高层建筑沉降观测与数据分析

黄涛

(成都中雅图工程技术咨询有限公司，四川成都 610506)

摘要: 在建筑物建造过程中对其进行沉降观测在保证建筑物建造安全及使用安全上有着显著的作用，本文以某高层建筑沉降观测为例，阐述从沉降观测准备，到实施观测及观测成果总结评估，并对数据进行分析判断，为建筑施工过程及后期运营提供数据支持。

关键词: 高层建筑；沉降观测；数据处理

1引言

随着我国城市化进程的不断加快，高层建筑物日益增多，由于建筑物荷载的增加，在地基基础和上部结构的共同作用下，建筑物会发生不均匀沉降，轻者将使建筑物产生倾斜或裂缝，影响正常使用，重者将危及建筑物的安全。为保证建筑物的正常使用和安全，并为施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，建筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。同时，建筑物的稳定性和可靠性已经成为人们关注的焦点，沉降监测是建筑工程防灾减灾的重要内容之一。通过定期对高层建筑进行沉降观测，掌握其变形规律，并合理预测变形大小，以便及时采取适当的预防和善后措施，确保建筑物的安全使用。几何水准测量方法是目前沉降观测的主要手段，主要利用精密水准仪进行基准点和沉降监测点的高程测量，根据各周期沉降监测点的高程变化分析建筑物的沉降变形情况，它能够提供整体沉降状态，适用于不同的精度要求、不同形式的变形和不同的外界条件。

2某高层建筑物沉降观测

2.1项目介绍

某项目总建筑面积：13431㎡，建筑高度：1号楼162.6米，2号楼132.58米；建筑层数：1号楼34层，2号楼26层。设计使用年限50年，抗震设防烈度为7度，主要结构类型为钢筋混凝土框架-核心筒结构。为确保建筑物施工的正常进行和使用的安全，根据建筑设计要求和国家相关规范，需要对该建筑进行沉降监测。

2.1点位布设

根据现场条件，拟在场地外离施工区较远且基础比较稳定的位置设置5个水准基点，其中在距测区200米之外的测区内，布设一组（3个）观测基准点，测区外围附近选取2个观测点，每次观测时均与位于附近的Ⅲ等水准点进行联测，联测结果作为本次沉降观测的基本控制。根据现场情况，决定在实施沉降观测的每个明显转角处各布设１个沉降观测点，且在建筑内部电梯井周围也各布设４个沉降观测点。共计为16个沉降观测点。为了达到观测目的，准确反映建筑物的变形情况，各沉降点都有针对性地选定在建筑物有特征性的承重柱上。观测点利用适用于沉降观测的专用标志，标志采用Φ30-50mm钢筋打制，端点做表面磨光处理，用电钻在选定的位置钻孔将其插入孔中，使用高强度混凝土塞紧固定。

2.2沉降观测

建筑物沉降观测对观测时间、观测条件有严格的限制条件，特别是首次观测时必须按时进行，否则得不到准确的原始数据。其他各阶段复测，根据应根据工程进展情况必须定时进行，不得漏测或补测。只有这样，才能得到准确的沉降数据和规律。本项目沉降观测采用Trimble DINI03水准仪加光学测微器，水准尺采用高稳定性的3米铟钢水准尺；首次连续观测两次，取其平均值作为起始数据，确保准确可靠，主体结构施工每二层观测一次，建筑装修和设备安装阶段每二个月观测一次，建筑物竣工后观测次数由沉降量决定，直到稳定为止。

测量过程中需注意每期作业前，应对基准点、工作基点等进行高差校正检验，按照环形闭合网进行联测，计算各点改正数，以检验基准点、工作基点的稳定性，确保基准点、工作基点等点位稳定可靠后，方可进行水准测量；测量时应按环形闭合网进行施测，应尽量选用固定测站，且应尽量避开有空压机、风镐机、搅拌机等其他产生振动影响观测质量的作业区，按观测路线逐点测量，计算测量环线闭合差并根据测站数进行平差，准确计算出各点的高程，同一测量点本期与上期的高程差，即为该点的本期沉降量。除建筑物转角处、交接点、分解点灯主要变形特征点，可使用间视法进行测量。

