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1、高层建筑沉降观测与数据分析 白力改 刘益良 吴小芳 李宗杰 北华航天工业学院建筑工程系 摘 要： 为确保高层建筑物的安全性和正常使用寿命, 避免因建筑物发生沉降造成主体结构的破坏或出现影响结构使用功能的裂缝, 在施工过程中必须对高层建筑物进行沉降观测。本文以某小区的高层建筑物为实例, 首先介绍了进行沉降观测时基准点和观测点的基本布设方案与原则, 其次讲述了进行沉降观测的施测精度和方法, 最后对其观测的成果进行了数据的处理与分析。关键词： 高层建筑; 沉降观测; 数据处理; 作者简介：白力改 (1984-) , 女, 硕士, 讲师, 从事工程测量与遥感应用的研究工作。收稿日期：2017-04-2
2、7Settlement Observation and Data Analyses of High-Rise BuildingsBai Ligai Liu Yiliang Wu Xiaofang Li Zongjie Construction Engineering Department, North China Institute of Aerospace Engineering; Abstract： In order to ensure the normal service life and safety of high-rise buildings and avoid the destr
3、uction of the main structure or the cracks due to settlement, it is necessary to observe the settlement during the construction of the building. Based on a high-rise residential building project, this paper first introduced the layout and design principles of settlement datum point and the observati
4、on point, and then analyzed settlement observation methods and measurement accuracy and finally did data processing and analysis.Keyword： high-rise buildings; settlement observation; data processing; Received： 2017-04-270 引言随着现代社会文明的不断进步, 经济水平的快速发展, 现代建筑施工设计技术水平不断提高, 以后高层建筑物和超高层建筑物会越来越多1-3。由于建筑物施工层数
5、的增加, 荷载的不断增加, 在地基基础和上部结构的共同作用之下, 建筑物可能会发生不均匀的沉降, 使建筑物本身出现倾斜和裂缝, 从而使建筑物正常的使用受到影响, 严重的甚至危及建筑物的安全4-5。为了确保建筑物的正常使用寿命和安全性, 为今后建筑施工设计提供可靠的沉降数据和资料, 在建筑物进行施工过程中和投产使用后进行沉降观测具有非常重要的意义6。1 沉降观测方法及实施1.1 工程概况与技术依据(1) 项目概况。本项目为在建建筑物, 位于固安县东方街南侧, 永盛路西侧。该构筑物为 18 层的高层建筑, 结构为框架剪力墙结构, 桩基基础地基类型。为确保建筑物施工的正常进行和使用的安全, 根据建筑
6、设计要求和国家相关规范, 需要对该建筑进行沉降监测。(2) 技术依据。本项目主要依据以下行业规范规程:JGJ8-2007建筑变形测量规范、GB50026-2007工程测量规范和 GB/T12897-2006国家一、二等水准测量规范。1.2 布点方案依据上述建筑变形测量规范的相关规范要求和现场的施工情况, 我们在施工现场的周围埋设了 J01、J02、J03 共 3 个基准点, 由这 3 个基准点组成较高精度的水准网作为进行沉降观测的高程控制网, 其系统采用独立高程系统。该建筑物沉降观测共布设了 6 个观测点, 均采用外漏式, 对各个观测点都埋设了专用沉降标志, 沉降标志一般设置在建筑物正负零上方
7、 20cm-30cm 处, 伸出墙外 10cm-15cm, 沉降点布置图见图 1。图 1 沉降观测点布置图 下载原图1.3 沉降观测要求(1) 仪器设备。依据进行沉降监测的精度要求, 为了在施工过程中随时观察构筑物的沉降情况, 根据观测规范要求其误差不超过变形值的 1/10-1/20, 因此进行沉降观测应使用精密的水准仪 (此次使用美国天宝 trimble dini03 型的电子水准仪) , 水准尺采用铟合金尺。(2) 观测周期。根据工程需要, 从楼房施工到正负零的位置开始进行观测, 后按每二层观测一次直至进入稳定期。(3) 沉降观测精度。依据行业建筑变形测量规范相关的要求, 在构筑物施工过程
