淺談高層建筑沉降監測關鍵環節控制

劉全

【摘 要】在高層建筑施工及使用過程必須進行變形監測，本文結合工程實例，針對高層建筑沉降監測具體施工方案，系統分析高層建筑沉降監測操作流程，提出監測控制的關鍵環節。

【關鍵詞】高層建筑；沉降監測；關鍵環節；控制

0 引言

建筑物尤其高層建筑施工過程中，會對周圍的土體及建筑物本身產生一定的影響。由于地質條件、荷載條件、材料性質、施工條件和外界其它因素的復雜影響，很難單純從理論上預測工程中可能發生的問題，而且理論預測值也不可能準確地反映工程沉降變形的各種變化。因此在理論指導下進行現場工程變形監測十分必要，即在荷載增加施工過程期間，周期性對高層建筑物進行觀測，并根據監測成果相應地及時調整施工速率及采取相應的措施，確保建筑施工及正常使用安全。下面以實例來分析高層建筑沉降監測流程的關鍵環節控制。

1 工程概況

圖書館樓群工程位于某大學校園內，平面布置呈八字形交叉，地下1層，地上13層，采用鋼筋混凝土框筒結構，基礎為機械旋挖灌注樁。項目用地面積29570 平方米，總建筑面積53393平方米，占地面積8427 平方米。設計要求進行沉降觀測，在建筑物的角點及其他關鍵部位設置觀測點，施工階段及后續使用階段均需嚴格監測。工程擬建場地為崗地地貌，屬坡沖積成因。根據區域地質資料，場地一定范圍內無活動性斷裂帶通過，勘察結果也未發現新構造運動的跡象。

2 沉降監測一般流程

2.1 現場踏勘，收集資料

監測人員實地察看場地地形地貌，地質及水文條件，周邊基礎設施和地下管線等狀況；聯系工程施工項目部，收集施工圖，地質勘察報告，周邊建筑物、構筑物、地下管線等分布圖；更新測量技術規范，收集當地氣象資料和其他相關工程資料。

2.2 制定監測方案

建立監測小組，由具備豐富施工監測經驗的技術人員，根據工程特點、場地地質水文條件，制定監測技術方案，監測方案應提出針對性強的監測計劃、質量保證措施，并報相關單位認可。

2.3 展開前期準備工作，設置監測點、校驗設備、儀器

2.3.1 基準點布設。通常在監測范圍外布設多個穩定可靠的標志作為基準點；為了方便觀測，在待測工程附近選取地質條件良好、易于長期保存的地方布設1-2個工作基點；在建筑物上合理布設若干個監測點，以精確觀測建筑物的沉降情況。

2.3.2 從可靠性、通用性、經濟性、測量原理、精度和量程等方面綜合考慮選擇監測儀器；監測儀器和元件在使用前進行檢定和調試；指定專人做好監測儀器和元件的保管和管理工作。

2.4 監測點和設備、儀器、元件驗收

由監測小組負責人組織相關技術人員全面核對驗收，不合格者必須加固、調整、更換。

2.5 現場監測

監測小組按監測方案及時進行點位測量、記錄，重點記載施工進度、荷載量變動等各種影響沉降變化和異常的情況。

2.6 監測數據的計算、整理、分析及報表反饋

對監測數據及時整理，計算觀測點的沉降量、沉降差和沉降速度；監測工作應分階段、分工序對測量結果進行總結和分析反饋。

3 沉降監測關鍵環節控制

為了準確實時掌握施工過程中建筑物變形發展狀態以及周圍相關設施變形情況，除了全面遵循沉降監測操作流程，還需事先分析監測流程的關鍵環節，并對其中關鍵環節進行控制，包括點位的布設，觀測精度的確定，周期與頻次的選擇、監測小組建構等。以下是工程監測小組針對某圖書館樓群沉降監測擬定的關鍵控制環節。

3.1 點位布設

按照測量規范與設計要求，結合工程總平面圖、周邊場地情況，合理布置水準點和觀測點。

3.1.1 水準基點布設

在監測范圍外布設3個穩定可靠的標志作為基準點。為了方便觀測，在圖書館工程附近選取地質條件良好、易于長期保存的地方布設兩個工作基點。上述5基準點組成閉合環高程路線控制網，觀測點與所聯測的控制點組成擴展網，控制網點要求如下：

1）鑒于該工程工期較長，沉降觀測持續約3年左右，為便于沉降觀測的順利實施，必須設立穩固可靠的沉降觀測基準點，結合現場地質條件及周邊地形環境，在遠離該工程變形影響區域的地方埋設3個水準基點標石于強風化基巖層上，采用現澆混凝土基座。

