戴洪寶，許繼影，夏青森

(1.宿州學(xué)院環(huán)境與測(cè)繪工程學(xué)院，安徽 宿州 234000；2.宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院，安徽 宿州 234000)

宿州學(xué)院實(shí)訓(xùn)大樓沉降觀測(cè)方案設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

戴洪寶1，許繼影2，夏青森2

(1.宿州學(xué)院環(huán)境與測(cè)繪工程學(xué)院，安徽 宿州 234000；2.宿州學(xué)院資源與土木工程學(xué)院，安徽 宿州 234000)

目的 在建筑物的沉降測(cè)量過程中，由于受諸多因素影響，使得觀測(cè)的建筑物沉降數(shù)據(jù)不夠精確，以至于影響最終判斷。因此，設(shè)計(jì)一套合理的觀測(cè)方案成為當(dāng)前沉降觀測(cè)工程的研究熱點(diǎn)。方法 以宿州學(xué)院實(shí)訓(xùn)大樓為研究對(duì)象，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)控制網(wǎng)并設(shè)計(jì)技術(shù)路線，依據(jù)精密儀器得到沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用Excel等軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理。結(jié)果 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,宿州學(xué)院實(shí)訓(xùn)大樓在整個(gè)觀測(cè)周期中各觀測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量的最大值為17.9 mm，累計(jì)沉降量的最小值15.6 mm，未發(fā)生引起建筑物破壞的沉降，相鄰點(diǎn)沉降差最大值為1.8 mm，未發(fā)生明顯的不均勻沉降，觀測(cè)末期第112 d沉降速率最大值為0.004 mm·d-1，結(jié)合本工程地質(zhì)情況綜合分析，該建筑物沉降已趨于穩(wěn)定。結(jié)論 實(shí)驗(yàn)基本完成了預(yù)期觀測(cè)任務(wù)，對(duì)建筑物的安全穩(wěn)定性做出了精確的判斷。

建筑物；沉降觀測(cè)；沉降觀測(cè)網(wǎng)；沉降分析

0 引 言

高層建筑的荷載巨大，對(duì)地基基礎(chǔ)及周圍環(huán)境要求極高，受其他因素影響容易造成不均勻沉降，造成的后果極其嚴(yán)重，影響巨大。高層建筑物的沉降問題成了建筑行業(yè)及高校研究的主要課題[1-3]。

本文通過文獻(xiàn)資料法、實(shí)驗(yàn)法和定量分析方法為宿州學(xué)院實(shí)訓(xùn)大樓設(shè)計(jì)一套沉降監(jiān)測(cè)方案，應(yīng)用到實(shí)際工作中，并對(duì)得到的成果進(jìn)行分析，得出結(jié)論。設(shè)計(jì)工作依托于宿州學(xué)院實(shí)訓(xùn)大樓項(xiàng)目第三方監(jiān)測(cè)工作，方案以大地測(cè)量技術(shù)、特殊變形測(cè)量技術(shù)為理論根據(jù)，模擬預(yù)測(cè)軟件為工具，依據(jù)建筑物沉降規(guī)范設(shè)計(jì)而成。通過對(duì)該項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、分析，得到有效的信息，為施工提供理論依據(jù)，保證施工安全有序進(jìn)行。

1 沉降觀測(cè)網(wǎng)的布設(shè)

基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)共同構(gòu)成沉降監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)，而各測(cè)量點(diǎn)的布設(shè)位置對(duì)能否有效形成控制網(wǎng)有決定性作用。

