・施工技术与测量技术・ 高层建筑物沉降监测及结果分析 刘 舜 （陕两铁路工程职业技术学院测绘工程系，陕西渭南７１４０００） 【｝商要】 通过某高层住宅楼工程的沉降监测工作讨论了建筑物变形监测的具体实施和对监测数据 成果的分析利用。 【关键词】 沉降监测；基准点；综合分析 【中图分类号】ＴＵ４３３ 建筑物基础发生较人的沉降或发生明显的不均匀沉降 将对１ 程带来巨大的安哞＝隐患和质量问题。冈此，施＿１：期间 及竣Ｔ后，能够有效地进行监测并通过已有观测数据来预测 建筑物地基的变形情况已成为确保建筑物安全的重要Ｔ作。 【文献标识码】Ｂ ３沉降点的监测 该住宅楼属于大型高层建筑物，由于它还处在施Ｔ建设 之中，对其观测的主要内容就是均匀沉降和不均匀沉降，方 法采用的是精密水准测量。该测量方法的特点为观测精度 高，Ｔ作量大，难以多次重复，一般只进行往返测，也就是往 返测（符合要求的）高差平均作为高差的最或是值。当评定 这种最或是值的精度时，也只有往返测高差之差可资利用， 它反映了水准测量各种误差共同作用的结果，具有真误差的 性质，它们含有偶然误差的影响也含有系统误差的影响。 ３．１监测任务及监测周期 以某高层住宅楼ｌｒ程为例，简单介绍地基沉降监测，并且对 沉降监测的结果进行分析与预测。 ｌ工程概况 该Ｔ程为高层住宅楼，该高层住宅楼的主体１ 程为地下 １层，地上３１层，建筑长６０．８ ＩＩ１、宽２８．９ ｍ、高１０４．４ ｍ。楼 层为全剪力墙结构。笔者所住学院受业主委托对该楼进行 了沉降监测。 监测从主体修筑至±０．００开始观测，每增高一层观测１ 次。共３３次，主体封顶后，每两个月观测１次，共６次，竣工 后第一年每季度观测１次，第二年每半年观测１次，共６次。 通过观测，建筑物已达到稳定即告完成。观测结果应符合国 ２基准点及沉降点的布设 为 观测该高层住宅楼的主体沉降，在其影响范围之外 的稳定地 埋设了４个基准点（ＢＭ１～ＢＭ３，ＢＭ２ｂ），及一个 Ｔ作点（ＢＭ２ａ）。５个点构成基准网并定期进行联测，以检 查基准点的稳定性。每次观测郁连测基准点与 作点间的 高稃差，确定Ｔ作点新的高程，再从Ｔ作点…发观测变形点。 每次观测都尽量沿同定的观测路线观测变形点，以降低测量 误差，提高观测精度。 ● ＢＭ２ 家《建筑变形测量规程》（ＪＧＪ／７８＿９７）及《工程测量规范》 要求。 ３．２施测方法与技术要求 根据高程精度的要求，观测采用ＺＥＩＳＳ厂Ｎｉ００７水准仪， 配合线条式铟瓦合金水准尺，基准点、Ｔ作点和沉降观测点 组成环线进行观测，测站限差见表１，环线闭合差≤－ｔ－Ｏ．６ （ｍｍ），， 为测站数。 表１测站观测技术要求 ● ＢＭ２ｆ】 ＋＋— 视线长 前后视 前后视 基辅分 基辅分化 视线高度 度（距差 距累计 化差 所测高差之差 ｍ） （（ｍ） ｍ） 差（ｍ） （１ｌｆｍ） （ｍｍ） ≤３０ ≤Ｏ．７ ≤】．Ｏ ≤０．３ ≤Ｏ．５ ≥０．３ 一 ． ＢＭ２ａ ３．３ 施测委求 对于仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。 在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要 时经计量单位予以鉴定。连续使用３—６个月应重新对所用 仪器、设备进行检校。