浅谈高层建筑物沉降观测技术
关键词：高层建筑；基准点；测量；沉降；沉降预测
1引言
随着社会不断进步，高层及超高层建(构)筑物越来越多，这些建(构)筑物的全部重量和荷载都通过基础传给地基。在压缩性地基上，基础沉降超过一定限度就会导致上部结构的变形或开裂，严重时甚至危及建(构)筑物的安全或影响其正常使用。这时就需要进行建筑物的沉降观测，它属变形观测范畴，也是必不可少的工程测量任务之一。
2沉降观测的基本要求
2.1仪器设备
一般规定测量的误差应小于变形值的1/2—1/10，为此，要求沉降观测应使用精密水准仪（DS1级或DS0.5级亦可用DS3级—满足于工程测量）。水准尺也应使用受环境及温差变化影响小的高精度铝合金水准尺。
2.2人员素质的要求
熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论，能针对不同的工程特点、具体情况采用不同的观测方法及观测程序；对实施过程中出现的问题能够会分析原因，并正确地运用误差理论进行平差计算，做到按时、快速、精确地完成每次观测任务。
2.3观测时间的要求
建（构）筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件，特别是首次观测必须按时进行，否则沉降观测得不到原始数据，从而使整个观测得不到完整的观测结果。其他各阶段的复测，根据工程进展情况必须定时进行，不得漏测或补测。
2.4观测点及施测的要求
为了能够反映出建（构）筑物的准确沉降情况，沉降观测点要埋设在最能反映建（构）筑物沉降特征且便于观测的位置。一般要求在建筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称，相邻点之间间距以15~30m为宜，均匀地分布在建筑物的周围。通常情况下，建（构）筑物设计图纸上有专门的沉降观测点布置图，观测点的设置应按设计要求布置。
2.5沉降观测精度及成果整理计算的要求
在未有特殊要求的情况下，一般性的高层建（构）筑物施工过程中，采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求。
各项观测指标要求：
（1）往返交差、附和或环线闭合差为
（1）
（2）
（2）前后视距≤30m，前后视距差≤1.0m，前后视距累计差≤3.0m。
（3）沉降观测点相对后视点的高差容差应≤1.0mm，水准仪精度不低于DS3级别。
3具体施测程序及步骤
3.1建立水准控制网
根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案[4][5]。以建设单位提供的水准控制点（或以城市提供的精密导线点）、工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网。
3.2沉降观测
根据编制的工程施测方案及确定的观测周期进行观测。首次观测应自基础开始，首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础，其精度要求非常高，施测时一般用DS1级或DS0.5级精密水准仪，并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定。
随着结构每升高一层，将临时观测点上移一层并进行观测，直到+0.000时再按规定埋设永久性观测点，然后每施工一层，复测一次，直至竣工。工程竣工后的第一年内要测四次，第二年测二次，第三年后每年测一次，至下沉稳定为止。一般沙土地基测二年，沉陷性土地基测五年，软土地基测十年。
3.4检查整理各次观测记录
将各次观测记录整理检查无误后，进行平差计算，求出各次每个观测点的高程值，从而确定出沉降量。如某个观测点的每周期沉降量为Δc，则累计沉降量为：
（3）
式中n表示观测点号。
3.5统计表汇总
（1）根据各观测周期平差计算的沉降量，列统计表，进行汇总。
（2）绘制各观测点的下沉曲线
