高層建筑沉降觀(guān)測(cè)技術(shù)及數(shù)據(jù)分析論文
【摘要】為了對(duì)建筑的安全性能提供嚴(yán)格保障，產(chǎn)生了針對(duì)高層建筑物的變形觀(guān)測(cè)。不管是在高層建筑施工的準(zhǔn)備期、施工期還是運(yùn)營(yíng)期，變形觀(guān)測(cè)中的沉降觀(guān)測(cè)對(duì)建筑本身建設(shè)的安全性、穩(wěn)定性都有著舉足輕重的作用。沉降觀(guān)測(cè)也成為施工生產(chǎn)中的必要生產(chǎn)項(xiàng)目，是高精度、高質(zhì)量的高層建筑的安全前提。本文重點(diǎn)闡述了高層建筑物沉降觀(guān)測(cè)中精密水準(zhǔn)測(cè)量的原理和方法，并對(duì)觀(guān)測(cè)期間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)給予了分析。
【關(guān)鍵詞】高層建筑；沉降觀(guān)測(cè)；水準(zhǔn)測(cè)量；數(shù)據(jù)處理
0引言
伴隨社會(huì)不斷的進(jìn)步和物質(zhì)需求與精神文明的逐步提高以及日臻成熟和完善的建筑施工技術(shù)水平[1]，同時(shí)，也因日益增多的人口與土地資源的矛盾，高層建筑物越來(lái)越多。
為了對(duì)建筑的安全性能提供嚴(yán)格保障，產(chǎn)生了針對(duì)高層建筑物的變形觀(guān)測(cè)。所謂建筑物的變形觀(guān)測(cè)就是對(duì)建筑物本身的水平位移觀(guān)測(cè)、沉降觀(guān)測(cè)、傾斜觀(guān)測(cè)等等。沉降觀(guān)測(cè)的意義是：能夠有效的為工程施工質(zhì)量和地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)質(zhì)量的評(píng)估提供依據(jù)，并能及時(shí)的反映出建筑體建造過(guò)程中隨著負(fù)荷的增加，和地基附加壓力的增大，其豎向壓縮變形的沉降從零開(kāi)始直至沉降穩(wěn)定的變化情況。因此，工程施工過(guò)程中對(duì)建筑物進(jìn)行沉降觀(guān)測(cè)[4]，具有非常重要的作用。
1沉降觀(guān)測(cè)原理與方法
1.1建筑物沉降的原因
1.1.1施工誤差引起的變形
在建筑物的施工過(guò)程中，出現(xiàn)因施工誤差而造成建筑物的荷載分布與預(yù)計(jì)分布不均勻的情況是不可避免的，這種細(xì)微的差錯(cuò)就會(huì)導(dǎo)致建筑發(fā)生形變[5]。
1.1.2建筑物的合理變形
在建筑物施工和運(yùn)營(yíng)階段，其自身結(jié)構(gòu)形態(tài)造成荷載分布不均勻會(huì)導(dǎo)致建筑物發(fā)生形變。
1.1.3外部因素
隨著建筑物的建設(shè)，由于建筑物的荷載不斷增加，其地基土在壓力的作用下被不斷壓實(shí)，體積縮小，從而引起建筑的沉降變形。
1.2沉降觀(guān)測(cè)原理
沉降觀(guān)測(cè)（亦稱(chēng)沉陷觀(guān)測(cè)）是變形觀(guān)測(cè)中用得最多的，它是指對(duì)所設(shè)置的觀(guān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行持續(xù)的垂直位移觀(guān)測(cè)，根據(jù)工程特點(diǎn)分階段地得出沉降觀(guān)測(cè)成果，據(jù)此推斷或驗(yàn)證工程實(shí)施的可靠程度[6]。
變形觀(guān)測(cè)中沉降觀(guān)測(cè)極為重要。沉降觀(guān)測(cè)作業(yè)簡(jiǎn)單但精度要求高，它不僅能提供沉降量，還可以推算建筑物的傾斜以及水平構(gòu)件的撓度等。工程建筑物從施工開(kāi)始到竣工，以及建成運(yùn)營(yíng)后很長(zhǎng)一段時(shí)間，沉降是不可避免的。沉降在一定的限度之內(nèi)屬正常現(xiàn)象，但一旦超過(guò)某一限度[7]，就會(huì)危及建筑物的安全。
1.3沉降觀(guān)測(cè)方法
沉降觀(guān)測(cè)的方法有：水準(zhǔn)測(cè)量方法、三角高程測(cè)量方法、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方法、InSAR方法、GPS方法、地面沉降監(jiān)測(cè)站（基巖標(biāo)和分層標(biāo)組）、地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等[8]。
