摘要：本文筆者根據(jù)自身多年工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合沉降觀測(cè)工作的實(shí)際具體情況，簡要闡述了高層建筑物沉降觀測(cè)技術(shù)及方法。 

　　關(guān)鍵詞：沉降觀測(cè)；變形觀測(cè)；精度；外業(yè)施測(cè) 

　　1、沉降觀測(cè)的特點(diǎn) 

　　1.1重復(fù)觀測(cè) 

　　重復(fù)觀測(cè)的周期取決于變形量的大小、速度，以及觀測(cè)的目的。 

　　1.2精度高 

　　相比其他測(cè)量工作，變形觀測(cè)精度要求高，典型的精度是1mm或相對(duì)精度10ppm。 

　　1.3需要綜合應(yīng)用多種測(cè)量方法 

　　各種測(cè)量方法都有其優(yōu)缺點(diǎn)，要根據(jù)工程的特點(diǎn)和變形量的要求，合理選用觀測(cè)方法。 

　　1.4 數(shù)據(jù)處理要求更加嚴(yán)密 

　　一般情況下變形體的變形量比較小，重復(fù)觀測(cè)又形成大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)，因此要有效地反應(yīng)出真實(shí)的變形信息，就應(yīng)采用嚴(yán)密的數(shù)據(jù)處理方法。 

　　2、變形觀測(cè)前觀測(cè)精度及觀測(cè)周期的設(shè)計(jì) 

　　建筑物變形觀測(cè)的精度與頻率的確定，應(yīng)根據(jù)觀測(cè)的目的和要求以及建筑物具體的情況來確定，在滿足精度的前提下，盡量做到高效、省時(shí)、省工、省力。 

　　2.1變形觀測(cè)的精度 

　　根據(jù)觀測(cè)的目的來確定觀測(cè)精度。為確保建筑物的安全及后期的使用，則其觀測(cè)的中誤差不應(yīng)超過其變形允許值的1/20（《建筑變形測(cè)量規(guī)范》JGJ8-2007，以下簡稱《建筑變形測(cè)量規(guī)范》）。以科研為目的的變形觀測(cè)，觀測(cè)精度要求更高。 

　　高層建筑物整體傾斜度α的允許值為0.002～0.003。傾斜度：0.003。 

　　傾斜度： 

　　式中：SA，SB為傾斜方向上A，B兩點(diǎn)的沉降量（mm）。 

　　允許差異沉降量： 

　　式中：α為建筑物整體傾斜度；ΔS為基礎(chǔ)兩端點(diǎn)的沉降差即差異沉降量（m）；L為基礎(chǔ)兩端點(diǎn)的水平距離（m）。 

　　只要算出允許差異沉降量，根據(jù)實(shí)際觀測(cè)中誤差應(yīng)為允許值ΔS的1/20～1/10的原則，就可以估算出差異沉降量的觀測(cè)中誤差，確定出任一測(cè)定點(diǎn)的高程中誤差，從而確定出本工程的沉降觀測(cè)精度。例如：某大樓總高80m，基礎(chǔ)寬15m，取傾斜度α=0.002，則差異沉降量為ΔS=αL=30mm。取差異沉降量的觀測(cè)中誤差取1/20ΔS，即：mΔs=30/20=1.5mm。 

　　2.2 沉降觀測(cè)的周期 

　　根據(jù)《建筑變形測(cè)量規(guī)范》規(guī)定：待基準(zhǔn)點(diǎn)、觀測(cè)點(diǎn)埋好穩(wěn)固后，即可進(jìn)行首次觀測(cè)；以后的施工期每增加1～5層觀測(cè)一次，施工中若暫停工，在停工時(shí)及重新開工時(shí)應(yīng)各觀測(cè)一次，停工期間可每隔2～3個(gè)月觀測(cè)一次；建筑物封頂后，第一年每隔3個(gè)月觀測(cè)一次，第二年每半年觀測(cè)一次，第三年后每年觀測(cè)一次，直到穩(wěn)定為止；若最后所測(cè)各點(diǎn)的沉降速率小于0.01mm/d，說明基礎(chǔ)沉降已趨穩(wěn)定，即可停止觀測(cè)。觀測(cè)中如突然發(fā)生大量沉降、嚴(yán)重不均沉降或較大裂縫等異常情況，應(yīng)增加觀測(cè)次數(shù)。 

