郭新艷，孫立祺，丁濤

（1.西安高壓電器研究院有限責任公司，陜西 西安 710077；2.西安體育中心控股有限公司，陜西 西安 710026；3.西安高壓電器研究院有限責任公司，陜西 西安 710077）

1 引言

建筑物的安全和正常使用，不僅取決于上部結構的安全儲備，更重要的是地基基礎有一定的安全度。地基基礎是隱蔽工程，在荷載或其他因素的作用下，地基會發(fā)生變形影響建筑物正常使用，變形過大時還可能危害到建筑結構安全。因此，建筑物的地基不僅應滿足結構承載力要求，還應滿足地基變形要求[1]。在建筑物的變形觀測中，沉降觀測被廣泛應用[2]。

隨著我國工業(yè)與民用建筑的快速發(fā)展，各種大型而復雜的建筑物日益增多，為了保證建筑物結構安全和正常使用，并為以后的設計施工提供可靠資料及相應沉降觀測參數(shù)，建筑物沉降觀測的必要性和重要性日益突出。

2 沉降觀測方法

在荷載作用下，建筑物基底地基土主要由于壓縮而引起豎直方向的位移稱為沉降。在建筑物施工期間和使用期間應進行沉降觀測，以便能夠及時反映出建筑物沉降變化情況，即絕對沉降量的大小，沉降與時間的關系等。依據(jù)沉降觀測數(shù)據(jù)，分析沉降的合理性，為建筑物的整體穩(wěn)定性和安全性提供數(shù)據(jù)支撐。

沉降觀測方法一般有：水準測量方法、靜力水準測量方法、三角高程測量方法、激光測量方法等[3]。水準測量方法易于操作、數(shù)據(jù)準確，被廣泛使用。

2.1 “五定”原則

沉降觀測依據(jù)的基準點、工作基點和被觀測物的沉降觀測點要穩(wěn)定；所用儀器、設備要固定且性能要穩(wěn)定；觀測人員要盡量固定；觀測時的環(huán)境條件應大體一致；觀測路線、鏡位、程序和方法要固定。遵守以上原則，在客觀上能盡量減少不確定性的觀測誤差，從而保證了觀測結果的準確性，使各次觀測結果與首次觀測的結果相比更有可比性，所觀測的沉降量更加可靠[4]。

2.2 布設原則

基準點、工作基點、觀測點為沉降觀測“三要素”，其布設分別遵循以下原則。

2.2.1 基準點布設原則

基準點是沉降觀測起始測量控制的基準。為保證觀測數(shù)值的可靠性，其布置必須滿足穩(wěn)固不變、永久保存的要求，應選擇遠離施工區(qū)域并定期進行復測，一般布設不應少于3個點位。其中施工過程中宜1～2月復測，使用過程中宜每半年復測一次?；鶞庶c應采用獨立高程基準，各基準點之間應形成閉合環(huán)。

2.2.2 工作基點布設原則

工作基點是為直接觀測變形點而在現(xiàn)場布設的相對穩(wěn)定的測量控制點，該點受現(xiàn)場環(huán)境影響。

2.2.3 觀測點布設原則

觀測點是反應建筑物局部或者整體沉降特點的測量點，布設時應有良好的通視條件。不同結構形式的建筑物對地基施加的壓力不一樣，進而產(chǎn)生的沉降也不同，因此觀測點應布設在受力體上。形狀規(guī)則的，宜布設在建筑物四周的角點、轉角處、中點；形狀不規(guī)則的，應根據(jù)建筑物受力特征適當調整觀測點位置。

從建筑物開始施工到建成使用，隨著建筑物層數(shù)的不斷增加，荷載也相應增加，在地基基礎和上部結構共同作用下，建筑物會發(fā)生不均勻沉降。因此當荷載不斷增加時，觀測點的數(shù)量也應作相應的增加。

2.3 工程實例

工程概況：該工程為一幢實驗樓，建筑面積7007m2,長度56m，寬度36m，結構類型為框架結構，地基采用獨立柱基礎。該工程嚴格按照國家二等水準測量要求進行觀測，采用幾何水準測量方法，水準觀測限差[5]見表 1。

技術依據(jù)：依據(jù)以下行業(yè)規(guī)范《建筑變形測量規(guī)程 》（JGJ/T8-2007）、《工程測量規(guī)范》（GB50026-2007）、《國家一、二等水準測量規(guī)范》（GB12897-2006）。

設備選擇：采用Trimble DiNiO3精密電子水準儀及配套銦鋼條碼尺。

數(shù)字水準儀觀測限差（mm） 表1

①基準點。根據(jù)本工程現(xiàn)場情況，在沉降觀測開始之前，在遠離建筑物施工區(qū)域并用混凝土標石布設了3個基準點，其編號分別為JZ1、JZ2、JZ3。定期對基準點進行復測，檢查基準點高程變化，判定基準點的穩(wěn)定性。3個基準點與若干沉降觀測點構成閉合水準線路形成基準網(wǎng)?；鶞示W(wǎng)采用獨立高程系統(tǒng)。