首先建立下沉曲线坐标，横坐标为时间坐标，纵坐标上半部为荷载值，下半部为各沉降观测周期的沉降量。
将统计表中各观测点对应的观测周期所测得沉降量画于坐标中，并将相应的荷载值也画于坐标中，连线，就得到对应于荷载值的沉降曲线。
（3）根据沉降量统计表和沉降曲线图，我们可以预测建筑物的沉降趋势，将建筑物的沉降情况及时的反馈到有关主管部门，正确地指导施工。特别座在沉陷性较大的地基上重要建筑物的不均匀沉降的观测显得更为重要。
利用沉降曲线还可计算出因地基不均匀沉降引起的建筑物倾斜度：q=│△Cm-△Cn│/Lmn，△Cm，△Cn分别为m，n点的总沉降量，Lmn为m，n点的距离。
对沉降观测的成果分析，我们还可以找出同一地区类似结构形式建筑物影响其沉降的主要因素，指导施工单位编好施工组织设计正确指导施工大有裨益，同样也为勘察设计单位提供宝贵的一手资料，设计出更完善的施工图纸。
4成果整理
沉降观测应有专用的外业手簿，手簿内容应完整齐全，平面差计算过程及成果图表各种检验分析资料完整清晰，使用的图表符号应规格统一，注记清楚。并需将建筑物、构筑物施工情况详细注明，随时整理，其主要内容包括：项目慨况；作业过程及技术方法；建筑物平面图及观测点布置图；基础的长度、宽度与高度、挖槽或钻孔后发现的地质土壤及地下水情况；变形测量过程中出现的变形异常和作业中发生的情况，建筑物观测点周围工程施工及环境变化的情况；施工过程中荷重增加情况、建筑物观测点周围重型材料及设备堆放情况；施测时所引用的水位点号码、位置、高程及其有无变动的情况；成果精度统计及质量检验结果；暴雨日期及积水的情况，裂缝出现日期，裂缝开裂长度、深度、宽度的尺寸和位置示意图等等。如中间停止施工，还应将停工日期及停工期间现场情况加以说明。最后要对变形分析形成基本结论与建议，并提交成果清单并附图附表。
根据建筑变形测量任务委托方的要求，可按周期或变形发展情况提交阶段性成果，其中包括本次或前1~2次观测结果、与前一次观测间的变形量、本次观测后的累计变形量、简要说明及分析建议等。当建筑变形测量任务全部完成后或委托方需要时，应提交综合成果，其中包括：技术设计书或施测方案、变形测量工程的平面位置图、基准点与观测点分布平面图、标石标志规格及埋设图、仪器检验与校正资料、平差计算、成果质量评定资料及成果表、反映变形过程的图表、技术报告书。
5建筑物观测注意的问题
1、在施工期间，经常遇到的是沉降观测点被毁，为此一方面可以适当地加密沉降观测点，对重要的位置如建筑物的四角可布置双点。另一方面观测人员应经常注意观测点变动情况，如有损坏应及时设置新的观测点。
2、建筑物的沉降量应随着荷重的加大及时间的延长而增加，但有时却出现回升现象，这时需要具体分析回升现象的原因。
3、对于深基础或高层、超高层建筑，基础的荷载不可漏测，观测点需从底板开始布设并观测。根据设计资料，如仅在建筑底层布设观测点，将漏掉大约三层楼的荷载，从而影响变形的整体分析，因此，对这类建筑的沉降观测，应从基础施工时就开始，以获取基础和上部结构的沉降量。
4、建筑物的沉降观测是一项长期的系统观测工作，为了保证获得资料的正确性，应尽可能地固定观测人员，固定所用的水准仪和水准尺，按规定日期、方式及路线从固定的水准点出发进行观测。
6结论
建筑物的沉降观测是一门交叉学科，它处于工程测量学和土建工程学的边缘。严格按照建筑物沉降观测规范的要求进行观测，确保测量结果真实地反映实际沉降量变化，使设计人员运用适当的沉降分析方法分析研究数据，预防在工程中的不均匀沉降。
【参考文献】
[1]GB50026—93.工程测量规范[S].北京:中国计划出版社,1993．
[2]天津市勘察院.天津市区浅层地基土的工程地质特性.工程地质图专题研究报告,1986.
[3]现行建筑施工大全[S].北京:中国建筑工业出版社,2002．
[4]杨嗣信.高层建筑施工手册[M].北京:中国建筑出版社,2001-6-10．
[5]杜荣军,姜传库.建筑施工手册[M].第4版.北京:中国建筑工业出版社,2003．
