陳東東，馬大喜

(江西理工大學(xué)建筑與測繪工程學(xué)院，江西贛州 341000)

某小區(qū)高層建筑物沉降觀測技術(shù)及數(shù)據(jù)分析

陳東東?，馬大喜

(江西理工大學(xué)建筑與測繪工程學(xué)院，江西贛州 341000)

城市建設(shè)引發(fā)臨近既有高層建筑的變形現(xiàn)象越來越多，結(jié)合一實(shí)例，對觀測方案進(jìn)行了闡述，就如何做好沉降觀測進(jìn)行探討。為了盡快得到沉降趨勢，所采取的觀測周期較短，對高層建筑物和地面兩套沉降觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，最終通過對沉降量和沉降曲線的分析，判定出該建筑物正漸趨于穩(wěn)定，但仍需進(jìn)行監(jiān)測，直至其穩(wěn)定。

高層建筑；沉降觀測；數(shù)據(jù)分析

1 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為了合理利用有限的地面資源，各種工業(yè)與民用高層建筑的建設(shè)越來越多。由于基礎(chǔ)變形、地下水位的變化、地質(zhì)構(gòu)造不均勻以及施工誤差等各種因素的影響，使得建筑物產(chǎn)生變形，出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。如果建筑物的沉降量超過了規(guī)定的限值，就會影響建筑物的使用，嚴(yán)重時(shí)甚至威脅建筑物的安全，給人民群眾帶來巨大財(cái)產(chǎn)損失和生命威脅。因此，高層建筑物沉降觀測的必要性和重要性愈加明顯。本文將通過對某小區(qū)高層建筑沉降觀測的實(shí)例，來探討如何做好沉降觀測工作。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

某小區(qū)高層建筑于2008年建成，由于附近存在建筑物基礎(chǔ)施工作業(yè)，導(dǎo)致地下水位發(fā)生變化，為了檢驗(yàn)是否對小區(qū)高層建筑構(gòu)成安全威脅，根據(jù)有關(guān)資料的查閱和現(xiàn)場勘探，對5#、6#建筑物進(jìn)行沉降監(jiān)測。監(jiān)測項(xiàng)目采用獨(dú)立高程系統(tǒng)，假定水準(zhǔn)基點(diǎn)高程，監(jiān)測點(diǎn)沉降位移按照相對高程基準(zhǔn)計(jì)算。為了使得數(shù)據(jù)成果具有對比性和可靠性，同時(shí)對該建筑物及其附近地面進(jìn)行沉降監(jiān)測工作。

2.2 方案設(shè)計(jì)

(1)觀測點(diǎn)布設(shè)

觀測點(diǎn)的布設(shè)是沉降觀測的基礎(chǔ)，變形觀測點(diǎn)的位置宜布設(shè)在觀測數(shù)據(jù)容易反饋的部位?？偟牟荚O(shè)原則是:從整體到局部，所布點(diǎn)位能夠從整體上控制建筑物的沉降特性；先在圖紙上規(guī)劃、設(shè)計(jì)，然后再實(shí)地踏勘、對照、修改、確定。

綜合考慮實(shí)際情況，觀測點(diǎn)埋設(shè)在建筑物主要承重結(jié)構(gòu)上和地面代表性位置。觀測點(diǎn)標(biāo)志用金屬水準(zhǔn)標(biāo)志，同類觀測點(diǎn)標(biāo)志用統(tǒng)一型號制作，安放正直，鑲接牢固，頂部高出標(biāo)石面2 mm～5 mm，目標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)在柱體和地面上，觀測點(diǎn)示意如圖1、圖2所示。

圖1 建筑物觀測點(diǎn)構(gòu)造示意

圖2 地面觀測點(diǎn)構(gòu)造示意

(2)布網(wǎng)設(shè)計(jì)