　　3、外業(yè)施測(cè) 

　　3.1準(zhǔn)備工作 

　　使用精密水準(zhǔn)儀配合銦鋼水準(zhǔn)尺進(jìn)行觀測(cè)。觀測(cè)人員由具專業(yè)職稱的工程師施測(cè)，為保證觀測(cè)精度，在觀測(cè)過程中應(yīng)使沉降觀測(cè)依據(jù)的基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和被觀測(cè)物上的沉降觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)位要穩(wěn)定；所用儀器設(shè)備要穩(wěn)定；觀測(cè)人員要穩(wěn)定；觀測(cè)時(shí)的環(huán)境條件基本一致；觀測(cè)路線、鏡位、程序和方法要穩(wěn)定。 

　　盡量減少觀測(cè)誤差的不穩(wěn)定性，確保觀測(cè)結(jié)果具有統(tǒng)一的趨向性，保證復(fù)測(cè)結(jié)果與首次觀測(cè)結(jié)果可比性更一致，使所觀測(cè)的沉降量更真實(shí)。 

　　3.2基準(zhǔn)點(diǎn)及沉降觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè) 

　　基準(zhǔn)點(diǎn)是檢驗(yàn)和直接測(cè)定觀測(cè)點(diǎn)的依據(jù)，要求其點(diǎn)位在整個(gè)觀測(cè)過程中保持相對(duì)穩(wěn)定，且離開被測(cè)建筑物有一定的距離，具體位置應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定。為了便于校核、驗(yàn)證基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性，基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)不少于3個(gè)。 

　　如果基準(zhǔn)點(diǎn)離測(cè)建筑物較遠(yuǎn)使變形觀測(cè)不方便時(shí)，宜設(shè)置工作基點(diǎn)，工作基點(diǎn)可選擇淺埋式。所布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離可根據(jù)觀測(cè)路線長度進(jìn)行估算。按二等水準(zhǔn)觀測(cè)，水準(zhǔn)視線長≤30m，單位權(quán)中誤差μ取0.3mm，路線的權(quán)P=1/n，則路線的長度L=n●60，往返觀測(cè)最弱點(diǎn)的偶然中誤差允許mh=0.5mm。 

　　由公式： 

　　得： 

　　n≈11 

　　因水準(zhǔn)觀測(cè)為偶數(shù)站，所以應(yīng)取小于11的最大偶數(shù)n=10，即基準(zhǔn)點(diǎn)的間距不應(yīng)超過600m為宜。 

　　沉降觀測(cè)點(diǎn)是固定在擬測(cè)建筑物上的測(cè)量標(biāo)志，其位置應(yīng)確保施工期及竣工后一定期內(nèi)能順利進(jìn)行觀測(cè)，并能正確反映建筑物的的沉降情況，一般布置在建筑的四角、大轉(zhuǎn)角處及延外墻柱基上。通常情況是建筑物圖紙上有專門的沉降觀測(cè)點(diǎn)布置圖。 

　　某工程的基準(zhǔn)點(diǎn)及沉降觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)如圖1所示。圖中：SH為附近國家水準(zhǔn)點(diǎn)；A，B，C，D點(diǎn)為設(shè)置的基準(zhǔn)點(diǎn)。 

　　圖1 基準(zhǔn)點(diǎn)及沉降觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)圖 

　　3.3 沉降觀測(cè)的施測(cè) 

　　3.3.1基準(zhǔn)點(diǎn)的觀測(cè) 

