建筑主体沉降观测应用研究

建筑主体沉降观测应用研究

孙磊

南通现代测绘工程院有限公司，江苏省 南通市 226000

摘要：建筑主体沉降观测是按照一定频率对拟建物的有关几何量进行重复测量，并从测量的数据中计算、分析出沉降规律的过程。人类文明程度的不断提高和国民经济的高速发展，加快了工程建设的速度，现代化建筑不断涌现，建筑沉降观测在建筑物施工和使用过程中应用越来越频繁。众所周知的原因，工程建筑由于受到多种主观和客观的原因影响会产生沉降，若沉降超出规定的限值，就会影响建筑物的正常使用，严重时还会危及建筑物的安全，给社会和人民生活带来巨大影响和损失。为此主体沉降观测不仅能了解沉降趋势及原因，以便采取措施保护建筑物的安全，同时为设计、施工及管理提供积极的指导意义。

关键词：建筑工程；沉降观测操作；数据处理

引言

建筑物在荷载作用下产生的竖向变形就是沉降，主要是由于地基土的承载力不够，在上部荷载作用下其体积压缩变形继而引起建筑物的基础下沉。当基础下沉过大或相邻基础间存在不均匀沉降，则会导致上部结构构件出现明显的变形或开裂现象，严重的会危及主体结构的安全。当今城市建设飞速发展，众多高层、超高层建筑拔地而起，在这些高层建筑物的整个施工过程中运用沉降观测加强过程监控，及时为施工单位提供详尽的沉降资料，指导合理地施工工序，预防在施工过程中出现不均匀沉降，避免因基础不均匀沉降造成主体结构的破坏，并为以后该地区的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数。这些因素使高层建筑沉降观测的必要性显得愈加重要。下面详细介绍如何做好沉降观测。

1意义

在现代建筑物中，无论是普通建筑物还是高层建筑物，其安全性直接取决于地基基础的稳定性和安全性，如果建筑物的荷载较大，会有多种不同的因素造成不均匀沉降，其危害会使建筑物倾斜、产生裂缝，主体结构破坏导致建筑物坍塌。随着人类和社会文明的高速发展，土地资源的减少与人口快速增长之间的的矛盾日益突出，目前多层及高层建筑物越来越多。但是在建筑物的修建过程中，随着建筑物的基础和地基所承受的荷载不断增加，引起基础及其四周的地层的变形，而建筑物本身因基础变形及其外部荷载与内部应力的作用，也要发生变形。这种变形在一定范围内，可视为正常现象，但超过某一限度就会影响建筑物的正常使用，严重的还会危及建筑物的安全。所以在建筑物的施工及运行管理期间为了保证建构筑物的正常使用寿命和建筑物的安全性，并且以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数。在项目施工和运营阶段过程中，必须对建筑物进行沉降观测，并组织专家学者制定一套合理的沉降观测方案，这既可以保证沉降观测的过程严谨，结果比较准确，误差和粗差较小，控制建筑物的沉降观测的成本问题，也可以保证对项目的安全负责。民用建筑是为人们提供居住和公共活动的场所，其建筑安全性十分重要，正是出于这些考虑，沉降监测应运而生。其目的是通过对建筑物的沉降情况进行监测，确保建筑物在生命周期内正常运营使用，为今后建筑物的合理设计提。

2建筑主体沉降观测应用

2.1沉降观测网的布设

沉降观测工作是在建筑工程实施过程中建立高程未知点，即沉降观测点，利用已知高程点，即观测工作点，配合固定水准路线和观测精度进行测量，得到沉降观测点的高程，最后建立与时间的对应关系。工作人员可以根据上述步骤，对高层建筑沉降的尺度以及可能产生的影响，提出整改方案或建议，从而保障高层建筑的工程质量。示例工程的沉降观测网布设方式是三级制，具体工作方式如下：工作人员首先布设基准点，这是沉降观测工作的水准基点。为提升该点的稳定程度，工作人员将点位设置在距离施工现场100m以外位置，同时确定点位设置处的地质结构具有稳定性。该工程工作人员设置的每个独立观测网之内的水准基点数量始终大于3个。其次工作人员布设工作基点。为方便观测工作的实施，该点距离工程30m之外，工作人员设置了两个不会受到日常工作干扰，且能够在观测过程中始终保持稳定的工作基点，它们与高层建筑的沉降观测点构成水平闭合环。为保证观测工作的严谨，工作人员定期与水准基点展开联测，实时校对观测数据精确度。

