高層建筑物地基沉降監測與分析

王科

摘要：在高層建筑物的建筑施工過程中，由于建設作業不斷進行會造成建筑主體質量增大，而地面對高層建筑的負荷能力終歸有限，極易造成建筑物地基的沉降。由于地基不均勻下沉導致的建筑施工問題屢見不鮮，為確保工程施工人員的生命安全以及減少建筑企業由于這種情況造成的財產損失，在進行建筑作業尤其是高層建筑物的建筑作業時應對建筑主體下沉情況的監測與分析顯得至關重要。

關鍵詞：高層建筑；主體沉降；檢測；數據分析

一、沉降監測的基本條件

1. 地基沉降監測與數據記錄

建筑物尤其是高層建筑物的地基沉降是在建筑施工中經常遇到的問題，由于具體施工地點的土壤質量、對于負荷承受極限等影響都是影響高層建筑地基沉降的客觀因素。另一方面，由于施工條件束縛以及結構施工設計等具體要求造成建筑主體的不規則下沉。沉降工作中的主要內容就是對高層建筑物沉降情況的檢測以及事后對監測數據的研究探索并找出其中規律性。沉降監測是高層建筑沉降工作中的第一個重要內容，沒有對主體建筑進行沉降監測數據的記錄后得出的結果是不合理性也不具說服性的。簡單來說，沉降監測數據的記錄是為第二階段的規律探索與總結的基本前提，而在沉降監測中應當注意很多問題，例如在監測過程中由于工作人員的疏忽大意造成相關監測數據記錄失誤以及在監測過程中由于無法做到百分之百集中精力而造成的監測結果出現較大的誤差等情況屢見不鮮。高層建筑的沉降觀測質量會直接影響到影響到第二階段數據的整理、分類以及對所得結果進行規律探索等過程，從整體的角度看來，更是會影響建筑企業高層建筑的整體質量，給居民帶來生命和財產上的隱患。因此，建筑物主體沉降觀測是建筑企業在工程是施工中值得關注的內容。

2. 觀測數據的整理分類

高層建筑地基沉降工作中的第二階段是在第一階段的基礎上對所記錄收集的信息進行分類、整理。相較于第一階段，數據的整理與分類工作顯然更輕松也更容易完成，但這并不代表第二階段的工作內容不重要。相反如果對數據的整理分類工作不加以重視更容易造成監測結果出現問題，數據的整理包括對監測的時間日期、檢測地點、作業手法、包括設定的永久性基準點的數據整理。監測數據的整理分類是為了對高層建筑地基下沉情況進行規律性探究，以此為基礎預測出建筑主體的穩定性、下沉規律性。

二、高層建筑物沉降監測作業方法

1. 永久性基準點與觀測點的設立

在高層建筑物沉降監測中的作業中觀測點與基準點的選取是尤為重要的環節。首先，永久性基準點的設定是為了適應觀測過程中的觀測點不斷轉換，另一方面，永久性基準點選取的合理與否也關系著后期相關數據記錄環節。沉降監測過程中，基準點的設定一般按照二級水準測量（符合±0.3√n（mm）的要求）要求進行永久性基準點的要求設定以滿足監測過程中的實際需求，值得注意的是，按照國家相關規定，永久性水準點的設定應當不低于3個，基準點的設定要能將需要進行檢測的建筑進行大致包圍，以滿足觀測點的確定。對于基準點的確定也應當根據實際情況進行設立，在沉降影響區域之外根據需求選取永久性基準點以構成基準網。另一方面，觀測點的布設也是監測過程中的另外一個重要環節。對于高層建筑區域性的觀測必須要保證設立足夠多的觀測點，從而得到更加準確的觀測結果。

2. 沉降觀測精度等級確定

根據高層建筑物的監測要求以及建筑主體設計結構設定沉降監測精度等級的確定。如果高層建筑在進行沉降檢測中沒有其他要求，應當根據我國《工程測量規范》中的相關規定對沉降監測精度等級進行確定。對于觀測指標的在二等測量觀測水準中要求沉降觀測點的高差容差（相對于后視點）不大于1.0mm；對于前視距與后視距都要不大于30m，并且前視距與后視距之間的視距差應不大于1.0m；在觀測過程中，對于不同觀測點進行觀測記錄時的前后視距差累積之和應當小于3.0m。此外，高層建筑物周圍的環境因素也會影響沉降觀測精度，如果高層建筑物周圍環境良好，在監測過程中可視度較好，可以考慮在工作基點上直接進行建筑主體的沉降監測。