　　每次觀測(cè)前首先聯(lián)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，按環(huán)形閉合網(wǎng)施測(cè)計(jì)算閉合差，計(jì)算各點(diǎn)改正數(shù)，用以驗(yàn)證基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性。在大型工程中為了確�；鶞�(zhǔn)點(diǎn)的更加穩(wěn)定性，要求基準(zhǔn)點(diǎn)必須與較近的國家水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)，從而得到沉降觀測(cè)點(diǎn)在國家統(tǒng)一高程系統(tǒng)中的高程值。 

　　3.3.2 沉降點(diǎn)的觀測(cè) 

　　沉降點(diǎn)的觀測(cè)是以基準(zhǔn)點(diǎn)為起始點(diǎn)，按二等水準(zhǔn)觀測(cè)精度要求單向觀測(cè)，形成環(huán)形閉合網(wǎng)，觀測(cè)中盡量選用固定測(cè)站，逐點(diǎn)觀測(cè)，計(jì)算環(huán)線閉合差并根據(jù)測(cè)站數(shù)進(jìn)行評(píng)查，準(zhǔn)確計(jì)算出各點(diǎn)高程。相鄰兩次觀測(cè)的高程差，即為該點(diǎn)的沉降量。 

　　4、沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理 

　　沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理的方法多種多樣，但大多數(shù)的高層建筑的沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理還是應(yīng)用基本的處理方法達(dá)到工程監(jiān)測(cè)的目的。下面用一實(shí)例介紹數(shù)據(jù)處理過程。 

　　4.1列表匯總 

　　檢查沉降觀測(cè)記錄進(jìn)行平差計(jì)算，得出各次每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的高程值，確定出沉降量Δt。 　　Δt=hn（i）-hn（i-1）（4） 

　　式中：i表示觀測(cè)周期數(shù)（i=1，2，3……），且h1=h0，累積沉降量Δt=ΣΔt（n），n表示觀測(cè)點(diǎn)號(hào)。 

　　4.2時(shí)間―荷載―沉降關(guān)系分析 

　　根據(jù)各次觀測(cè)的平均沉降量和相應(yīng)的荷載量繪制出時(shí)間―荷載―沉降關(guān)系曲線圖（如圖2所示），橫坐標(biāo)為時(shí)間坐標(biāo)，縱坐標(biāo)上半部為荷載值，下半部為各沉降觀測(cè)周期的沉降量。 

　　本工程沉降觀測(cè)時(shí)已建至地上2層，前期數(shù)據(jù)缺乏。由沉降觀測(cè)成果表可以獲得各次觀測(cè)的每點(diǎn)平均沉降量與沉降趨勢(shì)、總沉降趨勢(shì)每點(diǎn)平均沉降速度和發(fā)展趨勢(shì)，并制作相應(yīng)沉降趨勢(shì)表（見表1）。如表1所示，表中的箭頭表示相應(yīng)的沉降趨勢(shì)或發(fā)展趨勢(shì)“↓”代表下降，“→”表示平緩，“↑”表示上升。 

　　由時(shí)間―荷載―沉降關(guān)系曲線圖和部分次數(shù)沉降趨勢(shì)表看出，該建筑物平均沉降量隨著時(shí)間的推移和荷載的增加基本呈現(xiàn)正比例關(guān)系。沉降曲線在2010年8月間有一個(gè)小的起伏，從成果表觀測(cè)數(shù)據(jù)中也可看出在此時(shí)間段內(nèi)該建筑物有反彈現(xiàn)象。原因是在此期間該工程大部分項(xiàng)目暫時(shí)停工，導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生小幅反彈。 

