浅谈高层建筑施工中沉降观测技术的应用
陈巍巍 王挺
（ 江西省煤田地质局测绘大队 江西 南昌330001）
摘要：本文通过作者的实践经验介绍了高层建筑施工中沉降观测技术的应用
关键词：沉降观测、 布设原则、精度、五定
随着社会的不断进步，物质文明的极大提高及建筑设计施工技术水平的日臻成熟完善，高层及超高层建(构)筑物越来越多。为了保证建构筑物的正常使用寿命和建（构）筑物的安全性，特别在高层建筑物施工过程中应用沉降观测加强过程监控，指导合理的施工工序，预防在施工过程中出现不均匀沉降，及时反馈信息为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料，避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝，造成巨大的经济损失。
结合本人主持施工的蓝天碧水购物广场2-6栋商住楼沉降观测项目，浅谈高层建筑施工过程中沉降观测工作的要求及工作流程。
蓝天碧水购物广场2-6栋商住楼是6栋分别高为12-19层的高层建筑，应甲方要求，在其施工过程对建筑物进行沉降监测。
一、沉降观测点的布设
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沉降特征且便于观测的位置。一般要求建筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称，且相邻点之间间距以15—30米为宜，均匀地分布在建筑物的周围。通常情况下，建筑物设计图纸上有专门的沉降观测点布置图。再就是，埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求，特别要考虑到装修装饰阶段因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住观测点，不能连续观测而失去观测意义。
蓝天碧水购物广场的6栋商住楼均为高层建筑，在其主要的支柱及主要的拐角处以间距15—30米的要求共布设了43个观测点，埋入墙体的观测点，材料采用直径12毫米的元钢，埋人深度约12厘米，钢筋外端有90°弯钩弯上，并稍离墙体，便于置尺测量（如图1）。
根据观测的需要，在离测区约200米处布设了水准基点、检核点、工作点一个。
图1
二、沉降 观测的时间要求
建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，而整个观测得不到完整的观测意义。其他各阶段的观测，根据工程进展情况必须定时进行，不得漏测或补测。只有这样，才能得到准确的沉降情况或规律。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期，一般高层建筑物的沉降观测按一定的时间段为一观测周期(如：次/30天)或按建筑物的加荷情况每升高一层(或数层)为一观测周期。
此项目根据设计要求并结合工程的实际情况确定为每升高二层为一观测周期。
三、 沉降观测精度的要求
根据建筑物的特性和建设、设计单位的要求选择沉降观测精度的等级。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。
我们对蓝天碧水购物广场沉降观测的内外业严格按照二级的精度和要求进行施测的。
各项观测指标要求如下：
(1)往返较差 、附和或环线闭合差： △h＝∑a-∑b≤l√n—，表示测站数。
(或△h＝∑a-∑b≤1.0√L—， L表示观测路线距离)
(2)前后视距 ： ≤30m
(3)前后视距差 ： ≤1.0m
(4)前后视距累积差 ≤3.0m
(5)沉降观测点相对于后视点的高差容差 ：≤1.0mm
(6)水准仪的精度不低于N2级别
四、 沉降观测仪器设备、人员的要求
根据沉降观测精度要求高的特点，为能精确地反映出建构筑物在不断加荷作下的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的１／１０——1／20，为此要求沉降观测应使用精密水准仪(S1或S05级)，水准尺也应使用受环境及温差变化影肉小的高精度铟 合金水准尺。
人员素质的要求，必须接受专业学习及技能培训，熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论能针对不同工程特点、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的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。
蓝天碧水沉降观测采用徕卡DNA03型数字水准仪，配合徕卡编码标尺进行自动测量，数据自动存贮在仪器内存中（精度为每公里标准偏差0.3mm)。平差是利用徕卡中国软件开发中心编制的水准网平差程序。
五、 沉降观测自始至终要遵循“五定”原则
所谓“五定”，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一致；观测路线、尺位、程序和方法要固定。以上措施在客观上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。
六、 沉降观测成果整理及计算要求
原始数据要真实可靠，记录计算要符合施工测量规范的要求，依据正确，严谨有序，步步校核，结果有效的原则进行成果整理及计算。
此次蓝天碧水购物广场沉降观测共布设工作点、检核点、基准点各1个，点号分别为A、B、C。布设沉降点43个，点号为栋号+流水号,例如：201、402、511等。
以A点为工作起算点，独立高程设为：50.0000米，在B、C点间测设个闭合环，平差出两点的高程，作为A点的检核依据。并不定期的进行施测，对A点进行高程的检核。
对沉降观测点的施测是以A点为起算点，在各沉降观测点间测设个闭合环，利用水准平差软件平差出各沉降观测点的高程，并与上一次施测的高程进行比较，求得各点的下沉量。
图2为蓝天碧水购物广场沉降观测第八次观测表（部分）。
图2
六、沉降观测的具体施测程序及步骤
1、建立水准控制网
根据工程的布局特点、现场的环境条件制订施测方案，由建设单位提供的水准控制点(或城市精密导线点)，根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网，如果没有条件可建立独立高程的水准控制网。
要求：
(1)一般高层建筑物周围要布置三个以上水准点，基准点、检核点、工作点各一个。水准点的间距不大于100米。
(2)各水准点要设在建筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外，水准点的埋深要符合二等水准测量的要求(大于1.5米)。
根据工程特点，建立合理的水准控制网，与基准点联测，平差计算出各水准点的高程。
2、建立固定的观测路线
由场区水准控制网，依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图，确定沉降观测点的位置。在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处作好标记桩，保证各次观测均沿统一路线。
3、沉降观测
根据编制的工程施测方案及确定的观测周期，首次观测应在观测点安稳固后及时进行。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N2或N3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。
4、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。
某个观测点的每周期沉降量： △c＝Hh，I—Hn，I -1 ．
N表示某个观测点，I表示观测周期数(I＝1，2，3……)且 H1＝H0
累计沉降量： △C＝∑△ c (n)，n表示观测点号。
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。
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。
6．观测中的注意事项：
(1)严格按测量规范的要求施测
(2)前后视观测最好用同一水平尺
(3)各次观测必须按照固定的观测路线进行
(4)观测时要避免阳光直射，且各观测环境基本一致
(5)成像清晰、稳定时再读数
(6)随时观测，随时检核计算，观测时要—气阿成
(7)在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动
(8)将各次所观测沉降情况及时反馈有关部门，以便有关部门采取应急措施
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