3. 沉降觀測過程

沉降觀測的觀測周期對高層建筑主體沉降規律的探索有著重要的影響，在高層建筑的沉降監測中應當對觀測周期進行嚴格限定，按照規定時間進行沉降監測，且一定要準時進行首次觀測得到原始數據，按照建筑企業工程施工的總體進度來進行定時的沉降監測，如果出現漏測情況不能進行補測，因為地基沉降的監測都是在高層建筑施工過程中完成的（建筑施工中出現的地基下沉僅僅是整體沉降的一部分）。荷載的增大與建筑層數量的增加也是確定觀測周期的影響因素。除此之外，沉降周期具有不確定性，且在建筑施工過程中沉降頻率較大，因此對于高層建筑地基沉降的觀測也應當集中在工程施工期間，增大建筑施工過程中的地基沉降監測頻率，而在工程竣工之后，可以適當減少觀測次數。最后，在觀測過程中應當滿足點位的穩定、對于觀測使用的精密儀器的穩定、進行地基沉降觀測的技術人員穩定、環境對于觀測的影響的穩定、不同周期內進行觀測的方法與相關注意事項要穩定，也就是俗稱的“五定原則”。

三、地基沉降觀測數據的處理與分析

1. 數據處理與分析的基本原則

在進行高層建筑地基沉降的觀測后所得的數據信息進行收集后，需要對相關信息進行處理與分析，而在處理這些信息上應當遵守一些基本的原則?？偟膩碚f，數據的分類、處理都是為了增加最終分析結果的可靠度，也從一定程度上說明了觀測過程的正確性與可行性。在對地基沉降觀測的數據進行分析時應當注意一下兩個問題：第一，如果觀測數據在觀測周期內進行正確作業方法所得數據結果相差甚微，且數據的誤差保持在正常允許誤差范圍內，數據結果相差不大但是具有明顯的趨勢走向（保持上升趨勢或下沉趨勢），那么已經能夠證明地基有了下沉。第二，在地基沉降監測中，對相鄰兩個觀測周期各自的平差值進行計算，在保障兩個觀測周期內的觀測過程相同的情況下，將其平差變化值與地基沉降觀測中允許存在的二倍誤差進行比較，如果其平差變化值小于二倍允許誤差值，則表明該觀測點的地基未發生沉降。

2. 高層建筑監測基點沉降量的分析

在對觀測點每個周期內的基點地基沉降進行觀測時，在不同的基準點之間應當進行水準測量，對基點周期時間進行記錄，對觀測點地基沉降量的分析是高層建筑觀測結果分析中的一個重要內容，它能反映出由于建筑工程的施工等其他因素等造成不同周期內的地基績點沉降量，根據測量結果計算出對應的高差以及與前期之間的差值，由表中數據可以得知兩個測定周期之間的高差的最大值與最小值，對于變化量的誤差也在允許誤差范圍內。

3. 觀測點地基沉降速度的分析

對觀測點地基沉降速度進行分析應當先對各個觀測點的沉降速度進行對比，首先對各個觀測點周期內的沉降量進行計算，并根據相應的數據繪制對應的S-T-V曲線圖形，其中S代表平均沉降量、T代表時間、V代表平均沉降速度。下圖1為該高層建筑的S-T-V曲線圖形：

從圖中可以看出觀測點地基沉降速度的轉折部分，并且可以看出其與平均下沉量的關系，也能從中看出此高層建筑在進行工程施工中的工期長短。從2013年5月19日開始第二層施工作業完成后，地基的沉降量和沉降速度都不斷增加；在2013年11月19日與2014年6月16日期間此高層建筑的主體建筑已經完成，從此高層建筑開始建設時，地基上的荷載從零不斷增加，地基的下沉也從零逐漸增加切沉降量都較大，也能從中看出沉降速度的增加有所減小。另外，在此高層建筑的主體建筑工程竣工之后，地基的荷載達到最大，其下降量也不斷增加的同時地基下沉速度也在不斷增加，在2015年一月7日到3月2日這個時間段內，此建筑整體施工沒有較大的進展，與此同時地基的沉降量也不斷減小，沉降速度隨之有所減緩，在2015年5月5日到10月18日的時間段內，由于此段時間內此高層建筑的主要建筑工作為室內外的裝修以及小范圍內的建筑施工，建筑整體質量有了略微的增加，使得地基的負荷也逐漸增加，地基沉降量有略微變化。

四、結束語

高層建筑物地基沉降監測是一個復雜且容錯率較低且外界因素影響較大的工程測量過程。在地基沉降的檢測過程中應當嚴格按照相關規定進行作業，工作人員應當增加對地基沉降監測項目的重視度。在進行相關數據的分析時按照相應的分析方法，遵守基本的分析原則，對地基沉降觀測數據進行相應的整理與分類。在此基礎上進行數據的分析、表格與圖像的繪制，進而對觀測建筑的地基沉降規律與一般高層建筑物的沉降規律是否相同做出科學合理的判斷。

參考文獻：

[1] 魏琦佳.試析高層建筑地基沉降及控制管理[J].黑龍江科技信息，2015（03）