某小区高层建筑物沉降观测技术及数据分析

陈东东，马大喜

(江西理工大学建筑与测绘工程学院，江西赣州 341000)

某小区高层建筑物沉降观测技术及数据分析

陈东东∗，马大喜

(江西理工大学建筑与测绘工程学院，江西赣州 341000)

城市建设引发临近既有高层建筑的变形现象越来越多，结合一实例，对观测方案进行了阐述，就如何做好沉降观测进行探讨。为了尽快得到沉降趋势，所采取的观测周期较短，对高层建筑物和地面两套沉降观测数据进行对比分析，最终通过对沉降量和沉降曲线的分析，判定出该建筑物正渐趋于稳定，但仍需进行监测，直至其稳定。

高层建筑；沉降观测；数据分析

1 引 言

随着经济的发展，为了合理利用有限的地面资源，各种工业与民用高层建筑的建设越来越多。由于基础变形、地下水位的变化、地质构造不均匀以及施工误差等各种因素的影响，使得建筑物产生变形，出现沉降现象。如果建筑物的沉降量超过了规定的限值，就会影响建筑物的使用，严重时甚至威胁建筑物的安全，给人民群众带来巨大财产损失和生命威胁。因此，高层建筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。本文将通过对某小区高层建筑沉降观测的实例，来探讨如何做好沉降观测工作。

2 工程实例

2.1 工程概况

某小区高层建筑于2008年建成，由于附近存在建筑物基础施工作业，导致地下水位发生变化，为了检验是否对小区高层建筑构成安全威胁，根据有关资料的查阅和现场勘探，对5#、6#建筑物进行沉降监测。监测项目采用独立高程系统，假定水准基点高程，监测点沉降位移按照相对高程基准计算。为了使得数据成果具有对比性和可靠性，同时对该建筑物及其附近地面进行沉降监测工作。

2.2 方案设计

(1)观测点布设

观测点的布设是沉降观测的基础，变形观测点的位置宜布设在观测数据容易反馈的部位。总的布设原则是:从整体到局部，所布点位能够从整体上控制建筑物的沉降特性；先在图纸上规划、设计，然后再实地踏勘、对照、修改、确定。

综合考虑实际情况，观测点埋设在建筑物主要承重结构上和地面代表性位置。观测点标志用金属水准标志，同类观测点标志用统一型号制作，安放正直，镶接牢固，顶部高出标石面2 mm～5 mm，目标点埋设在柱体和地面上，观测点示意如图1、图2所示。

图1 建筑物观测点构造示意

图2 地面观测点构造示意

(2)布网设计

基准点必须选在变形区域影响范围外，为了确保观测成果的可靠性，建筑物的观测基准点埋设至少3个。根据沉降观测的具体要求和实际情况，在变形区影响范围外设立了3个基准点，其编号分别为BM0、BM1、BM2。最后根据实地情况，选取了BM0为工作基点；在建筑物主体结构上设立9个监测点，编号为Q1-Q9；建筑物路边的地面上设立9个监测点，编号为D1-D9；组成两个独立闭合水准线路，如图3所示。

图3 闭合水准路线示意图

2.3 观测周期和精度要求

观测周期的确定应该能够系统地反映所观测建筑物沉降的变化过程并且不遗漏其变化时刻，根据实际情况和具体要求，沉降监测工作于2012年9月16日开始，每20天监测1次，共监测6次，采用徕卡DNA03进行二等水准测量监测，该仪器经合法的检定机构检定为合格，且在有效期内。在观测时，要保证每一测站的视线长度不大于30 m、前后视距差小于1 m，而且任一测站上前后视距差累积小于5 m，沉降监测主要技术要求按表1执行。

沉降监测主要技术要求 表1

2.4 沉降监测作业

确定水准控制网后，每次监测时都用固定的观测线路进行水准测量，若非观测点发生动摇，不得随意改变观测线路，若观测点发生动摇，必须将新的点位进行修正后才可以使用。同时仪器的站点与转点必须选在坚实、可靠、稳定的地方，标记清晰牢固。进行实际操作后，选定仪器摆放的位置，做好标记，以后均放在此处进行观测，形成固定的线路观测。

监测时间均选择在上午9:00～11:00期间进行，根据该地往年气候资料，此时间段内天气良好、微风，温差变化不大，成像清晰稳定，保证了观测条件的良好。根据沉降观测的特点，采用假定高程的方法从BM0水准基点开始起测，按照所设计的水准路线图和二等水准测量基本要求进行操作，采用徕卡DNA03进行观测，为了保证首期观测数据的可靠性，连续两天进行观测，最终取两组观测数据的平均值作为首期观测数据。作业时采取观测人员固定，而且要保证总测站数为偶数，每次监测时沿同一路线方向在基本相同时间进行。每次进行观测时，奇数测站照准标尺分划的顺序为后视标尺-前视标尺-前视标尺-后视标尺；偶数测站照准标尺分划的顺序为前视标尺-后视标尺-后视标尺-前视标尺。按照上述操作，可以有效消除系统误差、大部分偶然误差和粗差，从而保证观测数据成果的可靠性。操作过程中，对建筑物监测点和地面监测点两个独立闭合水准路线进行同时观测，这样可节省大量时间，提高工作效率。