基準(zhǔn)點(diǎn)的建立應(yīng)依據(jù)該工程的沉降測(cè)量實(shí)施方案和工程特點(diǎn)來決定。需要在建筑物的四周設(shè)置3個(gè)或4個(gè)相距在50～100 m之間能夠相互透視的基點(diǎn)?；c(diǎn)的埋設(shè)位置應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定、牢固且不易破壞，可設(shè)在堅(jiān)硬巖石和建筑物墻角處。每次觀測(cè)時(shí)應(yīng)復(fù)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)的高差，檢驗(yàn)基點(diǎn)是否穩(wěn)固。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)則應(yīng)考慮建筑物的形狀、大小、結(jié)構(gòu)特征、地質(zhì)條件、樁基形式等綜合因素，一般布在建筑物具有代表性的拐角、不同地質(zhì)條件以及沉降縫兩側(cè)等建筑物變形的敏感處。監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)時(shí)還應(yīng)考慮到施工期間和竣工后能否順利進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并注意建筑物與監(jiān)測(cè)點(diǎn)的牢固性，使得監(jiān)測(cè)點(diǎn)能真實(shí)地反映建筑物的沉降情況。在特殊情況下，如澆筑基礎(chǔ)時(shí)，有需要埋設(shè)臨時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)在永久監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)完后，及時(shí)布置高程引導(dǎo)永久監(jiān)測(cè)點(diǎn)。監(jiān)測(cè)期間要檢查監(jiān)測(cè)點(diǎn)是否受到破壞，以方便進(jìn)行及時(shí)修補(bǔ)。

對(duì)于不同地區(qū)，一般根據(jù)該地區(qū)建筑物的布局方式選擇合理的控制網(wǎng)，建筑物稀少地區(qū)可按單一層次布設(shè)，密集地區(qū)則需要2個(gè)層次布網(wǎng)。還要根據(jù)精度要求設(shè)置最合理的監(jiān)測(cè)環(huán)路或閉合水準(zhǔn)路線。

在工程施測(cè)布置觀測(cè)網(wǎng)過程中，一般將其中的4個(gè)基點(diǎn)埋置一定深度，剩余的放置墻上。由于測(cè)量時(shí)不可能將所有點(diǎn)都納入水準(zhǔn)線內(nèi)，所以在實(shí)際測(cè)量過程中，需要選擇部分穩(wěn)定的觀測(cè)點(diǎn)作為轉(zhuǎn)點(diǎn)，然后采用中視法測(cè)定[4-6]。

2 沉降觀測(cè)的技術(shù)方法及步驟

2.1 觀測(cè)點(diǎn)、基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)方法

綜前所述，監(jiān)測(cè)點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)應(yīng)滿足要求，監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置應(yīng)當(dāng)能夠代表建筑物變形的點(diǎn)；觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)目根據(jù)不同工程性質(zhì)以及變形特性確定。

2.1.1 建筑物的沉降觀測(cè)點(diǎn)

按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，建筑物沉降觀測(cè)點(diǎn)可全部設(shè)置在立柱上，本次沉降觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志以設(shè)計(jì)要求和施工單位預(yù)埋的點(diǎn)為準(zhǔn)，沉降觀測(cè)點(diǎn)編號(hào)為C1、C2…C10，觀測(cè)點(diǎn)具體位置的確定按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總說明要求，沉降觀測(cè)點(diǎn)均設(shè)在沿外墻線每10～20 m處。

2.1.2觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)

觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)分為永久基點(diǎn)和工作基點(diǎn)，永久基點(diǎn)埋在地基外的原狀土層上，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)勘查并經(jīng)業(yè)主單位同意后，現(xiàn)場(chǎng)埋設(shè)觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，用Φ120 mm鉆頭成孔，灌注細(xì)石混凝土(內(nèi)置通長(zhǎng)鋼筋)，端部位于穩(wěn)定土層中。一般布設(shè)3個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)：BM1、BM2、BM3；沉降觀測(cè)工作基點(diǎn)的編號(hào)為G1～G10?；c(diǎn)布設(shè)在建筑物四周，根據(jù)各測(cè)點(diǎn)的位置選取在穩(wěn)定的地方。