2高層建筑沉降觀(guān)測(cè)實(shí)例
2.1工程概況
該項(xiàng)目占地面積為67854.09m2，建筑結(jié)構(gòu)形式為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，地基類(lèi)型為樁基基礎(chǔ)。建筑設(shè)計(jì)單位為西南設(shè)計(jì)院，建筑施工單位為成都建工5公司；設(shè)計(jì)用途為住宅，層數(shù)為25。
2.2觀(guān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)和觀(guān)測(cè)
2.2.1觀(guān)測(cè)點(diǎn)的布設(shè)
在建筑物的四角、大轉(zhuǎn)角及建筑物的外墻每10-20m處或每隔2-3根柱基上布設(shè)沉降觀(guān)測(cè)點(diǎn)。市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)畢業(yè)同時(shí)在高低建筑物、縱橫墻交界處、建筑物裂縫或沉降縫兩側(cè)、框架結(jié)構(gòu)建筑物部分基柱上設(shè)置觀(guān)測(cè)點(diǎn)。間距大約15m，地質(zhì)復(fù)雜以及膨脹土質(zhì)的建筑物，在承重內(nèi)隔墻中部設(shè)內(nèi)墻點(diǎn)。片伐基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)底板或接近基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)部分之四角處及中部位置設(shè)置觀(guān)測(cè)點(diǎn)。
2.2.2沉降觀(guān)測(cè)
采用天寶生產(chǎn)的DINI03電子水準(zhǔn)儀及相應(yīng)的銦瓦水準(zhǔn)尺和尺墊按照二級(jí)水準(zhǔn)觀(guān)測(cè)精度，從基準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)始組成閉合、附合或結(jié)合水準(zhǔn)路線(xiàn)進(jìn)行觀(guān)測(cè)。
2.2.3沉降觀(guān)測(cè)的周期
施工過(guò)程中3#樓每3層觀(guān)測(cè)1次，封頂后每2-3個(gè)月觀(guān)測(cè)1次，在主體竣工驗(yàn)收（靜荷載加載完畢）時(shí)如沉降數(shù)據(jù)達(dá)到《建筑變形測(cè)量規(guī)程》規(guī)定的穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)，可停止觀(guān)測(cè)，否則應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行觀(guān)測(cè)工作，直至達(dá)到穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為止。
3沉降觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合分析
曲線(xiàn)在首次觀(guān)測(cè)后即發(fā)生回升現(xiàn)象。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，一方面，可能是初測(cè)精度不高；另一方面，也可能是施工區(qū)內(nèi)降水變化引起的；如果是施工區(qū)內(nèi)降水變化引起的，則屬正�，F(xiàn)象。
如果是因?yàn)槌鯗y(cè)精度不高所引起的，曲線(xiàn)回升超過(guò)5mm，應(yīng)將第一次觀(guān)測(cè)成果作廢，而采用第二次觀(guān)測(cè)成果作為首測(cè)成果，如曲線(xiàn)回升在5mm之內(nèi)，則可調(diào)整初測(cè)標(biāo)高與第二次觀(guān)測(cè)標(biāo)高一致。
曲線(xiàn)的波浪起伏現(xiàn)象。曲線(xiàn)在后期呈現(xiàn)波浪起伏現(xiàn)象，此現(xiàn)象在沉降觀(guān)測(cè)中最常遇到，常常是測(cè)量誤差所造成的。曲線(xiàn)在前期波浪起伏所以不突出，是因建筑物下沉量大于測(cè)量誤差之故，但到后期，由于建筑物下沉極微或已接近穩(wěn)定，因此在曲線(xiàn)上就出現(xiàn)測(cè)量誤差比較突出的現(xiàn)象。處理這種現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)根據(jù)整個(gè)情況進(jìn)行分析，決定自某點(diǎn)起，將波浪形曲線(xiàn)改成水平線(xiàn)。