2.5 观测数据处理与分析

考虑到工程沉降观测范围较小，可不进行正常水准面不平行修正和重力异常的归算修正。采用水准测量的闭合线路进行观测，在进行内业平差计算时，按《工程测量规范》GB50026-2007要求进行。

通过对数据处理，可得到各个观测点的高程变化，整理后分别得到建筑物沉降观测点成果表(表2)和地面沉降观测点成果表(表3)。根据建筑物沉降观测成果表，可绘制沉降量—时间曲线图，如图4所示。

建筑物沉降观测成果表 表2

地面沉降观测成果表 表3

图4 建筑物沉降曲线

地面沉降观测数据中，第2期沉降数据的最大沉降量为0.3 mm，第3、4期沉降数据的最大沉降量为0.2 mm，第5、6期的最大沉降量为0.1 mm，再分析建筑物的沉降观测数据，可以看到2、3期沉降数据的最大沉降量为0.3 mm，第3、4期沉降数据的最大沉降量为0.2 mm，第5、6期的最大沉降量为0.1 mm。从建筑物沉降观测数据和地面沉降观测数据进行对比分析，可以得到两者之间的整体变化趋势基本一致，这说明所得到的数据是可靠的。从建筑物的沉降曲线图可以看到，沉降最大量达到0.6 mm，沉降最小量为0.4 mm，各点的沉降差最大是0.2 mm，根据分析均符合规范要求。沉降曲线图中，曲线的总体走势是前4期缓慢递增后两期过渡平稳，前4期数据说明建筑物受到影响，有微量下层现象，而后两期数据比较平稳，说明建筑物渐渐趋于稳定，再从沉降速度来看，各个观测点的沉降平均速率均小于规范规定的建筑物沉降稳定性标准0.04 mm/d，于是得出结论此建筑物基础没有发生变形，渐趋于平稳。

3 几点体会

实例中，地下水位的变化，导致地基承载力特征值发生变化，如表4所示。为了尽快得到分析结果，探索沉降量的变化规律，采取了将观测周期缩短以及同时监测地面点的方法。在观测过程中，一定要等仪器和外界环境充分一致时，才能进行观测，不可操之过急，否则得到的数据是不可靠的。在观测Q5、Q6两观测点时，此时正好由建筑物阴面区域进入建筑物阳面区域，为了找到最佳观测时间，对此测站进行多次不同时间观测，最终通过数据分析，得出仪器在阳光处暴露40min后再进行观测，观测效果最佳，之后操作此测站前均等40min后再作业。在进行观测时，一定要遵循“五定”原则，即沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。只有这样，得出的观测数据才具有可比性，不然观测数据就没有意义。

地下水位变化对地基承载力特征值的影响 表4

众所周知，在观测过程中，每个环节都非常重要，人为的疏忽如水准尺的抖动都会引起观测数据的很大变化。水准测量数据是线性累计计算模式，较大的误差将会使整个水准路线的数据结果产生变动。在进行观测过程中，扶尺员利用铅垂线和圆水准器进行操作，保证尺子的正直。在观测过程中，每个细节应该认真细致，尽量最大化降低那些不利因素的干扰，从而有效地提高沉降观测成果的可靠性。

4 结 语

通过对高层建筑的沉降变形监测，从建筑物的沉降程度进行分析，对其稳定性、安全性做出判断，以便采取措施，防止事故发生，这是一项长期、细致的基础性工作，必须引起高度重视。在分析观测数据时，应充分利用数据成果表和沉降量曲线图，挖掘数据的规律性，结合相关规范要求，作出合理、准确的评估报告，为进一步采取措施做准备。实例里同时对建筑物及其地面进行监测，以便在对沉降数据进行处理分析时，具有参照性和对比性，通过对比分析得出所监测建筑物正渐趋于稳定，今后继续按一定观测周期对此建筑物进行监测，直至此建筑物稳定、不存在安全隐患为止。

[1] GB50026-2007.工程测量规范[S].

[2] GB/T_12897-2006.国家一、二等水准测量规范[S].

[3] 李青岳，陈永奇.工程测量学(3版)[M].北京:测绘出版社，1995.

[4] JGJ/T8-97.建筑变形测量规程[S].

[5] 童林毅，杜宇超.建(构)筑物沉降观测方法及误差分析[J].现代测绘，2010，33(3):34～35.

On Settlement Observation and Data Analysis of High-Rise Building

Chen Dongdong，Ma Daxi
(Faculty of Architectural and Mapping Engineering Jiangxi University of Science and Technology，Ganzhou 341000，China)

Urban construction will result in nearby high-rise building deformation phenomenon more and more. Combined with the project practice，the observation scheme and building settlement observation are discussed in this paper.As soon as possible in order to get the settlement trend，observation cycle is short.So the two sets of settlementobservation data about high-rise building and ground are compared and analyzed.Finally，through analysis of the settlement data and settlement curve，the building proved stable gradually，but still need to bemonitored until it is stable.Provide a reference for other similar projects.

high-rise building；settlement observation；data analysis

1672-8262(2013)05-127-04

P258

B

2013—01—22

陈东东(1987—)，男，硕士研究生，研究方向:测量数据处理，空间数据采集技术与应用。