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0引言

與普通建筑物相比，高層建筑對地基結構要求更高，地基會負擔更大的荷載，容易出現沉降不均勻問題。建筑地基不均勻沉降現象會導致建筑發(fā)生傾斜或出現裂縫等問題，對建筑的使用安全以及內部人員的生命財產安全造成威脅。高層建筑這類問題的后果更為嚴重。為了確保高層建筑物的安全性不受影響，應開展好高層建筑物的沉降觀測工作，努力提升沉降觀測的精度，及時發(fā)現高層建筑地基變形問題。

1高層建筑物沉降觀測的重要性

1.1及時發(fā)現高層建筑地基變形問題高層建筑由于建筑物整體質量較大，其地基必須具備更大的承載性能，還應確保地基具備均勻的沉降量[1]，對下墊面承載能力提出了更高的要求。高層建筑物地基通常為巖基與土基兩種類型。巖基有一層巖石附著其表面，容易出現風化現象；而土基則由液體、氣體和土壤等各種物質混合組成。對高層建筑物實施沉降觀察作業(yè)，能夠更加全面準確地掌握高層建筑物下墊面的實際性質，對建筑物地基沉降予以客觀評價，第一時間發(fā)現高層建筑物地基變形問題。

1.2保障高層建筑物的使用安全一般來說，若高層建筑物的下土層屬于沙土結構，則地基很容易在施工階段就已經結束沉降，但如果不是沙土層，而是含水量相對更高的黏土類土層，在施工階段就不能夠完成沉降，因此，在施工建設過程中應對高層建筑物的地基強度以及承載力的關系予以全面調查分析。地基實際承載力與強度常常會因為其土壤含水量、土層特點和均勻性等因素而發(fā)生變化。實施沉降觀測工作，能夠讓作業(yè)人員對高層建筑物地基不均勻沉降問題和整體荷載性質有更加全面的掌握，如果在后期使用時發(fā)生不均勻沉降，則可以第一時間實施有針對性的措施予以處理，確保高層建筑物的使用安全。

1.3減少高層建筑物的安全隱患針對高層建筑物地基承載力進行計算的過程中，作業(yè)人員必須充分結合各種影響因素進行準確計算。如果地基承載力計算結果不準確，和實際承載力存在較大的差異，必然會提高不均勻沉降的發(fā)生幾率，對整個建筑物的安全性帶來影響。對高層建筑物來說，如果其實際負載量超過了地基的最大承載能力，必然會隨著時間的推移而發(fā)生剪切破壞的現象，對后期的實際使用埋下安全隱患。作業(yè)人員借助于科學有效的沉降觀測方法，能夠更加全面地了解高層建筑物地基荷載量，有效解決建筑物可能存在的安全隱患[2]。

2提升高層建筑物沉降觀測精度的策略

2.1設置水準基點水準基點作為垂直位移監(jiān)測的重要基點，應當在高層建筑物變形影響區(qū)域內進行設置，同時要確保水準基點和觀測點的距離保持在60m左右，保證其穩(wěn)定性與持久性，避免對高層建筑物的正常使用帶來影響。在埋設標識的過程中應嚴格根據二級水準基點的標準執(zhí)行，抑或是將基準點設置于基巖上，后對其實施二次校核。

2.2設置沉降觀測點設置沉降觀測點的過程中應當把位置確定于變形體上，如此便能準確了解到變形點存在的變化特征。根據高層建筑物實際支護結構、地質狀態(tài)和承受荷載力等來科學計算觀測點的數量。高層建筑物需要順著附近各向間隔15m依次設置觀測點。觀測點要做到穩(wěn)定埋設，從而支持長期觀測記錄。針對觀測點的具體高度而言，應便于進行垂直立尺觀測，而埋設的具體形式應當根據高層建筑物的實際形式和結構來靈活確定，一般情況下分為基礎觀測、角鋼埋設觀測和永久性觀測點。在進行觀測的過程中不單單要合理確定觀測點具體數量與位置，還需要關注和重視標識選擇。觀測標識一般會選擇角鋼或者圓鋼，在不影響建筑整體外觀形象的前提下還可選擇有色金屬，在明確標識設定區(qū)域之后要同時安裝于高層建筑物地下室與基礎墻[3]。