在观测过程中，操作人员要相互配合， Ｂｍ１● 图１ 沉降点位分布示意 ［收稿日期］２０１０—０３—２２ ［作者简介］刘舜，男，工学学士，助教，主要从事工程测 量方面的教学和研究。 根据楼房设计方案，在该住宅楼上共布设有ｌ５个沉降 观测点（１ ～ｌ５ ），点位分布情况如图１所示。 １５６ 四川建筑第３１卷１期２０１ １．０２ ・施工技术与测量技术・ ］ 作协渊一致，认真仔细，做到步步有校核。 此外沉降观测自始至终要遵循“五定”原则。所谓“五 坑同填等原因，所以在１６期观测时该楼房已经建至１８层。 在基坑回填间，１ ，８ ，１０ 沉降监测点有多期不能观测。 定”，即通常所说的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上要一致；观测路 线、镜位、程序和方法要固定。这些措施在客观上可以尽量 减少观测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性， 保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致，使所观 测的沉降量更真实。 从１０期开始，ｌ５ 沉降观测点被标志牌遮挡，不能观测。每 次观测均计算环线的闭合差并与限差进行比较，超限则重新 观测以确保观测质量。 ６沉降监测结果的综合分析 沉降规律分析研究是沉降 作必不可少的丁作阶段，它 是（包括）对所采集的数据进行整理、归纳和研究，是监测一 作的重要组成部分。规律分析应及时进行，否则监测就失去 了意义。因为监测Ｔ作的真正价值在于能起到１二程安全监 测和工程状态说明或预测的作用，及时采取应对措施，保证 丁程顺利进行，因此，一定要强调观测资料的及时整理和分 析，并由此提 工程评价，指导工程施丁。 ４观测精度的确定及最弱点的精度估算 沉降监测的精度主要取决于观测的目的、建筑物的结构 和基础的类型。根据国际测量１＝作者联合会（ＦＩＣ）提出的变 形监测精度要求，如果观测是为了监测建筑物的安全，其观 测中误差应小于容许变形值的１／１０～１／２０；如果观测是为 根据该高层住宅楼沉降点各期观测结果，通过平差计 算，得到沉降点每期观测的高程值及观测精度（其观测精度 符合设计要求），计算 了每期观测平均沉降量和平均沉降 速率，绘制｝｝Ｊ了１ ～】５ 点（南于篇幅问题这里只选取１ 点 了研究变形的过程，则其中误差比上述数值小得多。根据 这一原则，通常采用“以当时可能达到的最高精度”确定变 形观测精度。按照上述要求，结合该楼的实际情况，可根据 如下公式确定高程观测精度 ｍ＝△Ｋ／ｔ （１） 监测数据做成果表与沉降曲线如表２及图２）和该高层住宅 楼沉降点的平均沉降和平均沉降速率曲线图（如表３及图 ３），这些罔反映了该楼体沉降的过程和速率。 表２ １ 点沉降量和累积沉降量 式中：△为容许变形量值；Ｋ为安全系数；ｔ为置信区间 内最大误差的比例值。本次监测，Ｋ选用１／２０＝０．０５，ｔ选用 ２，△取４０ ｍｉｌｌ则 ｍ＝０ ０５ Ｘ４０．００÷２：１．０ ｍｍ 观测次数 ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ 即变形观测的精度为≤±１ ｒａｉｎ。 沉降量（ｍｍ） 一Ｏ．２ 一Ｏ．４ Ｏ．０ Ｏ．０ Ｏ．Ｏ Ｏ．０ ０．０ —３．