在主體施工過程中，建設(shè)單位理應(yīng)采取有效的措施防止施工破壞測(cè)點(diǎn)或掩埋。若在觀測(cè)過程中觀測(cè)點(diǎn)遭到破壞，應(yīng)立刻匯報(bào)，及時(shí)在原位置重新布設(shè)，并測(cè)定初次觀測(cè)值，在后期的數(shù)據(jù)處理時(shí)應(yīng)考慮數(shù)據(jù)的連續(xù)性，采用原點(diǎn)號(hào)，且在觀測(cè)結(jié)果及匯報(bào)材料中標(biāo)明。

基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)好后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，基準(zhǔn)點(diǎn)之間的聯(lián)測(cè)不低于3次；各測(cè)點(diǎn)布設(shè)完成以后，需要測(cè)定初值，且要進(jìn)行兩次測(cè)量，經(jīng)平差得到最終初始值。

2.2 觀測(cè)方法、精度、頻率及選用儀器

2.2.1 沉降觀測(cè)

根據(jù)觀測(cè)方法和精度，沉降觀測(cè)使用的儀器為精密水準(zhǔn)儀，再配合2 m(或3 m)的銦鋼水準(zhǔn)尺進(jìn)行觀測(cè)。

沉降觀測(cè)的等級(jí)可分為三等，規(guī)范要求相鄰點(diǎn)間高程誤差應(yīng)控制在±0.5 mm,相對(duì)于起算點(diǎn)，所有觀測(cè)點(diǎn)的高程誤差應(yīng)控制在±1 mm。除此之外，一般還對(duì)外業(yè)觀測(cè)另作下述要求(表1)。

表1 水準(zhǔn)外業(yè)觀測(cè)要求

注：n為測(cè)站數(shù)

2.2.2 觀測(cè)頻率

施工期間要根據(jù)施工進(jìn)度進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)，在地下室底板完成后即開始觀測(cè)。施工期間的觀測(cè)應(yīng)當(dāng)依據(jù)本工程施測(cè)方案及相關(guān)規(guī)范要求按照具體施工過程確定，在工程竣工后的第一年可相隔2～3個(gè)月觀測(cè)1次，根據(jù)沉降速率曲線可加長(zhǎng)觀測(cè)時(shí)間[7-8]。

3 宿州學(xué)院實(shí)訓(xùn)大樓沉降觀測(cè)及成果分析

宿州學(xué)院實(shí)訓(xùn)大樓位于宿州市教育園區(qū)，宿州學(xué)院東校區(qū)。本工程結(jié)構(gòu)為地上6層，地下1層，建筑物的整體高度(室外地面至主要屋面板的板頂)為41.90 m，框架結(jié)構(gòu)。本次沉降觀測(cè)嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范，以固定的觀測(cè)人員、儀器、路線進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)，保證觀測(cè)的精度。

3.1 測(cè)量過程

3.1.1 測(cè)量控制網(wǎng)的建立

為滿足測(cè)量精度的要求，同時(shí)根據(jù)場(chǎng)地施工情況，在遠(yuǎn)離建筑物穩(wěn)定牢固區(qū)域內(nèi)設(shè)置4個(gè)高程基準(zhǔn)點(diǎn)形成獨(dú)立閉合水準(zhǔn)網(wǎng)，在基點(diǎn)設(shè)置完成后，按照三等水準(zhǔn)觀測(cè)的技術(shù)要求在建筑物沉降觀測(cè)前進(jìn)行聯(lián)測(cè)，驗(yàn)證基點(diǎn)穩(wěn)定性。

3.1.2 觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)與測(cè)量

根據(jù)變形測(cè)量規(guī)范規(guī)定和本工程設(shè)計(jì)總說明圖紙要求，框架結(jié)構(gòu)的建筑應(yīng)在柱的基礎(chǔ)上設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)位和點(diǎn)數(shù)詳見綜合樓點(diǎn)位平面示意圖(圖1)。

圖1 點(diǎn)位平面示意圖

在沉降觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)完成以后，應(yīng)及時(shí)、準(zhǔn)確測(cè)量各個(gè)點(diǎn)的初始值，至少測(cè)量2次，取多次測(cè)量的平均值作為最終的初始值。