8、中, 进行沉降监测和水准观测的技术等级要求见下列表 1 和表 2。表 1 沉降监测网的技术要求 下载原表 表 2 水准观测的主要技术要求 下载原表 1.4 观测的实施(1) 建立固定的观测路线。按照该建筑物附近设计的水准基准控制网, 参考设计图纸的沉降监测点布置图和埋设沉降观测点的要求, 确定沉降观测点的具体位置7-8。设计水准基准点和沉降观测点的测量路线, 并且对水准基点和沉降点一一编号, 在测站点和转折点做好标记, 以方便下一次测量使用, 这样就建立了固定的沉降观测路线。(2) 进行沉降观测。埋设的观测点稳定后必须及时观测, 第一次应从设计建筑物纵横线上的基础沉降点开始, 如果发现观测点稳
9、定性较好, 开始首次观测9-10。通常初次观测的沉降点高程可作为以后各次观测的基准, 对其精度要求很高, 所以我们把同期两次观测结果进行处理来确定观测点的首次高程。依据闭合水准线路精度要求, 由基准点和沉降观测点组成的闭合水准路线的闭合差若是不超过容许值的一半时, 我们认为观测的高差中误差符合测量的规范要求。2 沉降数据处理与分析对该建筑物从 2015 年 9 月 10 日到 2016 年 7 月 25 日进行沉降观测。在观测过程中, 为保证数据的准确无误, 我们按照计划对三个基准点 J01、J02、J03 进行了 5 次复测, 以判断基准点是否稳定。结果显示着 5 次测量闭合差的最大值为 0
10、.62mm, 满足规范设计要求的 (n 为测站数) 限差值, 可以作为以后每次观测的基准起算点。在沉降观测中, 沉降观测闭合差的最大值是 1.13mm, 满足规范要求的(n 为测站数) 限差值, 满足依据的建筑变形测量规范的要求。由沉降观测数据的计算可以得出:该建筑物发生最大沉降的是 4 号观测点 (东北角) , 其最大沉降量达到 26.80mm, 1 号观测点 (西南角) 发生沉降最小, 其累计沉降量为 12.15mm, 最近一期的最大沉降发生速率为 9.12mm/100d, 平均沉降速率为 6.62mm/100d。该建筑发生的沉降最大差异为 1 号点与 2 号点之间, 其出现的沉降差异量为
11、 6.87mm, 这两点相距约为 24.11m, 发生的局部倾斜值为0.28, 满足规范要求的 2-3的限差值。从沉降曲线图上看, 时间和沉降量组成的曲线并不是一直下滑, 中间有可能发生起伏现象, 如果发现第二次的沉降曲线呈上升趋势, 以后每次又逐渐下降趋势, 很可能是第一次沉降观测精度太低。如果上升幅度超过 5mm, 则第一次观测结果作废。反之上升幅度小于 5mm, 调整第一次与第二次标高使其一致。如果在曲线上某点突然上升, 很可能是基准点和观测点被移动了, 若移动后高于移动前, 我们取最临近沉降点的同期沉降量作为该沉降观测点的沉降量。3 结语根据行业建筑变形测量规范的要求, 对一般性的高层
12、建筑物进行沉降观测, 如果最后发生沉降的速率在 0.01-0.04mm/d 间, 我们则认为该建筑物已处于沉降稳定阶段, 其具体的取值应依据每个地区的土力地基的压缩性确定。该沉降观测数据显示该建筑物还未达到稳定要求, 但沉降值比较均匀, 沉降速率比较平稳, 随着装修工程的结束, 沉降量应会进一步减小。通过对高层建筑物进行系统的、长期的、全面的沉降监测, 可以预测该建筑物发生的沉降趋势, 然后及时的把建筑物的沉降情况反应到有关主管部门, 这对于指导施工建设、保证桩基高层建筑物在施工过程中和投入运营后的安全, 具有至关重要的意义。参考文献1葛永丰, 雷金喜.高层建筑施工中沉降观测技术的应用J.宁夏
13、工程技术, 2003, 2 (4) :371-373. 2葛传增, 郭长润.浅析高层建筑施工沉降观测的技术方法J.科技创新与应用, 2012 (9) :46-47. 3韩正, 杜海霞, 龙飞.高层建筑沉降观测及其数据分析J.城市勘测, 2009 (1) :108-110. 4张志刚.高层建筑施工中沉降观测技术J.科技创新与应用, 2016 (30) :256. 5王雷, 曹京波.高层建筑沉降观测与数据分析J.资源信息与工程, 2016, 31 (2) :164-165. 6王丽萍, 赵智飞.高层建筑沉降观测技术的实际应用J.四川建材, 2011, 37 (5) :86-87. 7王志城, 汤江龙.高层建筑沉降观测实例及数据分析J.地理空间信息, 2012, 10 (3) :153-156. 8杨君.高层建筑物沉降观测技术方案设计及其变形分析J.能源地矿, 2014 (1) :114-115. 9齐海龙.高层建筑物沉降观测技术应用D.北京:中国地质大学, 2013:1-7. 10钟晓霞, 许武成, 刘承栩.高层建筑沉降观测技术及数据分析探讨J.科学视界, 195-196.
