建筑沉降监测方法及实践

2007年12月MINESURVEYINGDec12007建筑沉降监测方法及实践

仇春平,邸庆生,周鸣,齐淑娟

(1中国矿业大学环境与测绘学院,江苏徐州　221008)

摘要:建筑沉降监测是确保建筑施工和安全使用的重要工作。文中详细分析了导致建筑沉降的因素和沉降类型,阐述了沉降监测的基本方法步骤,通过实践成果对沉降监测工作进行探讨。关键词:建筑沉降;机理;沉降监测中图分类号:TU198　　　文献标识码:B　　　文章编号:1001-358X(2007)04-0032-03

1.2沉降类型分析

1

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在建筑施工过程中,随着荷载的不断增加,建筑本身会随着地基形变产生一定量的沉降。正常的沉降遵循缓慢-活跃-缓慢-稳定的过程

[6]

几乎所有的建筑每时每刻都在沉降,有的沉降缓慢,有的沉降迅速;有的沉降量大,有的沉降量小;有的沉降均匀,有的沉降不均匀。按沉降产生的直接原因,可以把建筑沉降分为:压缩沉降、湿陷沉降、牵引沉降和陷落沉降[2]

,当沉降

不均匀、沉降速率过快或者沉降累积量过大时,就会产生异常沉降,引起建筑损害。建筑异常沉降损害事件比比皆是:2006年9月,由于在填埋水塘地基上仓促建设,湖北省武汉市蔡甸区永安街发生了9栋在建连体楼垮塌的重大事故;2004年阳泉一工地基坑开挖引起相邻建筑物基础产生了很大裂缝,并最终导致建筑坍塌[3]

。地基底面自上而下的土层受着建筑物及其载荷的作用,会被逐层横向挤出和竖向压缩,使得建筑发生沉降,就称为压缩沉降。压缩沉降是多种建筑沉降中最常见和最大量的沉降类型。湿陷沉降是因为建筑区域内,地表水的滞渗或地下水的上升,使地基土体结构崩解,地基土发生湿陷变形,而导致建筑突然下沉。牵引沉降是在建筑物自身压缩沉降过程中或沉降稳定后,由其它建筑基础(包括地面堆载)扩散附加应力叠加,这种受外部附加应力辐射影响,对建筑施加强制牵引作用而产生的沉降。陷落沉降主要是因地下开采、地下水过度抽取等因素的影响,导致地基土失去平衡陷落,导致其上建筑随之发生的沉降。2建筑沉降监测

。因此,在建筑施工过程中和最初的使用阶段,需要定期进行沉降监测,通过监测和分析了解建筑的沉降情况和发展趋势,发现异常沉降时能够及时分析原因采取措施,防止事故发生,保证建筑正常施工、运营。1建筑沉降的机理1.1建筑沉降原因

建筑沉降是指地基变形使得建筑离开初始位置时沿重力方向移动的现象。引起建筑沉降的因素很多,有自然因素也有建筑开发建设过程中出现的各种人为因素。综合而言,建筑沉降主要原因有:

(1)自然条件及其变化。建筑地基的工程地质条件、水文地质条件、土壤的物理性质、大气温度与地下水位的季节性和周期性变化等综合因素影响。

(2)建筑物自身的荷载大小、结构类型、高度及外部动荷载影响。

(3)由于建筑物施工或使用期间一些不合理工作,或由于周围环境影响。

以上引起沉降的因素是相互联系、相互作用的,只是不同时段各种因素的作用强弱不同而已。32

[4、5]

建筑沉降监测是周期性地用测量仪器或专用设备对布置在建筑物上的观测点进行多次观测,求得其在两个观测周期间的变化量,及时分析、掌握其变化规律。这是一项复杂且技术要求较高的工作。在进行建筑沉降监测前,要根据建筑场地的地质条件、自然气候条件及被监测建筑自身结构特点制定详尽的监测方案,合理设计沉降监测方案是成功进行监测关键。

2.1监测精度及仪器选用

建筑的沉降量一般都比较小,只有制定较高沉降监测精度要求,才能准确反映建筑物沉降量的大

第4期　　　　　　　　　　　　　仇春平等:建筑沉降监测方法及实践　　　　　　　　　　　　　　　　2007年12月

小及规律。通常沉降量的观测中误差应小于允许高程中误差的1/20,建筑沉降监测一般采用水准测量方法,三等精度要求的监测规范规定高程中误差为1.0mm。测量仪器有光学水准仪、精密电子水准仪等,电子水准仪越来越多的被用于建筑沉降监测。进行沉降观测要固定使用同一套水准仪及水准尺。2.2沉降监测点布设