2.2GPS观测法

近年来，GPS技术在各类技术手段快速发展的基础上取得了不小的进步，已然被广泛应用在了各类生产领域，卫星是整个GPS技术最为根本的依托，其可以利用卫星在全球范围内进行实时定位与导航。与此同时，GPS技术在高层建筑沉降观测中，也有着至关重要的作用，对GPS技术加以科学利用，可以全天候对观测点进行监测，且具备较高的精度。由此可见，GPS技术的应用可使高层建筑沉降监测工作的准确性得到有效提高，也可避免系统之间的转换步骤，以此达到对计算工作进行合理简化的目的，提高实际工作效率。

2.3测点埋设

1）建筑的四角、核心筒四角、大转角处及沿外墙每10m～20m处或每隔2根～3根柱基上；2）高低层建筑、新旧建筑和纵横墙等交接处的两侧；3）建筑裂缝、后浇带两侧、沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人工地基与天然地基接壤处、不同结构的分界处及填挖方分界处以及地质条件变化处两侧；4）对宽度大于或等于15m、宽度虽小于15m但地质复杂以及膨胀土、湿陷性土地区的建筑，应在承重内隔墙中部设内墙点，并在室内地面中心及四周设地面点；5）邻近堆置重物处、受振动显著影响的部位及基础下的暗浜处；6）框架结构及钢结构建筑的每个或部分柱基上或沿纵横轴线上；7）筏形基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分之四角处及其中部位置；8）重型设备基础和动力设备基础的四角、基础形式或埋深改变处；9）超高层建筑或大型网架结构的每个大型结构柱监测点数不宜少于2个，且应设置在对称位置。

2.4数据处理及分析

高层建筑观测数据的收集和处理需要依靠精密仪器，该工程观测使用的仪器型号是TrimbleDiNiO3。精密仪器通常会配备特殊零件，该工程所用仪器的配套零件为2m铟钢条码尺。高层建筑沉降观测工作得到的数据与观测周期具有密切关系，在此项目中工作人员将水准基点和工作基点结合构成一个闭合环，严格要求工作人员按照最高标准进行观测，将工作基点固定，可保证观测数据的有效性。技术人员在沉降观测点实施观测时，将1个工作基点，与沉降观测点作为一个闭合环，并严格按照国家标准观测。根据工程特点将观测设计周期如下：基础工程出水平面之后为第一次，以此为基准每建设两层观测一次，在竣工时再观测一次。在高层建筑主体结构封顶之后，以月为周期每月进行一次沉降观测工作，竣工之后每季度观测一次，工程竣工一年之后，每半年进行一次沉降观测，确保高层建筑工程的沉降达到规范要求。

结语

近年来，我国城市高层建筑数量显著增加，怎样使高层建筑的使用安全得到可靠保障已然成为了当前阶段从业人员迫切需要关注并研究的重点。对于高层建筑而言，其地基承受很大的压力，极有可能出现不均匀沉降的情况，进而使得高层建筑物出现倾斜或者裂缝等问题，对自身使用安全造成极为不利的影响。为了解决这一问题，从业人员可利用沉降观测技术进行高层建筑的变形观测，以此使高层建筑的安全性得到有效保障。

参考文献

［1］姚淑红．沉降观测技术在高层建筑物中的应用［J］．华北自然资源，2020(3):80－82．

［2］穆宁．沉降观测技术在高层建筑物施工中的应用研究［J］．城市建设理论研究(电子版)，2011(25):1－3．

［3］王德金．浅谈沉降观测技术在高层建筑物施工中的应用［J］．工程与建设，2008，22(2):194－196．