2）工作基點埋設在穩定基巖層上，工作基點布設位置根據構網合理確定。

3）水準點完全避開城市交通干道、地下管線、松軟填土區、校園內山體滑坡地段等不穩定、干擾區域。

4）基準點形成一條閉合水準線路，基準點、工作基點水準路線長約2公里，按照《建筑物工程測量規范》垂直沉降監測控制網主要技術要求進行觀測。為檢測基準點的穩定性，每隔1個月對基準點進行復測、聯測，確保測點監測數據的真實性。

3.1.2 監測點布設

建筑物上布設31個監測點，以觀測建筑物的下沉情況。建筑物垂直沉降監測點布置在建筑物的四角、中點，沿周邊布設間距15m。監測點直接用電錘在建筑物外側墻體上打洞，并將L型沉降標打入，并在孔內注入環氧樹脂膠，確保沉降標的穩定牢固。沉降觀測點的埋設特別注意保證在點上垂直置尺和良好的通視條件。

3.1.3 點號編序

選取圖書館周圍影響源之外環校西路上，工學院教學樓、學術交流中心與教工宿舍墻角處，布設3個為基準點（BM1-BM3），在圖書館附近選擇便于觀測的點作為工作基點（BM4-BM5），前后視線通暢，便于觀測。在建筑物布設了34個沉降監測點，具體點位布設位置見圖1。

圖1 圖書館樓群工程沉降觀測點位布設示意圖

3.1.4 監測點位保護

教育提醒全體施工人員，保護好工作基準點和觀測點，使之容易進入和通視，防止點位受到機械和人為的破壞，如有破壞則及時補救，并詳細作出記錄備查。

3.2 變形觀測的精度

觀測的精度直接影響工程建筑物的變形觀測結果。通常變形觀測的精度由工程建筑物允許變形值的大小和觀測目的決定，按《建筑變形測量規范》JGJ8-2007執行，觀測的中誤差應小于允許變形值的1/20-1/10。設計要求圖書館樓群工程變形測量等級為二級精度；主要技術指標：每站高差中誤差±0.5mm，相鄰基準點高差中誤差±0.3mm。

3.3 監測時間與頻次

沉降觀測的時間和次數，應根據工程性質、工程進度、地基土質情況及基礎荷重增加情況等決定。該工程擬定沉降觀測次數和需重點關注的時間節點與頻率：

1）建筑施工階段：隨施工進度進行，每施工完成一層觀測一次約13次。

2）主體封頂至使用階段，每一季1次（約4次）；第兩年每半年1次，第3年每半年1次直至沉降穩定（一般連續二次半年沉降量不超過2MM為止）。沉降穩定應由沉降量與時間關系曲線判定，當最后100天的沉降速率小于0.01-0.04mm/d，可認為是已進入穩定階段。觀測總周期約為3年計21次。

3）較大荷載增加前后（如澆灌混凝土、基坑回填等），立即進行逐日或2-3天一次的連續觀測。

4）工程所在地為長江下游，上半年降雨頻繁，降雨強度大，給監測工作帶來一定的困難，因此特別加強一些雨季施工的如基礎工程監測頻率。

3.4 監測小組建構

成立5人監測組，由1名工程師、2名助工和2名普工組成；其中一名工程師任項目經理，對測量組織、成果分析等全權負責。技術人員經過專業學習，能熟練掌握儀器的操作規程，熟悉測量理論，職責分工明確（固定崗位）：測量人員負責沉降觀測的全過程；記錄人員負責觀測數據記錄及資料的整理；跑尺人員負責立水準尺。監測技術人員按監測方案認真組織實施，并與其它環節緊密配合。

4 結論與啟示

高層建筑從施工到使用都必須進行變形觀測，從應用的角度考慮，應區分不同工程狀況，對沉降監測進行關鍵環節控制。在前述圖書館樓群沉降監測過程中，監測小組制定周密的監測技術方案，按照沉降觀測“五定”原則，結合施工條件，地質情況，建筑物的結構形狀等因素，通過對監測方案關鍵環節質量的控制，減少數據中的粗差（誤差），確保了監測數據的可靠性，有效節省了部分人力物力投入，順利實現工程沉降監測目的。

【參考文獻】

[1]張正祿.工程測量學[M].武漢：武漢大學出版社，2002.

[2]GB50026-2007 工程測量規范[S].國家.

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