沉降觀測在高層建筑物變形監測中的應用

肖 英，田 鴻，侯 平，周 堅，常智勝，胡 耘

(1.貴州省地礦局一一三地質大隊，貴州 六盤水 553000；2.六盤水涼都虹磊測繪咨詢有限公司，貴州 六盤水 553000)

0 引 言

隨著建筑層數的不斷增加，也會相應提升荷載力，由于存在上部結構和地基的共同作用，會導致建筑出現不均勻沉降問題，不僅會導致其發生傾斜和裂縫影響，還會對建筑使用安全性造成影響，所以社會開始廣泛關注高層建筑等穩定性和安全性問題。對于建筑施工人員來說，應當注重觀測建筑變形情況，在深入了解和掌握變形規律之后，還可以對建筑未來變形情況進行預測，采取合理有效的整改措施。在建筑變形監測當中要全面注重沉降監測問題，此次研究就高層建筑沉降變形問題進行討論。

1 高層建筑變形沉降的必要性分析

在采用沉降觀測法對高層建筑變形情況進行監測分析時，首先需要深入分析建筑物變形產生的原因，這樣才能夠提出針對性的處理措施。導致高層建筑出現變形的原因主要包括以下幾個方面：首先，建筑物自身原因，該項原因主要包括建筑物自身結構形式和荷載重力。其次為自然條件因素，該因素主要是建筑物地基的地質情況，土壤物理性質以及水文條件。除上述原因之外，建筑工程前期規劃設計不合理，施工技術不規范等都會導致建筑物出現沉降問題。對于以上所導致的沉降原因來說，使用沉降觀測法可以按照建筑變形原因進行正確有效的監測。由于高層建筑的沉降觀測主要是按照水準基點，對變形體上所設置的變形點高程變化值進行測量。建筑沉降觀測需要使用液體靜力水準或者幾何水準測量方法，當和構件則可以使用機械傾斜儀器進行測量。

2 合理設置觀測點和水準基點

2.1 設置水準基點

水準基點屬于垂直位移監測的基點，所以需要在建筑變形影響范圍內設置水準基點，并且將該基點與觀測點之間的距離控制在60 m左右，確保持久性和穩固性，并且不會受到施工操作的影響。在埋設標石時則需要按照二級水準基點規格進行，也可以將基準點設置在基巖上，并對其進行校核。

2.2 設置沉降觀測點

在設置觀測點時需要將位置選取在變形體上，這樣可以有效反映出變形點所表示的變化特點。按照工程支護結構，地質情況以及所受荷載力等確定觀測點設置數量。高層建筑物應當沿著周邊每相隔15 m設置一個觀測點。觀測點應當穩固埋設，確?？梢蚤L時間存儲。對于觀測點的設置高度來說，則需要便于垂直立尺觀測。對于觀測點的埋設形式來說，則必須按照建筑物的形式和結構鎖定，通常包括設備基礎觀測，角鋼埋設觀測以及永久性觀測點。

在變形監測期間，不僅需要明確沉降觀測點數量和位置，還應當注重標識選擇。對于觀測點標志來說，通常是采用角鋼和圓鋼制成。如果考慮到建筑物外體美觀性，則可以考慮采用有色金屬。在確定觀測標志設置位置時，則應當同時安裝在建筑物地下室和基礎墻。

2.3 沉降觀測方法和精度要求

沉降觀測主要是按照水準點定期對建筑物觀測點高程進行測量，有利于計算沉降量。對于高層建筑沉降觀測來說，則應當使用精密水準儀，并且按照國家相關標準進行量測。在設置觀測點時，需要將其與水準基點進行聯測。觀測方法及其精度要求，見表1。

在觀測期間需要在穩定且清晰時間段內進行，并且需要盡量減少轉站情況，確保視線長度不大于50 m。

表1 沉降觀測精度要求和觀測方法

在觀測過程中應當確保前視距離和后視距離一致性。為了全面提升精度，并且使用固定人員，儀器設備和測量路線等測量方式。沉降觀測周期必須按照建筑物觀測精度和特征進行，高層建筑結構在施工建設期間，在完成結構澆筑之后需要進行觀測，隨時澆筑隨時觀測。在竣工之后需要在季度內實施觀測，并且在工程完成并投入使用之后，在旱季和雨季各進行觀測，直至沉降穩定。

2.4 沉降觀測周期

觀測周期能夠全面反映出建筑物沉降變化規律，由于沉降觀測對于時間周期的影響比較多，尤其是首次觀測，避免無法獲得沉降觀測原始數據，對整個觀測結果造成影響。通常情況下，高層建筑存在較多地下結構，因此在第一次觀測時必須從基礎開始，在基礎縱橫軸上需要按照預先設置的位置埋設觀測點，在固定好臨時觀測點之后就可以開始觀測。對于第一次觀測所獲得的高程值來說，則可以將其作為后續觀測的基礎高程，并且具備較高的精度要求。因此在實際測量期間必須使用精密水準儀，并且在同一時間段對每個觀測點采取多次觀測方法，從中選取平均值。如果同一個觀測點的高差<0.5 mm，則認為首次觀測數據具有較高的可靠性。隨著建筑層數的持續增加，則需要將觀測點移動至上一層實施觀測，直至成為永久性觀測點。

2.5 沉降觀測結果處理

在完成觀測工作之后，需要對外業觀測數據記錄進行整理，確保各項數據無誤之后再進行計算。在對位移量進行計算時嚴格按照標準要求將數值控制在0.1 mm。數據處理方法主要包括自由網平差時和經典法嚴密平差的檢驗統計方法，還可以有效聯合以上多種方法，按照計算結果可以看出，各項數據要求均滿足表1所示。

在完成首次觀測之后，經過計算可以賦予不同沉降觀測點起始值。在之后每次觀測結束時都可以按照基準點高程對其他觀測填高程進行計算，之后需要計算得出相鄰兩次沉降觀測的數值和累積沉降量，并且需要將所有計算數據納入到沉降觀測記錄表當中。

為了全面展現出沉降，時間與荷載間關系，則需要繪制以上三者之間的關系圖。沉降量與時間關系曲線是由縱軸為沉降量，將橫軸設置為時間，在明確沉降日期和沉降量之后需要繪制出各點位，之后將各繪制電連接在一起，這樣能夠形成沉降曲線圖，見圖1。

圖1 沉降曲線圖

3 結 語

綜上所述，為了對建筑物質量進行分析，全面確保建筑物的安全性和穩固性，就需要對高層建筑物進行變形監測，其中沉降觀測法屬于高層建筑變形監測的主要應用方法。此次研究主要分析了高層建筑監測的主要內容，在開展監測時還需要聯合實際情況進行分析，這樣可以有效確保建筑穩定性，從而保障居住人員的安全。