2.3沉降觀測方法和精度要求高層建筑物沉降觀測工作通常是根據水準基點定期對觀測高程實施測量，從而計算得到相應的沉降量。在實際觀測作業(yè)過程中必須要選擇精密水準儀，嚴格根據國家制定的標準開展工作。設置觀測點的過程中還應將其和水準基點實施聯(lián)測。沉降觀測作業(yè)應在穩(wěn)定的時間點開展，同時應盡可能避免出現頻繁轉站的問題，保證視線長度不超過50m。觀測時需確保前視距離與后視距離相同，為提高觀測精度，觀測期間要固定觀測工作人員、儀器設備以及測量線路等。在整個觀測過程中要根據高層建筑物的實際情況制定觀測方案，在施工建設階段結束結構澆筑后即實施觀測，做到隨時澆筑隨時觀測；在工程項目竣工后及時進行觀測；在高層建筑物實際使用后，選擇旱季與雨季分別實施觀測，直到其沉降趨于穩(wěn)定[4]。

2.4沉降觀測周期觀測周期可以非常準確客觀地體現出高層建筑物的沉降變化特征，因為沉降觀測對時間周期的要求較為嚴格，特別是第一次觀測，避免不能獲取原始數據而對最終結果帶來影響。一般來說，高層建筑物的地下結構相對復雜，所以在首次觀測時應予以更多重視，在基礎縱橫軸上應根據提前設定好的位置確定觀測點，確保臨時觀測點穩(wěn)固后正式實施。對首次觀測得到的高程值，應作為后續(xù)觀測的基礎高程。在實際觀測作業(yè)時應選擇精密水準儀，同時在相同的時間點對各個觀測點進行多次反復觀測，對多次觀測得到的數據計算平均值。若相同觀測點的高差不超過0.5mm，可認定首次觀測數據的準確性較高。另外還應注意，隨著建筑施工時間的推移和樓高的提升，應把觀測點移動到上一層，直到其成為固定觀測點。

2.5沉降觀測結果處理結束觀測作業(yè)后，應對整個觀測過程獲取的數據信息進行分類整理，保證相關數據準確的前提下開始計算。位移量計算時需根據規(guī)范標準將數值保持在0.1mm。數據計算一般情況下可以采取自由網平差以及經典法嚴密平差等不同的統(tǒng)計方式，并聯(lián)合多種計算方法予以驗證。首次觀測作業(yè)結束后，通過計算確定不同沉降觀測點起始值，各次觀測作業(yè)完成后根據基準點高程對其他觀測點高程進行計算，獲得相鄰兩次觀測數值與累積沉降量，同時應把全部數據信息都記錄在沉降觀測表之內[5]。為更加客觀準確地反映出沉降、時間和荷載的關系，還應繪制三者關系圖。沉降量和時間關系曲線中，沉降量作為縱軸，時間作為橫軸，當確定沉降日期與沉降量時即可得到相應點位，把這些點位連接起來即可最終得到高層建筑物的沉降曲線圖。

3觀測項目實例分析

3.1項目概況此次高層建筑物沉降觀測項目選擇某市某小區(qū)1號住宅樓，此樓處于該小區(qū)西南位置，長125m，寬17m，包括地上20層，地下1層，建筑結構安全等級二級，地基基礎設計乙級。

3.2技術要求（1）需要對觀測等級予以確定。按照《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8-2016）中的相關規(guī)定，若建筑物地基基礎設計為乙級，變形測量等級屬于二等、三等，在此次觀測過程中確定為二等沉降觀測，監(jiān)測點測站高差誤差為0.5mm，技術精度要求應達到二等水準觀測。其次是高程基準，此次沉降觀測項目選擇假定高程基準。（2）正確選擇所需設備儀器。按照沉降觀測工作的實際需求，此次觀測項目選擇徠卡DNA03電子水準儀、2m銦鋼條碼尺，涉及到的相關儀器設備均通過有關部門檢定合格。（3）正確選擇觀測方法。按照《規(guī)范》要求，二等沉降觀測的基準網選擇往返觀測、監(jiān)測網選擇單程觀測。具體的觀測流程為：偶數站為前-后-后-前，奇數站為后-前-前-后。在各次觀測之前需測定電子水準儀的i角值不超過15″，觀測之前30min將電子水準儀置于露天陰影下，確保儀器能夠和環(huán)境溫度保持相同，觀測前需要進行20次以上的單次測量預熱，如果在晴天觀測需要選擇測傘遮蔽陽光[6]。