②工作基點。當基準點與建筑物距離較遠時，一般在建筑物附近選取現(xiàn)場通視條件較好處布設工作基點。因本工程觀測項目較少，基準點直接作為工作基點。

③沉降觀測點。本工程在建筑物主體四角設置4個沉降觀測點，編號分別為 GC1、GC2、GC3、GC4，均采用外露式。

④觀測周期：主體施工期間每2周觀測一次，主體結構封頂后第一年每3個月觀測1次，主體結構封頂后第二年每半年觀測1次，共計觀測次數(shù)12次。

⑤數(shù)據(jù)處理及分析。在沉降觀測期間，對基準點JZ1、JZ2、JZ3進行了11次復測。結果顯示，3個基準點高差變化均在-0.80mm`0.94mm之間，基準點較為穩(wěn)定，滿足規(guī)范設計要求。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，選用JZ3做為本工程沉降觀測的基準起算點。

每次沉降觀測結束后，采用沉降觀測處理軟件及時統(tǒng)計、處理觀測數(shù)據(jù)，并計算沉降量及沉降速率，分析建筑物沉降趨勢和規(guī)律，并判定沉降是否滿足規(guī)范要求。本工程沉降觀測成果見表2。

以累計沉降量（mm）為縱軸，時間觀測次數(shù)（次）為橫軸，組成直角坐標系。以每次累積沉降量為縱坐標，以觀測時間次數(shù)為橫坐標，標出沉降觀測點位置并用曲線將各點連接起來，繪制出了時間與沉降量關系曲線。沉降曲線圖見圖1。

圖1 沉降曲線圖（mm-t）

2.4 數(shù)據(jù)處理與分析

根據(jù)圖1和表2分析，可以得出以下結論：

整個沉降觀測期1000天內，建筑物最大沉降量為 -8.14mm（JC2），最小沉降量為 -4.18mm（JC1），最大差異沉降量為3.96mm。

主體工程竣工前，最大沉降量為-2.05mm（JC2），最小沉降量為-1.00mm（JC4），平均沉降量為-1.65mm，平均日沉降量為0.0149mm。

建筑物沉降觀測成果表 表2

主體工程竣工第一年，最大沉降量為-4.26mm（JC2），最小沉降量為 -1.41mm（JC1），平均沉降量為-3.21mm，平均日沉降量為0.0074mm。

主體工程竣工第二年上半年，最大沉降量為-1.86mm（JC4），最小沉降量為 -0.08mm（JC3），平均沉降量為-1.18mm，平均日沉降量為0.0053mm。

主體工程竣工第二年下半年，最大沉降量為-0.7mm（JC2），最小沉降量為 0.55mm（JC1），平均沉降量為-0.07mm，平均日沉降量為0.0003mm。

在施工期間和使用期間，該實驗樓總沉降量不大，沉降較均勻，無異常沉降現(xiàn)象，日沉降量小于0.02mm，滿足相關規(guī)范要求。

3 減輕不均勻沉降危害的有效措施

建筑設計方面，對于濕陷性黃土等不良地基，設計時可采用深基礎形式，在提高了地基承載力同時減少地基總沉降量；軟弱地基上的建筑物，體型設計宜簡單，合理控制長高比，并適當增設沉降縫，可有效增強建筑物整體剛度。

結構設計方面，建筑物結構選型時應充分考慮不均勻沉降因素，并采取一定防范措施；軟弱地基上的建筑物，可通過減輕自重有效控制沉降。

施工工藝方面，遵照先建重（高）建筑，后建輕（低）建筑的程序，合理安排工序；基坑開挖應盡可能減少對原土層的擾動。

4 結語

①沉降觀測在建筑物變形觀測中起著非常重要的作用，在建筑物施工期間和使用期間進行沉降觀測具有重要指導意義。通過對沉降數(shù)據(jù)的分析與預測，能夠及時發(fā)現(xiàn)建筑物不均勻沉降現(xiàn)象，積極采取應對措施，保證了施工的安全性和建筑物使用的穩(wěn)定性。

②沉降觀測不僅能觀測建筑物沉降發(fā)展的趨勢并預估最終沉降量，以便及時進行加固和處理，同時也可以驗證地基基礎設計計算的正確性，用于完善設計規(guī)范。

③水準測量方法操作相對簡單，數(shù)據(jù)相對準確。但基準點、觀測點的穩(wěn)定性直接影響到測量數(shù)據(jù)的精確度，導致沉降曲線的突變。為減少誤差，專業(yè)技術人員需要根據(jù)測量經(jīng)驗并結合實測數(shù)據(jù)，對沉降曲線進行修正。