馮建新（湖南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410151）

隨著中國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，高層建筑物如雨后春筍般，越來越多地矗立在城市中。高層建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測成了土木工程防災(zāi)減災(zāi)的主要研究內(nèi)容。高層建筑結(jié)構(gòu)預(yù)警發(fā)生災(zāi)害的主要有效手段是實(shí)施實(shí)時(shí)變形監(jiān)測。目前，高層建筑物的穩(wěn)定性及安全性已成為人民重點(diǎn)關(guān)注的焦點(diǎn)，運(yùn)用所得到的監(jiān)測信息可以判別其建筑結(jié)構(gòu)變形的情況，同時(shí)也能及時(shí)做出是否需要人員疏散的決定，對保障人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，提高高層建筑工程結(jié)構(gòu)的運(yùn)行效率具有積極作用。

1 工程概況

選取湖南某小區(qū)高層建筑為例，主體結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，為住宅樓和地下車庫組成，設(shè)置2～3層地下室，主要功能為設(shè)備用房和地下停車庫。地基土的類別為中、低壓縮性土，相鄰柱基沉降差為0.002L，穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)≤0.02mm/d。場地整平后標(biāo)高為80.00m，均為高層住宅建筑，地上層數(shù)為23～33層，建筑設(shè)計(jì)使用年限為50年，湖南省該地區(qū)地震基本烈度為6度。本次監(jiān)測對象為57#～64#共8棟房屋。房屋沉降監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置64個(gè)，監(jiān)測時(shí)間為持續(xù)觀測約580d。

2 監(jiān)測方案

2.1 監(jiān)測目的

開展本次房屋沉降監(jiān)測的主要目的如下：

（1）以《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8-2016）為依據(jù)，建筑物沉降觀測應(yīng)及時(shí)準(zhǔn)確地反映地基、基礎(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境在靜荷載或動荷載及其環(huán)境等因素影響下的變形程度或變形趨勢，從而以確保建筑物施工和使用過程中的安全。

（2）加強(qiáng)過程監(jiān)控，指導(dǎo)合理的施工工序，預(yù)防在施工過程中出現(xiàn)不均勻沉降；及時(shí)反饋信息為勘察設(shè)計(jì)施工單位提供詳盡的第一手資料，避免因沉降原因造成建筑物主體結(jié)構(gòu)的破壞或產(chǎn)生影響結(jié)構(gòu)使用功能的裂縫。

（3）總結(jié)工程經(jīng)驗(yàn)，為完善設(shè)計(jì)分析提供依據(jù)。

（4）為建筑質(zhì)量的評定提供客觀評判依據(jù)。

2.2 監(jiān)測內(nèi)容

根據(jù)本工程設(shè)計(jì)圖紙、《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8-2016）、《工程測量規(guī)范》（GB50026-2007）、《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》（GB/T12897-2006）、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）以及本工程監(jiān)測方案，本基坑工程監(jiān)測內(nèi)容選取為：57#～64#共8棟房屋沉降，共設(shè)64個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。

2.3 監(jiān)測實(shí)施的頻率

按照本工程設(shè)計(jì)圖紙要求，《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8-2016）、《工程測量規(guī)范》（GB50026-2007）、《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》（GB/T12897-2006）、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）以及本工程監(jiān)測方案，監(jiān)測頻率采取定時(shí)與跟蹤相結(jié)合的方法，觀測頻率見表1。

表1 房屋沉降監(jiān)測頻次

2.4 房屋沉降監(jiān)測方法

2.4.1 監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè)要求與測量方法

（1）在沉降監(jiān)測前至少一周埋設(shè)不少于3個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)3倍于基坑深度的影響范圍之外，組成水準(zhǔn)控制網(wǎng)，定期對水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行校核，防止其本身發(fā)生變化，以保證沉降監(jiān)測結(jié)果的正確性。監(jiān)測點(diǎn)盡可能和基準(zhǔn)點(diǎn)一起布設(shè)成附合或閉合水準(zhǔn)路線，以便進(jìn)行平差處理，提高觀測精度。水準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)要求外界影響小、不易擾動或震動影響、通視條件好，以保證監(jiān)測精度。

（2）根據(jù)湖南省某小區(qū)建筑物及允許沉降值、等因素綜合分析，確定位移變形監(jiān)測精度，該沉降監(jiān)測采用日本索佳SDL30精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行監(jiān)測。

2.4.2 沉降計(jì)算

在條件許可的情況下，監(jiān)測點(diǎn)盡可能和基準(zhǔn)點(diǎn)一起布設(shè)成附合或閉合水準(zhǔn)路線，水準(zhǔn)線路閉合差應(yīng)小（n為測站數(shù)），然后按照測站進(jìn)行平差，求得各點(diǎn)高程。