3沉降观测数据分析

3.1沉降量、沉降速率及趋势分析

每期观测完成后，需及时对观测数据及计算资料进行统计计算，出具观测中间结果或观测简报。简报包括有观测数据，如各观测点高程、本次变化量、累计变化量及变化速率等；有观测报表，如观测成果汇总表、建筑物变形观测记录表、观测点累计变形量曲线图及测量点平面布置图等；以及本期观测工作对应的施工工况、施工层数、现场温度和天气，施测人员、使用的测量仪器及设备、报告编写人员、校核、审批及批准人员等信息。沉降观测竣工后，应向委托方提交建筑物主体沉降观测报告，内容包括工程概况、作业规范及依据、采用的仪器设备、测量点位布置、观测周期、施测方法及精度分析、变形分析及评价、建筑物沉降观测记录表及曲线图、基准点埋设示意图、测量点埋设示意图、建筑物沉降观测点平面布置图等。

项目于2019年7月20日入场进行首次监测，最后一期观测时间为2022年2月16日，历时942天。其中观测点GCD-1至GCD-10区域共测量了25次；观测点GCD-11至GCD-16区域共观测了22次；观测点GCD-17至GCD-18、GCD-25至GCD-26、GCD-31至GCD36区域共观测了19次；观测点GCD-19至GCD-24和GCD-27至GCD-30区域共观测了21次。

将观测数据经过平差处理后，获得每次观测的每点的沉降量、累积沉降量与总沉降趋势、平均沉降速度等。经统计得知，随着施工的进行，荷载的不断增加，累计沉降量也在不断增加，主体完成后，沉降趋于稳定。观测数据表明，本工程整个施工阶段基础的下沉量及回弹量的变化与施工顺序、地基上的加载大小、施工进度、地下水位情况等密切相关。沉降观测资料反映施工阶段的实际沉降量，难以与设计部门提供的理论预留沉降量相符，其主要原因是理论计算假设条件与上述施工条件变化出入较大，计算无法考虑施工期各种动态的影响因素，另外地质条件复杂。

3.2沉降原因分析

通过统计数据表分析，2021年7月29日至2022年2月16日期间（间隔202天），1号楼6～10轴*L～P轴区域变形速率最大的观测点是GCD-5，为0.0031mm/d，各观测点沉降速率均小于0.01mm/d～0.04mm/d；1号楼3～6轴*L～P轴区域变形速率最大的观测点是GCD-13，为0.0015mm/d，各观测点沉降速率均小于0.01mm/d～0.04mm/d；2号楼3～9轴*E～H轴 区 域 变 形 速 率 最 大 的 观 测 点 是GCD-25，为0.0047mm/d，各观测点沉降速率均小于0.01mm/d～0.04mm/d；2号楼3～9轴*B～E轴区域变形速率最大的观测点是GCD-20，为0.0029mm/d，各观测点沉降速率均小于0.01mm/d～0.04mm/d。

根据沉降观测的数据，发现总体上沉降的前期观测沉降量数值较大，但是都在安全范围之内；后面的几期观测，数据稳定，沉降量较小，沉降量累积值增大，趋于稳定。这符合建筑物沉降的理论。前期沉降量较小的是施工初期，建筑物荷载较小；中期沉降量较大的原因是由地质条件决定，因为施工区表层土是鱼塘回填土,二是随着施工进展，地基荷载加大。随着施工紧张，沉降趋于稳定，地基也处于平稳状态，沉降也趋于稳定，沉降量减小。

根据以上数据分析，得出项目沉降观测过程中，各条观测线路闭合差均满足规范要求，各观测点沉降量均在变形允许范围内，各观测区域中沉降差最大值均限值内，各测量点最后100天的最大沉降速率均达到建筑稳定状态要求，判断本项目施测过程中无发生不均匀沉降等异常现象。由累计沉降量、沉降差、沉降速率及现场施测记录等各方面资料综合分析，所测建筑物沉降无异常情况，建筑物进入稳定状态，沉降观测工作取得完满成功。

4结束语

高层建筑沉降观测是建筑物施工竣工期间一项必要的工作，特别是在地层稳定性较差、土质比较松软，如由填埋土、渣土等填埋形成的区域，为保障建筑物施工及使用的安全性，同时为建筑物的运行管理提供了可靠安全依据，应适当增加建筑物观测点的数量及沉降观测的次数，及时做好预警判断分析。

参考文献：

[1]住房和城乡建设部建筑变形测量规范(JBJ8-2007)[M].北京：中国计划出版社，2008.

[2]卢建利.高层建筑沉降观测及数据分析[J].山东工业技术,2015,(18):275. [3]李朝晖.建筑物沉降观测精度的提升策略[J].城市建设理论研究(电子 版),2017(3):81-82.