3.1.3 觀測(cè)頻率和沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)變形規(guī)范要求和本工程的特點(diǎn)，在施工階段，建筑物沉降觀測(cè)工作自主體結(jié)構(gòu)完成±0層開始，觀測(cè)頻率和周期根據(jù)地基與施工現(xiàn)場(chǎng)荷載波動(dòng)情況而定；在竣工后運(yùn)營(yíng)階段的觀測(cè)頻率，則應(yīng)視工程地質(zhì)條件和沉降速率大小而定。對(duì)于一般工程而言，建筑物進(jìn)入穩(wěn)定階段的判斷依據(jù)可以由沉降觀測(cè)曲線的斜率和最后100 d的沉降速率判定。

3.2 沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)及成果分析

做好前期埋點(diǎn)、繪制工作地形圖等準(zhǔn)備工作以后?？上喔?～2個(gè)月觀測(cè)一次，節(jié)省人力資源。將采集的數(shù)據(jù)運(yùn)用Excel等軟件進(jìn)行處理，并繪制沉降觀測(cè)曲線圖，匯總得出此工程內(nèi)主體結(jié)構(gòu)的沉降量。并繪制C1點(diǎn)沉降觀測(cè)曲線圖，如圖2所示。

圖2 C1點(diǎn)位沉降觀測(cè)曲線圖

由圖2可知，C1點(diǎn)的沉降速率在2015年6月份之后十分緩慢，基本上沒有發(fā)生沉降，觀測(cè)末期第112 d，此點(diǎn)的沉降速率僅為0.004 mm·d-1，遠(yuǎn)小于0.01 mm·d-1，因此可以判定C1點(diǎn)位的沉降已進(jìn)入穩(wěn)定階段。選擇觀測(cè)期第18期C1～C10建筑物觀測(cè)點(diǎn)號(hào)的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總(表2)。

表2 第18期沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)匯總表

本次沉降觀測(cè)使用DiNi03高精度水準(zhǔn)儀，外業(yè)觀測(cè)時(shí)自動(dòng)記錄，之后利用數(shù)據(jù)連接線及相關(guān)軟件傳入計(jì)算機(jī)中得出有效數(shù)據(jù)。

1)通過各測(cè)量點(diǎn)的結(jié)果數(shù)據(jù)和最終成果分析可以看出，此次的沉降觀測(cè)精度的選擇滿足要求；

2)DiNi03高精度水準(zhǔn)儀檢測(cè)前后精度變化值比較穩(wěn)定，可以保證沉降數(shù)據(jù)的連續(xù)使用；

3)通過以上精度分析，觀測(cè)成果符合有關(guān)規(guī)定要求，觀測(cè)成果真實(shí)可靠。

綜上所述，宿州學(xué)院實(shí)訓(xùn)大樓在整個(gè)觀測(cè)周期中各觀測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量的最大值為17.9 mm，累計(jì)沉降量的最小值為15.6 mm，未發(fā)生引起建筑物破壞的沉降，相鄰點(diǎn)沉降差最大值為1.8 mm，未發(fā)生明顯的不均勻沉降，觀測(cè)末期第112天沉降的速率最大值為0.004 mm·d-1。結(jié)合本工程地質(zhì)情況綜合分析，該建筑物沉降已趨于穩(wěn)定。

4 結(jié)論與討論

通過宿州學(xué)院實(shí)訓(xùn)大樓沉降測(cè)量的方案設(shè)計(jì)及后期沉降測(cè)量實(shí)踐結(jié)果和得出的數(shù)據(jù)分析，得出以下結(jié)論：

根據(jù)本工程的地勘資料、建筑物的特性和規(guī)范要求，可在建筑物主體上布置10個(gè)觀測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)建筑物的沉降，并在建筑物四周布置4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)來校驗(yàn)和控制測(cè)量精度。