3.3作業(yè)過程

3.3.1基準點、沉降監(jiān)測點的布設及觀測為有助于沉降觀測，結合現場實際情況，此次計劃設置4個高程基準點，分別編號為B1-B4，起點編號B1，選擇閉合水準路線實施觀測。基準網布網、觀測以及計算達到二等水準測量要求。按照《規(guī)范》要求，基準點穩(wěn)定性分析公式如下：δ=22σhσh=nμ（1）式中：δ——高差的差值限差；μ——二等沉降測站高差中誤差；n——2個基準點之間的觀測測站數。計算每期平差后的高差數據和上期平差后高差數據的差值，不超過上述限差值。從而了解到基準點具備較強的穩(wěn)定性，符合規(guī)范標準，能夠作為監(jiān)測網的起算數據。結合限差實際情況，此次計劃設置監(jiān)測點16個，分別編號為16-1到16-16。基準點與沉降監(jiān)測點的埋石、制作滿足《規(guī)范》標準，符合現場監(jiān)測的實際需要。監(jiān)測點起算數據為基準網提供，選擇閉合水準路線實施觀測。根據二等水準測量技術規(guī)定，沉降監(jiān)測點和基準點實施聯(lián)測，構成閉合水準路線，選擇單程觀測模式。

3.3.2確定觀測周期該建筑物一層澆筑作業(yè)結束后埋設沉降觀測標識，同時開展首次觀測，隨后間隔2層觀測一次，到建筑物主體封頂后觀測1次，填充墻結束后觀測1次，此時共計觀測9次。該住宅樓竣工后首年間隔2~3個月觀測1次，第二年間隔4~6個月觀測1次，第三年間隔一年觀測1次，直到建筑沉降趨于穩(wěn)定，共計觀測7次。如果建筑存在下沉、上浮，不均勻沉降現象較為嚴重，需要提高觀測頻率和次數。

3.4內業(yè)精度評價對此次沉降觀測項目所得到的所有數據實施平差計算，平差精度符合《規(guī)范》中環(huán)閉合差、測站中誤差限差等要求。基準點網復測數據根據兩兩組合，計算本期平差后的高差數據和上期數據的差值，符合前文中公式要求，判定基準點的穩(wěn)定性。水準測量閉合差≤1.0nmm，沉降監(jiān)測點測站高差中誤差不超過0.5mm，符合以上數值，滿足精度要求。

3.5沉降觀測數據分析此次沉降觀測項目自2019年3月15日開始，到2022年7月31日結束，共計觀測16次。通過平差計算得到各觀測點的累積沉降量，詳細數據見表1所示。由表１可知：（1）測點沉降累積變化量都處于下降狀態(tài)，變化區(qū)間在-14.36到-24.29mm之間；（2）在實際觀測時并未發(fā)生驟降問題，部分監(jiān)測點的沉降速度最快僅為0.33mm；（3）沉降量最小的監(jiān)測點是16-16，為14.36mm，而最大的監(jiān)測點是16-7，為24.29mm，計算得到平均沉降量20.12mm，相鄰兩個監(jiān)測點之間的沉降差值最大的為16-6到16-7，為7.18mm，傾斜度最大的監(jiān)測點是16-6到16-7，為0.39%；（4）因為不均勻沉降導致的最終傾斜度計算結果是，最大點為16-6到16-7，不超過《規(guī)范》中所要求的24m<H≤60m，傾斜度限差為3%；（5）按照《規(guī)范》標準，如果最后100d的沉降速率不超過0.01～0.04mm/d范圍內，即可以確定該建筑物處于穩(wěn)定階段，結合勘察設計需要，此次觀測項目取值為0.02mm/d。該住宅樓最終百日沉降觀測結果為：日平均沉降量為0.003mm/d，符合規(guī)定，因此判定該建筑物趨于穩(wěn)定。

4結束語

總而言之，為保證高層建筑物的安全性與穩(wěn)定性，確保建筑使用安全和內部人員的生命財產安全，應當開展好變形監(jiān)測，而沉降觀測是高層建筑物變形監(jiān)測過程中較為普遍的一種方法。本文借助實際案例分析了科學有效做好沉降觀測提升觀測精度的方法。筆者認為：要提升高層建筑物沉降觀測的精度，不僅要科學設置水準基點和沉降觀測點，選擇精密水準儀，固定觀測工作人員、儀器設備以及測量線路，還要正確確定沉降觀測周期和處理沉降觀測結果。

參考文獻

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[6]朱揚揚,馬趕,劉可濤.高層建筑工程沉降觀測技術的應用分析[J].智能城市,2021,7(11):133-134.

作者:陳金取 單位:泉州水務工程建設集團有限公司