基準(zhǔn)點(diǎn)必須選在變形區(qū)域影響范圍外，為了確保觀測成果的可靠性，建筑物的觀測基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)至少3個(gè)。根據(jù)沉降觀測的具體要求和實(shí)際情況，在變形區(qū)影響范圍外設(shè)立了3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，其編號分別為BM0、BM1、BM2。最后根據(jù)實(shí)地情況，選取了BM0為工作基點(diǎn)；在建筑物主體結(jié)構(gòu)上設(shè)立9個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，編號為Q1-Q9；建筑物路邊的地面上設(shè)立9個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，編號為D1-D9；組成兩個(gè)獨(dú)立閉合水準(zhǔn)線路，如圖3所示。

圖3 閉合水準(zhǔn)路線示意圖

2.3 觀測周期和精度要求

觀測周期的確定應(yīng)該能夠系統(tǒng)地反映所觀測建筑物沉降的變化過程并且不遺漏其變化時(shí)刻，根據(jù)實(shí)際情況和具體要求，沉降監(jiān)測工作于2012年9月16日開始，每20天監(jiān)測1次，共監(jiān)測6次，采用徠卡DNA03進(jìn)行二等水準(zhǔn)測量監(jiān)測，該儀器經(jīng)合法的檢定機(jī)構(gòu)檢定為合格，且在有效期內(nèi)。在觀測時(shí)，要保證每一測站的視線長度不大于30 m、前后視距差小于1 m，而且任一測站上前后視距差累積小于5 m，沉降監(jiān)測主要技術(shù)要求按表1執(zhí)行。

沉降監(jiān)測主要技術(shù)要求 表1

2.4 沉降監(jiān)測作業(yè)

確定水準(zhǔn)控制網(wǎng)后，每次監(jiān)測時(shí)都用固定的觀測線路進(jìn)行水準(zhǔn)測量，若非觀測點(diǎn)發(fā)生動搖，不得隨意改變觀測線路，若觀測點(diǎn)發(fā)生動搖，必須將新的點(diǎn)位進(jìn)行修正后才可以使用。同時(shí)儀器的站點(diǎn)與轉(zhuǎn)點(diǎn)必須選在堅(jiān)實(shí)、可靠、穩(wěn)定的地方，標(biāo)記清晰牢固。進(jìn)行實(shí)際操作后，選定儀器擺放的位置，做好標(biāo)記，以后均放在此處進(jìn)行觀測，形成固定的線路觀測。

監(jiān)測時(shí)間均選擇在上午9:00～11:00期間進(jìn)行，根據(jù)該地往年氣候資料，此時(shí)間段內(nèi)天氣良好、微風(fēng)，溫差變化不大，成像清晰穩(wěn)定，保證了觀測條件的良好。根據(jù)沉降觀測的特點(diǎn)，采用假定高程的方法從BM0水準(zhǔn)基點(diǎn)開始起測，按照所設(shè)計(jì)的水準(zhǔn)路線圖和二等水準(zhǔn)測量基本要求進(jìn)行操作，采用徠卡DNA03進(jìn)行觀測，為了保證首期觀測數(shù)據(jù)的可靠性，連續(xù)兩天進(jìn)行觀測，最終取兩組觀測數(shù)據(jù)的平均值作為首期觀測數(shù)據(jù)。作業(yè)時(shí)采取觀測人員固定，而且要保證總測站數(shù)為偶數(shù)，每次監(jiān)測時(shí)沿同一路線方向在基本相同時(shí)間進(jìn)行。每次進(jìn)行觀測時(shí)，奇數(shù)測站照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃的順序?yàn)楹笠晿?biāo)尺-前視標(biāo)尺-前視標(biāo)尺-后視標(biāo)尺；偶數(shù)測站照準(zhǔn)標(biāo)尺分劃的順序?yàn)榍耙晿?biāo)尺-后視標(biāo)尺-后視標(biāo)尺-前視標(biāo)尺。按照上述操作，可以有效消除系統(tǒng)誤差、大部分偶然誤差和粗差，從而保證觀測數(shù)據(jù)成果的可靠性。操作過程中，對建筑物監(jiān)測點(diǎn)和地面監(jiān)測點(diǎn)兩個(gè)獨(dú)立閉合水準(zhǔn)路線進(jìn)行同時(shí)觀測，這樣可節(jié)省大量時(shí)間，提高工作效率。