建筑沉降监测点分为水准基点、沉降观测点。沉降监测是根据建筑附近的水准基点进行,首先必须埋设作为观测依据的不少于3个稳固的水准基点,沉降观测点要埋设在最能反映建筑变形特征和变形明显的部位。观测点要纵横向对称,并均匀地分布在建筑上。2.3沉降监测方法

2.3.1测定水准基点高程

沉降观测水准基点的高程通过附近的国家高等级水准点引测。由于水准基点绝对标高的精确度并不重要,重要的是作为沉降使用的水准网点之间的相对高程必须精确。因此,在引测水准基点标高时,条件好时可采用高精度水准测量,一般情况下采用三至四等水准或普通水准测量的方式即可。甚至可不必引测绝对标高,而采用相对标高(假设高程)。2.3.2监测点首次联测高程沉降监测点布设稳定后,在同一时间,从测区水准控制网上,依次向每个点引测高程值,监测点首次观测的标高值是以后各次观测用以进行比较的根据。2.3.3周期沉降监测

沉降观测的时间和次数,应根据工程性质、工程进度、地基情况及基础荷重增加情况,视设计单位、使用单位的要求决定,要全面综合的加以考虑。

建筑物沉降监测的过程是比较漫长的,可以简略分为三个阶段,阶段特征及监测周期见表1。监测周期应根据实际情况作适当的调整,监测间隔的时间应视建筑物的危急性状而定。

表1　建筑沉降监测周期

阶段

一二三

监测周期1个月左右1-3个月半年/1年

特征描述建筑每增高1-2层建筑竣工,沉降趋于稳定建筑沉降基本稳定

低,高差变化大,地质情况稳定。自图文信息中心上部建筑施工伊始,就对它进行沉降监测。

图文信息中心基础形式采用独立柱基和筏基,所以在每根柱子的侧面以及墙体一定间隔处均匀布设了48个沉降监测点,3个水准基点布设在建筑附近稳定区域,布设情况见图1和图2。

图1　水准基点布设图2　沉降监测点布设

在整个沉降监测过程中,使用蔡司DINI2电子水准仪,仪器性能精良,测量精度为每公里往返测量

误差0.4mm。按测量规范要求依照国家三等水准,采用分段闭合、逐段检核的方法施测,各次观测精度都符合限差要求。

根据图文信息中心大楼七次测量数据,对各个监测点的实际沉降变化过程绘制了沉降曲线,这里仅以1号点简单示意(见图3)。同时,分析得出了如图4所示的各点沉降速率。

通过对比分析得出如下结论:

(1)监测点总体趋势是以沉降为主,沉降程度由于所处位置的不同,其沉降过程有所不同;

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4　建筑沉降监测实践

以对某地图文信息中心的实际监测为例,该建筑所在地气候条件良好,地形复杂,地势西北高东南

第4期　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　矿　山　测　量　　　　　　　　　　　　　　　　　　2007年12月

实际沉降监测过程中,从沉降与时间关系曲线

上常会发现一些矛盾现象,如曲线在某一点突然回升,多数是因为水准点或监测点被碰动所致;某些监测点曲线自一定时段起逐渐回升,一般是由于水准基点下沉所致;曲线呈波浪起伏的现象,大多因测量误差所造成。　　参考文献:

图3　1号沉降监测点沉降曲线

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图4　沉降监测点平均沉降率

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　　(2)沉降具有一定的区域性,东部基础沉降量整体大于西部沉降量,这与建筑载荷不均有关;

(3)西部测点(特别是边缘测点)存在一定的上浮现象,反映部分基础存在有上升反弹现象,幅度不大;

(4)建筑物的基础沉降变化与所处的位置有关,和基础所处地基位置有关。4　结　论

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作者简介:仇春平(1978-),男,实验员,汉,江苏江都人,从事变形监测、摄影测量等方面工作。

(收稿日期:2007-08-16)

沉降监测要根据建筑规模、场地情况、精度要求等因素制定监测方案,合理周期性施测。对于监测成果要及时比较分析,得出建筑整体沉降规模和发展趋势,指导建设施工及后期安全维护。

(上接第31页)

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作者简介:汤凯煌(1969-),男,1992年毕业于中南工业大学城市规划与勘测专业,测量工程师,现从事房地产测量工作。

(收稿日期:2007-09-03)

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