設(shè)站數(shù)為主，減少影響精度的不必要程序和環(huán)節(jié)。

(3)觀測(cè)精度需要重點(diǎn)考慮。平差本身不能提高精度，只是一種數(shù)據(jù)處理的手段。最弱點(diǎn)精度與觀測(cè)精度和距離控制點(diǎn)的距離有關(guān)，同時(shí)與網(wǎng)形和平差方式也有一定關(guān)系。改善網(wǎng)形和選擇合適的平差方式，可以使精度分配更合理、更均勻。

(4)出現(xiàn)異常情況時(shí)需要綜合分析，點(diǎn)位“上升”時(shí)應(yīng)綜合考慮各種因素，首先分析是否有“上升”的客觀條件，排除其他因素后再重點(diǎn)考慮基準(zhǔn)點(diǎn)下沉情況。

(5)應(yīng)盡可能利用較少的工作基點(diǎn)，觀測(cè)盡可能多的沉降點(diǎn)。

(6)沉降分析必須有可靠的依據(jù)，判定建筑物沉降異常變化尤其是上升必須有充分可靠的依據(jù)，理論上應(yīng)有合理性，數(shù)據(jù)應(yīng)相互印證。

[1]韓正，杜海霞，龍飛等.高層建筑沉降觀測(cè)及其數(shù)據(jù)分析[J].城市勘測(cè)，2009(1)

[2]劉忠華，呂長(zhǎng)廣.建筑物沉降觀測(cè)的有關(guān)問(wèn)題及解決方案[J].城市勘測(cè)，2009(1)

[3]JGJ8－2007.建筑變形測(cè)量規(guī)范[S].

[4]GB50026－2007.工程測(cè)量規(guī)范[S].

[5]岳建平，田林亞.變形監(jiān)測(cè)技術(shù)與應(yīng)用[M].北京:國(guó)防工業(yè)出版社，2007，7－12，140～146

[6]陳永奇.變形觀測(cè)數(shù)據(jù)處理[M].北京:測(cè)繪出版社，1988，5～14

[7]黃聲享，伊?xí)?，蔣征.變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理[M].武漢:武漢大學(xué)出版社，2003，30～40

[8]JGJ94－2008.建筑樁基基礎(chǔ)規(guī)范[S].

The Interrelated Problems of Settlement Observation for Highrise Building

Tian HaiYong
(Luo Yang Planning＆Architectural Design Co.，Ltd.Luo Yang 471000，China)

The change of standard and object raising was impersonal for the highrise building settlement observation. This problem need to analyze，to process，the method influence result.According to the practice in Luo Yang，means was appeared.

High－rise Building；Settlement Observation；DatumPoints；Stability；Observation Points；Entire Sinking；Data Analyse

1672－8262(2010)05－147－05

TU196.2

A

2009—09—30

田海勇(1966—)，男，高級(jí)工程師，主要從事城市測(cè)量、工程測(cè)量、變形測(cè)量等技術(shù)應(yīng)用與研究工作。