其中，H0-為地表沉降觀測點(diǎn)的初始高程；Hn-施工過程中測出的高程；ΔH-為地表沉降值。

2.4.3 數(shù)據(jù)分析與處理

以監(jiān)測時(shí)間段為X軸，以沉降累計(jì)變形量為Y軸建立坐標(biāo)系，繪制監(jiān)測點(diǎn)累計(jì)變形量與時(shí)間關(guān)系變化曲線圖，根據(jù)沉降規(guī)律判斷其穩(wěn)定狀態(tài)和施工措施的有效性。當(dāng)累計(jì)變形量與時(shí)間關(guān)系變化曲線趨于平緩時(shí)，可選取合適的函數(shù)進(jìn)行回歸分析，預(yù)測最大沉降量。

3 監(jiān)測成果分析

本工程監(jiān)測從進(jìn)場開始至沉降速率穩(wěn)定觀測結(jié)束，持續(xù)觀測約620d。以監(jiān)測時(shí)間段為X軸，以沉降累計(jì)變形量為Y軸建立坐標(biāo)系，繪制監(jiān)測點(diǎn)累計(jì)變形量與時(shí)間關(guān)系變化曲線圖，本案例的具體觀測成果及房屋8個(gè)沉降監(jiān)測點(diǎn)累計(jì)變化量時(shí)態(tài)曲線圖見圖1～圖8。

圖1 57#豎向位移累計(jì)變化量時(shí)態(tài)曲線圖

圖3 59#豎向位移累計(jì)變化量時(shí)態(tài)曲線圖

圖4 60#豎向位移累計(jì)變化量時(shí)態(tài)曲線圖

圖8 64#豎向位移累計(jì)變化量時(shí)態(tài)曲線圖

圖5 61#沉豎向位移累計(jì)變化量時(shí)態(tài)曲線圖

圖6 62#豎向位移累計(jì)變化量時(shí)態(tài)曲線圖

圖7 63#豎向位移累計(jì)變化量時(shí)態(tài)曲線圖

在整個(gè)監(jiān)測期內(nèi)，由圖1～圖8中對應(yīng)的累計(jì)變形量時(shí)態(tài)曲線可以看出，8個(gè)房屋沉降監(jiān)測點(diǎn)沉降隨時(shí)間變化趨勢來看，建筑物在整個(gè)監(jiān)測期內(nèi)變形量均較小。不同的監(jiān)測點(diǎn)房屋累計(jì)沉降量不同，但每棟主樓從施工開始都出現(xiàn)了下沉現(xiàn)象，下沉速度都很緩慢，大概是每棟主樓在第5層（60d）至20層（180d）這個(gè)階段下沉速度偏大，下沉現(xiàn)象比較明顯，主要原因是這個(gè)期間由于回填影響觀測以及施工的影響。在400d以后各觀測點(diǎn)下沉速度較小，下沉幅度也較小，房屋沉降趨于平穩(wěn)，各棟樓的各項(xiàng)測點(diǎn)的累計(jì)變化量及變化速率均比較穩(wěn)定。累計(jì)變化量最大是63#點(diǎn)號為D63-3在465d時(shí)，累計(jì)變化量為-3.76mm。房屋沉降豎向位移累計(jì)變化量及速率均在設(shè)計(jì)及規(guī)范允許值范圍內(nèi)，變形量時(shí)態(tài)曲線呈水平發(fā)展趨勢，說明各監(jiān)測點(diǎn)沉降變形量基本完成。可以判斷房屋沉降在整個(gè)監(jiān)測期內(nèi)是安全穩(wěn)定的。在房屋沉降監(jiān)測周期內(nèi)，未出現(xiàn)預(yù)警情況，綜合現(xiàn)場巡視記錄表明，房屋施工過程符合建筑施工各項(xiàng)技術(shù)要求，監(jiān)測對象處于安全可控狀態(tài)。

4 結(jié)語

房屋變形監(jiān)測對于建筑物的安全是必不可少的關(guān)鍵步驟，也是工程質(zhì)量和施工安全的數(shù)字化變形方式，監(jiān)測數(shù)據(jù)對驗(yàn)證施工參數(shù)和指導(dǎo)安全施工具有重要的指導(dǎo)意義。本文對湖南省某小區(qū)8棟建筑物從施工到竣工結(jié)束后一段時(shí)間中進(jìn)行房屋豎向位移監(jiān)測，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)處理及分析可知位移監(jiān)測點(diǎn)的變形量均小于報(bào)警值，建筑物沉降監(jiān)測累計(jì)變形量最大值在D63-3處，得出該監(jiān)測對象處于安全可控狀態(tài)。