根據(jù)工程主體施工期間的觀測(cè)數(shù)據(jù)可知，初期主體結(jié)構(gòu)每增加一層，荷載增大，沉降加快，但隨著地基土在上部荷載作用下的逐漸壓實(shí)，沉降速率呈逐漸下降趨勢(shì)。

根據(jù)工程封頂裝修階段的觀測(cè)數(shù)據(jù)可知，由于裝修階段無較大荷載的增加且主體結(jié)構(gòu)施工階段地基得到較好的壓實(shí)，建筑物此階段的沉降量和沉降速率大幅降低。

根據(jù)工程竣工階段的測(cè)量可知，建筑物的累計(jì)沉降達(dá)到最大值，沉降速率降到最低，建筑物趨于穩(wěn)定。由各測(cè)點(diǎn)間的累計(jì)沉降量和相鄰點(diǎn)沉降差可知，建筑物沒有發(fā)生不均勻沉降。

[1]郭素珍.建筑物沉降觀測(cè)有關(guān)問題的探討[J].山西建筑,2009,35(11):123.

[2]龔循強(qiáng),劉國祥,周秀芳.高速鐵路橋墩沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)粗差探測(cè)方法研究[J].鐵道建筑,2013(10):34-36.

[3]黃鷹林.建筑施工中沉降觀測(cè)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].城市建筑,2013(06):90.

[4]姜海峰,王曉云.淺析高層建筑施工中沉降觀測(cè)技術(shù)的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息,2011(18):328-328.

[5]王有良,唐躍剛.曲線擬合與GM(1,1)模型沉降預(yù)測(cè)及相關(guān)性分析[J].測(cè)繪科學(xué),2008,33(03):98-99.

[6]張健雄,蔣金豹,張建霞.高層建筑沉降監(jiān)測(cè)與灰色預(yù)測(cè)[J].測(cè)繪科學(xué),2007,32(04):56-59.

[7]胡珂,熊春寶.建筑工程沉降監(jiān)測(cè)若干問題的探討[J].測(cè)繪與空間地理信息,2007,30(02):119-121.

[8]范月平.高層建筑施工中沉降觀測(cè)方法研究[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2007,17(03)：91-94.

[責(zé)任編輯：王榮榮 英文編輯：劉彥哲]

Design and Realization of Settlement Observation of Practice Building in Suzhou University

DAI Hong-bao1,XU Ji-ying2,XIA Qing-sen2

(1.School of Environment and Surveying Engineering,Suzhou University,Suzhou,Anhui 234000,China； 2.School of Resources and Civil Engineering,Suzhou University,Suzhou,Anhui 234000,China)

Objective During the process of settlement observation, inaccurate data influenced by various factors often lead to inaccurate judgment.As a result,reasonable observation scheme is becoming a hot topic of building settlement observation.Methods By taking practice building of Suzhou University as research object,engineering control network was laid out at the scene and technology pathway was designed.Data surveyed by sophisticated equipment was analyzed and processed by Excel.Results The results showed that the maximum cumulative settlement value of all observation points was 17.9 mm and minimum value 15.6 mm.Subsidence damage of building did not occur.The maximum difference in subsidence value of adjacent points was 1.8 mm and differential settlement of building did not occur.The maximum settlement rate of 112 d was 0.004 mm·d-1and the settlement of building had tended to be stable.Conclusion This experiment completed basic expectations observation and made accurate judgments on the security and stability of building.

building;settlement observation;settlement observation network;settlement analysis

國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目(20151039019);宿州區(qū)域發(fā)展協(xié)同創(chuàng)新中心開放課題(2015SZXTZXKF03)；宿州學(xué)院校級(jí)科研項(xiàng)目(2014YKF03)

戴洪寶(1984-)，男，安徽宿州人，助教，碩士，主要研究方向：大地測(cè)量學(xué)與測(cè)量工程。

P 196.2

B

10.3969/j.issn.1673-1492.2017.05.007

來稿日期：2016-10-12