曲線(xiàn)自某點(diǎn)起漸漸回升。產(chǎn)生此種現(xiàn)象一般是由于水準(zhǔn)點(diǎn)下沉所致，水準(zhǔn)點(diǎn)是逐漸下沉的，而且沉降較小，但建筑物初期沉降量較大，即當(dāng)建筑物沉降量大于水準(zhǔn)點(diǎn)沉降量時(shí)，曲線(xiàn)不發(fā)生回升，到了后期，建筑物下沉逐漸穩(wěn)定，如水準(zhǔn)點(diǎn)繼續(xù)下沉，則曲線(xiàn)就會(huì)發(fā)生逐漸回升現(xiàn)象。因此在選擇或埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，特別在建筑物上設(shè)置水準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)保證其點(diǎn)位的穩(wěn)定性，如已查明確系水準(zhǔn)點(diǎn)下沉的原因，則應(yīng)測(cè)出水準(zhǔn)點(diǎn)的下沉量，以便修正觀(guān)測(cè)點(diǎn)的標(biāo)高。
曲線(xiàn)在中間某點(diǎn)突然回升。發(fā)生這種現(xiàn)象的原因，是水準(zhǔn)點(diǎn)或觀(guān)測(cè)點(diǎn)被碰動(dòng)所致，當(dāng)水準(zhǔn)點(diǎn)碰動(dòng)后低于被碰動(dòng)前的標(biāo)高及觀(guān)測(cè)點(diǎn)被碰動(dòng)后高于被碰動(dòng)前的標(biāo)高時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)回升現(xiàn)象的可能。由于水準(zhǔn)點(diǎn)或觀(guān)測(cè)點(diǎn)被碰動(dòng)，其外形必有損傷，比較容易發(fā)現(xiàn)對(duì)這個(gè)問(wèn)題必須進(jìn)行合理的處理，其辦法是：選擇結(jié)構(gòu)、荷重及地質(zhì)等條件都相同的臨近另一沉降觀(guān)測(cè)點(diǎn)，取該點(diǎn)在同一期間內(nèi)的沉降量，作為被碰動(dòng)觀(guān)測(cè)點(diǎn)的沉降量。此法雖不能真正反映觀(guān)測(cè)點(diǎn)的沉降量，但如果選擇適當(dāng)，可得到比較接近實(shí)際情況的結(jié)果。
4結(jié)論
沉降觀(guān)測(cè)對(duì)高層建筑的施工以及運(yùn)營(yíng)都有極為重要的作用，通過(guò)對(duì)沉降觀(guān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，可以加強(qiáng)對(duì)施工過(guò)程的監(jiān)控，能夠更加合理的指導(dǎo)施工工序，預(yù)防在施工過(guò)程中出現(xiàn)不均勻沉降，并及時(shí)向施工部門(mén)反饋詳盡的第一手資料信息，避免造成因建筑體的沉降而導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)破壞進(jìn)而造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失的情況。在今后的高層建筑沉降觀(guān)測(cè)作業(yè)中，我們應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)恰當(dāng)?shù)倪x擇觀(guān)測(cè)方式，高質(zhì)高效的完成觀(guān)測(cè)工程。
【參考文獻(xiàn)】
[1]黃慶鋒，張亞娟.水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)在高層沉降觀(guān)測(cè)上的應(yīng)用[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2012（22）.
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[3]田文陽(yáng).高層建筑施工中沉降觀(guān)測(cè)的質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2013（34）.
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