2.5 觀測數(shù)據(jù)處理與分析

考慮到工程沉降觀測范圍較小，可不進(jìn)行正常水準(zhǔn)面不平行修正和重力異常的歸算修正。采用水準(zhǔn)測量的閉合線路進(jìn)行觀測，在進(jìn)行內(nèi)業(yè)平差計(jì)算時(shí)，按《工程測量規(guī)范》GB50026-2007要求進(jìn)行。

通過對數(shù)據(jù)處理，可得到各個(gè)觀測點(diǎn)的高程變化，整理后分別得到建筑物沉降觀測點(diǎn)成果表(表2)和地面沉降觀測點(diǎn)成果表(表3)。根據(jù)建筑物沉降觀測成果表，可繪制沉降量—時(shí)間曲線圖，如圖4所示。

建筑物沉降觀測成果表 表2

地面沉降觀測成果表 表3

圖4 建筑物沉降曲線

地面沉降觀測數(shù)據(jù)中，第2期沉降數(shù)據(jù)的最大沉降量為0.3 mm，第3、4期沉降數(shù)據(jù)的最大沉降量為0.2 mm，第5、6期的最大沉降量為0.1 mm，再分析建筑物的沉降觀測數(shù)據(jù)，可以看到2、3期沉降數(shù)據(jù)的最大沉降量為0.3 mm，第3、4期沉降數(shù)據(jù)的最大沉降量為0.2 mm，第5、6期的最大沉降量為0.1 mm。從建筑物沉降觀測數(shù)據(jù)和地面沉降觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，可以得到兩者之間的整體變化趨勢基本一致，這說明所得到的數(shù)據(jù)是可靠的。從建筑物的沉降曲線圖可以看到，沉降最大量達(dá)到0.6 mm，沉降最小量為0.4 mm，各點(diǎn)的沉降差最大是0.2 mm，根據(jù)分析均符合規(guī)范要求。沉降曲線圖中，曲線的總體走勢是前4期緩慢遞增后兩期過渡平穩(wěn)，前4期數(shù)據(jù)說明建筑物受到影響，有微量下層現(xiàn)象，而后兩期數(shù)據(jù)比較平穩(wěn)，說明建筑物漸漸趨于穩(wěn)定，再從沉降速度來看，各個(gè)觀測點(diǎn)的沉降平均速率均小于規(guī)范規(guī)定的建筑物沉降穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)0.04 mm/d，于是得出結(jié)論此建筑物基礎(chǔ)沒有發(fā)生變形，漸趨于平穩(wěn)。

3 幾點(diǎn)體會

實(shí)例中，地下水位的變化，導(dǎo)致地基承載力特征值發(fā)生變化，如表4所示。為了盡快得到分析結(jié)果，探索沉降量的變化規(guī)律，采取了將觀測周期縮短以及同時(shí)監(jiān)測地面點(diǎn)的方法。在觀測過程中，一定要等儀器和外界環(huán)境充分一致時(shí)，才能進(jìn)行觀測，不可操之過急，否則得到的數(shù)據(jù)是不可靠的。在觀測Q5、Q6兩觀測點(diǎn)時(shí)，此時(shí)正好由建筑物陰面區(qū)域進(jìn)入建筑物陽面區(qū)域，為了找到最佳觀測時(shí)間，對此測站進(jìn)行多次不同時(shí)間觀測，最終通過數(shù)據(jù)分析，得出儀器在陽光處暴露40min后再進(jìn)行觀測，觀測效果最佳，之后操作此測站前均等40min后再作業(yè)。在進(jìn)行觀測時(shí)，一定要遵循“五定”原則，即沉降觀測依據(jù)的基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和被觀測物上的沉降觀測點(diǎn)，點(diǎn)位要穩(wěn)定；所用儀器、設(shè)備要穩(wěn)定；觀測人員要穩(wěn)定；觀測時(shí)的環(huán)境條件基本一致；觀測路線、鏡位、程序和方法要固定。只有這樣，得出的觀測數(shù)據(jù)才具有可比性，不然觀測數(shù)據(jù)就沒有意義。

