覃德春

(湖北煤炭地質物探測量隊，湖北 武漢 430200)

近年來，城市建設日新月異，高層建筑物越來越多。由于地下土體性質和施工環(huán)境的復雜性，在高層建筑的施工和使用期間，荷載條件的不斷變化勢必引起建筑物地基的不規(guī)則下沉，局部不均勻沉降將導致建筑物產(chǎn)生裂縫或者傾斜，嚴重的會引起主體結構的破壞，造成財產(chǎn)和人員的損失。因此，為保證建筑物的正常施工以及安全使用，對高層建筑定期開展沉降監(jiān)測并對監(jiān)測成果進行預測分析已成為工程項目的一項重要環(huán)節(jié)。

1 工程概況及其地質條件

1.1 工程概況

某建筑位于武漢市武昌區(qū)，總建筑面積58 532.5 m2，其中地下面積16 547.2 m2，地上41 985.3 m2；建筑物主要屋面高度101.3 m。本工程為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框筒結構，地上34層(另有出屋面的電梯間和水箱間共2層)，地下5層；基礎形式為天然地基上的平板式筏基，基底標高為-20.15 m。本工程地下室東北側為三級航道標準堤，東、南、西三面與后期施工的2層地下商業(yè)及車庫相連，東面為規(guī)劃網(wǎng)球中心室外訓練場，西面為規(guī)劃體育場室外訓練場地。

1.2 地質條件

為保證擬建建筑以及周圍建筑的穩(wěn)定和安全，并全面反映出建筑物地基的變形特征和規(guī)律，首先需對場地的地質條件進行分析，為布設監(jiān)測點提供依據(jù)，本工程的地質勘察報告見表1。

2 沉降監(jiān)測方案

2.1 布設基準點和監(jiān)測點

根據(jù)本項目的布局特點和周邊環(huán)境，共布置基準點4個，各點均埋設在施工影響范圍之外，且間距不大于100 m，場區(qū)內(nèi)各基準點和控制點構成閉合圖形，方便閉合檢校。監(jiān)測點布置在建筑物的四角處以及沉降縫的兩側，沿建筑外墻每隔20 m間距也相應布置，一共布設20個監(jiān)測點，基準點和監(jiān)測點平面布置見圖1。

表1 各土層物理力學指標

圖1 基準點和監(jiān)測點平面布置圖

2.3 觀測方法和精度要求

采用電子水準儀組成閉合水準路線往返觀測，首次觀測應在觀測點穩(wěn)固后及時進行，觀測應自地上一層開始，澆筑一層砼前，根據(jù)圖紙設計的觀測點位置、標高進行預埋，砼澆筑后，采用DSZ2精密水準儀進行觀測，要求每次監(jiān)測必須采用相同的儀器和觀測方法，并且固定觀測和立尺人員。

2.4 觀測周期

施工期間：主體結構每升高一層進行一次觀測，直到竣工為止；工程竣工后：每間隔三個月觀測一次，一直到主體結構沉降穩(wěn)定為止。對于突然發(fā)生嚴重裂縫或大量沉降的特殊情況，應增加觀測次數(shù)。在沉降觀測期間，應定期對基準網(wǎng)進行復測。

3 監(jiān)測成果分析

我隊從2017年9月1日進行首次監(jiān)測，2018年7月1日完成最后一次監(jiān)測，對基準點一共監(jiān)測5次，主樓沉降監(jiān)測計42次，裙樓沉降觀測19次。根據(jù)連續(xù)監(jiān)測的情況，選擇主樓東側LZ40、LZ41、LZ42、LZ42-1、LZ42-2 和西側LZ43、LZ44、LZ45、LZ46共9個點進行分析，繪制監(jiān)測結果過程曲線圖(見圖2)。

圖2 監(jiān)測結果過程曲線圖

3.1 監(jiān)測分析

從監(jiān)測結果過程曲線圖分析得出，監(jiān)測數(shù)據(jù)隨時間的變化趨勢比較明顯，隨著建筑物主體的逐漸升高，荷載不斷增加，沉降量隨之增大，在主體結構施工完成后，沉降曲線趨于穩(wěn)定，沉降進入穩(wěn)定期。

利用建筑物傾斜值計算公式：

q=(Ha-Hb)/Lab(1)

式(1)中Ha、Hb為a、b兩點的累計沉降值，Lab為ab點之間的距離。根據(jù)沉降數(shù)據(jù)計算出主樓東西兩側傾斜值的結果為1.5×10-4，滿足GB50007—2011《建筑地基基礎設計規(guī)范》第5.3.4條的規(guī)定，高層建筑在高度大于100 m時因地基不均勻沉降引起的建筑物傾斜值應小于2.0×10-3。

3.2 預測最終沉降量

應用指數(shù)曲線模型法來預測該建筑物的最終沉降量，指數(shù)曲線模型是一種經(jīng)驗推導法，該方法假設地基沉降增長的速率為負指數(shù)曲線形式，公式為：

S=S∞-(S∞-Sa)e(ta-t)/ η(2)

式(2)中：S∞為最終沉降量；ta、Sa為任意時刻擬合曲線上的觀測時間與沉降量；η為參照實測值求得的參數(shù)。將已知數(shù)據(jù)代入到公式(2)中，計算求得任意時刻的沉降值，為了驗證預測沉降值的準確性，選用最近監(jiān)測的沉降數(shù)據(jù)進行預測，將預測的沉降值與最后一次實測沉降量進行比較，差值在很小的范圍內(nèi)，說明預測值基本準確，建筑物沉降趨于穩(wěn)定。

4 結語

高層建筑物的沉降監(jiān)測難以借鑒以往的經(jīng)驗，也很難從理論上找到定量分析和預測的方法，因此，現(xiàn)場監(jiān)測顯得尤為重要。本文通過實例介紹了沉降監(jiān)測的整個過程，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了詳細的分析，總結了沉降變化的規(guī)律，最終得出以下兩點結論：

(1)高層建筑的沉降具有明顯的階段性，與施工荷載和時間呈正相關。應用指數(shù)曲線模型可以預測最終沉降量，通過與最后一次觀測的沉降值相比較，該模型預測的最終沉降量比較準確。

(2)通過對高層建筑物沉降變化規(guī)律的分析，對選擇最佳基礎方案具有指導意義。