６ 累积沉降 量（Ｉｌｌｉ＇ｌ１） 沉降点按Ⅱ等水准测量的要求观测，测站高差中误差主 要有置平误差（ｍ：）、瞄准误差（ｍ ）、读数误差（ｍ ），且三 ０．２ 一Ｏ．６ —０．６ 一Ｏ．６ —０．６ 一Ｏ．６ 一Ｏ．６ —４．２ 者是相互独立的，即测站高差（ＩＴＩ）按式（２）计算。 ｍ 观测次数 ９ １０ ｌ１ １２ ｌ３ １４ ｌ５ Ｖｍ２ ＋ｍ ＋ｍｊ： ±沉降量（／Ｂｉｌ１） 一Ｏ．３ —４．３ —０．３ —３．０ —０．１ —０．７ —０．１ 累积沉降 量（ｍｌＴＩ一＾、／（ Ｐ ）ｚ＋（堕．三）：＋（０．１）：（２） Ｐ ） ４．５ —８．８ —９．１ —６．１ —６．２ —６．９ —７．Ｏ 式中：ｒ为水准管分划值，Ｎｉ ００７仪器取ｒ：１０”；ｓ为视 ５（） 线长度，取其最大值为５０ ｍ； 为望远镜放大倍数，Ｎｉ００７仪 器为４Ｏ。代人上式可得： Ｏ．０ …………．．． ．ｍ＝± ／（０．１ ｘ １０￣５００００，２＋（＋（ ’朵・ ｍ＝ Ｎ：±０．２７７（ｍｍ） ＋（（ｕｏ．・ １）厂 —ｓ ５．０ …，－４ －ｓ 在闭合水准路线中，高程最弱点位于水准路线的中央， 根据沉降监测水准路线、施测方法，最弱点为８号沉降监测 点，从基准点ＢＭ４观测到８号沉降点的各期观测均小于１４ 站，则平差后最弱点高程中误差（ｍ ）按式（３）计算。 ｍ ≤±ｍ ≤±０．２７７× ＋累积沉降摄（● 沉降量（ｎ㈣ｌ １） —Ｉ ＼－ ／ ＿１ Ｉ 图２ １ 点沉降曲线 表３ 住宅楼平均沉降量和平均沉降速率 观测次数 １ ２ ３ ４ ５ ６ ０２ ０２ （３） ≤±０．７３３ ｍｍ＜±１．０ ｍｌ／ｌ 观测日期 ９月２３日 ｌＯ月２日 【０月１２臼 １１月３日 １１月１１日 ｌ１月１６ Ｅ 因此，所设计的观测方案完全符合沉降监测的精度 要求。 平均沉降 量（ｍｍ） 累积平均 沉降量 （ｍｍ） ０ Ｏ．３Ｏ —Ｏ．３Ｏ 一０．３７ —０．７８ —１．３５ ５沉降观测及成果 从２００８年９月２３日至２００９年２月１日，对该楼实施了 ｌ６次观测。南于开始建楼时监测点位没有及时做好以及基 Ｏ —Ｏ．３０ 一Ｏ．６０ —０．９７ —１．７５ —３．１Ｏ 沉降速 良（ｍｍ／ｄ） ０ ０．０３３ —０．０３０ 一Ｏ．０１７ —０．０９８ —０．２７１ 四川建筑第３１卷１期２０１ １．０２ ｌ５７ ・施工技术与测量技术・ 续表３ ７结７ ８ ９ １０ １ｌ １２ 论 观测次数 综合以上分析资料及罔表，得出以下结论。 观测日期 Ｉ１月２３日 Ｌ１月２９日 １２月６日 ｌ２月 【２月３０日 １月６日 平均沉降 ０量（ｍｍ） ２０ ．一（１）该高层住宅楼变形监测点的沉降范同为：一１５．８～ ２７．６ ｍｍ（１５ 号沉降监测点除外），平均沉降变化量为一 （２）该楼在第１１期、１２期有约４ ｍｍ的沉降值，第１３期 又有较大回弹（约３ ＩＩｌｌｌ１）。笔者对此３期及前后几期数据做 了认真的检杏，也复查了基准网，均未发现观测问题。第１１ 期、１２期观测时，正值楼体基坑回填，西安义连降大雪，温度 极低。第１２期至第１３期时天气回暖。此异常可能与天气 有关。气温变化对铟瓦合金尺和建筑物本身都有影响，这里 —０．７６ —０．３９ —０．８ｌ 一３．８０ 一１．５６ ２１．９ ｍｍ，由沉降曲线可看出该楼基本呈均匀下沉趋势。 