　　隨著荷載的不斷增加，沉降量也在不斷增加；在主體結(jié)構(gòu)完工后出現(xiàn)小幅反彈，反應(yīng)回彈量上的數(shù)值也較小，這種現(xiàn)象應(yīng)屬正常。從整體上看曲線光滑平緩，說明沉降量比例均勻，同時(shí)在觀測(cè)過程中，沒有出現(xiàn)大的起伏，時(shí)間―荷載―沉降關(guān)系曲線圖適時(shí)地反映了該建筑物的沉降過程，說明觀測(cè)成果可靠�？v觀整個(gè)建筑物的沉降觀測(cè)值，建筑物的沉降趨于平穩(wěn)，是安全可靠的。 

　　4.3變形分析 

　　其主要功能是對(duì)修正后的觀測(cè)值尋找變形規(guī)律，進(jìn)而利用這一規(guī)律對(duì)建筑物的變形原因做出解釋并發(fā)出變形預(yù)報(bào)，初步判斷并對(duì)建筑物變形異常值發(fā)出警報(bào)，即對(duì)建筑物的安全做出判斷。 

　　變形分析就是從變形成果中分析相鄰兩個(gè)或多個(gè)觀測(cè)周期、相同觀測(cè)點(diǎn)有無明顯變化。要求對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)要合理處理，觀測(cè)值中不應(yīng)含有超限誤差，系統(tǒng)誤差要減弱到最�。缓侠硖幚黼S機(jī)誤差，正確區(qū)分測(cè)量誤差與變形信息；觀測(cè)成果的處理應(yīng)建立在統(tǒng)一的基準(zhǔn)上；合理估計(jì)觀測(cè)成果精度，正確評(píng)定成果質(zhì)量。 

　　根據(jù)上述事例也可從基礎(chǔ)相對(duì)傾斜值上分析建筑物的安全性，利用全部沉降點(diǎn)累積沉降量繪制出各點(diǎn)累積沉降量柱狀圖（如圖3所示）。 

　　圖3 各點(diǎn)累積沉降量柱狀圖 

　　由柱狀圖可以看出建筑物最大沉降在6號(hào)點(diǎn)，其沉降量為16.11mm，最小沉降在4號(hào)點(diǎn)，其沉降量為13.08，最大點(diǎn)和最小點(diǎn)間的差異沉降量為3.03mm。根據(jù)建筑工程行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《建筑變形測(cè)量規(guī)范》，基礎(chǔ)相對(duì)傾斜值α即兩點(diǎn)間差異沉降量與兩點(diǎn)水平距離的比值，即： 

　　式中：α為相對(duì)傾斜值；SA，SB為傾斜段兩端點(diǎn)沉降觀測(cè)點(diǎn)A，B的沉降量（mm）；L為A，B兩點(diǎn)間的水平距離（mm）。根據(jù)高層建筑物整體傾斜α的允許值為0.002～0.003，多層傾斜α的允許值為0.003的規(guī)定：建筑物傾斜值α≤0.002時(shí)，建筑物運(yùn)營正常；當(dāng)α=0.003時(shí)為發(fā)出警報(bào)的臨界點(diǎn)；傾斜達(dá)到明顯可見的程度時(shí)傾斜值大約為0.004；當(dāng)α≥0.008時(shí)建筑物開始遭到破壞。上述實(shí)例根據(jù)觀測(cè)成果計(jì)算得出： 

　　由計(jì)算結(jié)果看出，數(shù)值較小，對(duì)建筑物不會(huì)造成影響。 

　　5、結(jié)語 

　　沉降觀測(cè)在建筑物施工、竣工驗(yàn)收以及竣工后的監(jiān)測(cè)等過程中，具有安全預(yù)報(bào)、科學(xué)評(píng)價(jià)及檢驗(yàn)施工質(zhì)量等的職能。通過現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的反饋信息，可以對(duì)施工過程等問題起到預(yù)報(bào)作用，及時(shí)做出較合理的技術(shù)決策和現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)變決定。 

　　參考文獻(xiàn)： 

　　[1]建筑綜合勘察研究設(shè)計(jì)院（主編）.JGJ8-2007建筑變形測(cè)量規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.