地下水位變化對地基承載力特征值的影響 表4

眾所周知，在觀測過程中，每個(gè)環(huán)節(jié)都非常重要，人為的疏忽如水準(zhǔn)尺的抖動都會引起觀測數(shù)據(jù)的很大變化。水準(zhǔn)測量數(shù)據(jù)是線性累計(jì)計(jì)算模式，較大的誤差將會使整個(gè)水準(zhǔn)路線的數(shù)據(jù)結(jié)果產(chǎn)生變動。在進(jìn)行觀測過程中，扶尺員利用鉛垂線和圓水準(zhǔn)器進(jìn)行操作，保證尺子的正直。在觀測過程中，每個(gè)細(xì)節(jié)應(yīng)該認(rèn)真細(xì)致，盡量最大化降低那些不利因素的干擾，從而有效地提高沉降觀測成果的可靠性。

4 結(jié) 語

通過對高層建筑的沉降變形監(jiān)測，從建筑物的沉降程度進(jìn)行分析，對其穩(wěn)定性、安全性做出判斷，以便采取措施，防止事故發(fā)生，這是一項(xiàng)長期、細(xì)致的基礎(chǔ)性工作，必須引起高度重視。在分析觀測數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)充分利用數(shù)據(jù)成果表和沉降量曲線圖，挖掘數(shù)據(jù)的規(guī)律性，結(jié)合相關(guān)規(guī)范要求，作出合理、準(zhǔn)確的評估報(bào)告，為進(jìn)一步采取措施做準(zhǔn)備。實(shí)例里同時(shí)對建筑物及其地面進(jìn)行監(jiān)測，以便在對沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析時(shí)，具有參照性和對比性，通過對比分析得出所監(jiān)測建筑物正漸趨于穩(wěn)定，今后繼續(xù)按一定觀測周期對此建筑物進(jìn)行監(jiān)測，直至此建筑物穩(wěn)定、不存在安全隱患為止。

[1] GB50026-2007.工程測量規(guī)范[S].

[2] GB/T_12897-2006.國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范[S].

[3] 李青岳，陳永奇.工程測量學(xué)(3版)[M].北京:測繪出版社，1995.

[4] JGJ/T8-97.建筑變形測量規(guī)程[S].

[5] 童林毅，杜宇超.建(構(gòu))筑物沉降觀測方法及誤差分析[J].現(xiàn)代測繪，2010，33(3):34～35.

On Settlement Observation and Data Analysis of High-Rise Building

Chen Dongdong，Ma Daxi
(Faculty of Architectural and Mapping Engineering Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou 341000，China)

Urban construction will result in nearby high-rise building deformation phenomenon more and more. Combined with the project practice，the observation scheme and building settlement observation are discussed in this paper.As soon as possible in order to get the settlement trend，observation cycle is short.So the two sets of settlementobservation data about high-rise building and ground are compared and analyzed.Finally，through analysis of the settlement data and settlement curve，the building proved stable gradually，but still need to bemonitored until it is stable.Provide a reference for other similar projects.

high-rise building；settlement observation；data analysis

1672-8262(2013)05-127-04

P258

B

2013—01—22

陳東東(1987—)，男，碩士研究生，研究方向:測量數(shù)據(jù)處理，空間數(shù)據(jù)采集技術(shù)與應(yīng)用。