累积平均 沉降量 一２．９Ｏ 一３．６６ —４．Ｏ５ —４．８６ —８．６６ 一ｌ０．２２ （ｍｍ） 沉降速 ０度（０２８ 一Ｏ．１２６ —０．０５６ —０．１０ｌ ０．２３７ ０．２２３ ｍ，ｎ／ｄ） ．观测次数 ｌ３ １４ ｌ５ ｌ６ 观测日期 １月１２丑 １月ｌ８臼 １月２６日 ２月１日 平均沉降 ２量（６５ ａｍ）ｒ ．采用的是同产铟瓦合金尺，受气温变化影响可能较大。后来 的观测数据基本呈平稳下降趋势。 （３）该楼在２００８年１１月３日到２００９年２月１日之间沉 Ｏ．１Ｏ 一０．５Ｏ —Ｏ．１１ 累积平均 沉降量 一７．５７ —７．４７ —７．９７ —８．０８ （ｍｍ） 降速度较快，２月１日后沉降速度放缓。 （４）从２００９年６月２８日封顶至今，楼房进行内外装修， 荷载继续增加，楼房保持平稳沉降趋势。 参考文献 沉降速 度（ｒａｍ／ｄ） 一０．４４２ ０．Ｏｌ７ —０．６６２ 一Ｏ．Ｏ１８ ４ 食观测周期 ．Ｉ Ｉ Ｉ ｌ Ｉ Ｉ▲ｌ ｌ Ｉ Ｉ ｌ— ［１］李青岳．］ 程测量学［Ｍ］．北京：测绘出版社，１９９４ ［２］ＪＧＪ／７８—９７建筑变形测量规范［Ｓ］ ［３］ＧＢ ５００２６—９３工程测量规范［Ｓ］ ［４］ 吴子安．建筑物变形监测数据处理［Ｍ］．北京：测绘 版 社。１９８９ ２ 』ｌ Ｉ Ｉ． ／＼ ０ ２ ｓ埘 、－ＪＩ＼ ｌＬ ＼／， ｓ ＼｜＾ ［５］ 苗胜军．锦绣馨园地基沉降监测和预测［Ｊ］．测绘通报，２００５ 罄一 — 一［６］ 黄腾．精密 １：程测量技术及应用［Ｍ］．南京：河海大学出版 社，２００２ ６ ［７］孙常青，王月香．沉降观测曲线的拟合和最终沉降量的确定 ［Ｊ］．长江科学院院报，２００２，１９（５） ． —８ ● ／ 一一 ｆ ８］ 左其亭．建筑物沉降量预测和最终沉降量早期确定的灰色Ｖｅｒ－ ｈｕｌｓｔ［Ｊ］．岩土工程技术，１９９８（１） —１（） Ｉ— ◆一 河窿旨 ｌ、√ Ｉｌ—１卜一 积半均沉降最ｌ ｌ 图３住宅楼沉降曲线 ＿ 一Ｉ２ ！矫｛’矫 矫 ’ 旆 筇 乔 乖 乖 乖 矫 乖 乔 乔 芥、Ｉ，乖 乖 乖 毋 尔 乖 乖 舔 场 夺 （上接第９６页） ４．２建议 参考文献 （１）在成都平原地层中，部分多层地下室建筑需要直接 处理强风化泥岩等软弱岩层地基，在类似强风化岩层地基中 『１］ 李洪厂，张淑娟，朱效品．高压旋喷桩在北京深基坑止水帷幕 巾的应用［Ｊ］．探矿工程（岩土钻掘工程），２００８（１１） ［２］ 高兴元，渠红梅．采用高压旋喷喷桩技术加固煤矿采动区铁路 如何采用高压旋喷桩处理，且保证造孔、注浆质量、桩体成形 效果及复合地基检验等也是当前工程实践方向，值得今后逐 步规范和推广。 路基实践［Ｊ］．探矿二ｒ：程（岩土钻掘１：程），２０１０（３） 『３］ＪＧＪ ７９—２００２建筑地基处理技术规范［Ｓ］ 『４］ＧＢ ５０００７—２００２建筑地基基础设汁规范［Ｓ］ （２）当前高压旋喷桩施工大都采用不同钻机将造孑Ｌ和注 浆分开进行，如何将其设备合二为一，提高其自动化程度还 有进一步改进和发展的潜力，值得今后多加研究和开发。 『５］ ＤＢ ５１／５０２６—２００１成都地区建筑地基基础设计规范［Ｓ］ ｆ６１ ＧＢ ５０２０２—２００２建筑地基基础工程施 质量验收规范［Ｓ］ １５８ 四川Ｉ建筑第３１卷１期２０１ １．０２