浅谈高层建筑沉降观测中常遇到的问题及其处理

摘要: 为了保证高层建筑物的正常使用寿命和安全，并为高层建筑物施工和运营管理提供可靠的资料及相应的沉降参数，应采用沉降观测方法对高层建筑在施工过程中的沉降量及沉降速率进行监测。本文论述了沉降观测工作中的几个关键环节及数据处理中常遇到的问题，以及处理方法。

关键词:沉降观测；基准点；观测点；问题；处理

1 概述

随着我国经济的快速发展，高层建筑物的建设越来越多。这在客观上提出了如何保证高层建筑施工和使用过程中的安全问题，即高层建筑是否存在均匀沉降，并且这些现象的存在，是否危及高层建筑及其设施的安全使用。为了保证高层建筑物的正常使用寿命和安全，并为高层建筑物施工和运营管理提供可靠的资料及相应的沉降参数，高层建筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。

2 建筑沉降观测方案的制订

《变形测量规范》（JGJ8-2007）(以下简称“规范”)3.0.3条规定：“建筑变形测量工作前，应根据建筑地基基础设计的等级和要求、变形类型、测量目的、任务要求以及测区条件进行施测方案设计，确定变形测量的内容、精度级别、基准点与变形点布设方案、观测周期、仪器设备及检定要求、观测与数据处理方法、提交成果内容等，编写技术设计书或施测方案。” 沉降观测方案的制订要根据实际工程的特点编写，内容充实，要具体、实际、可行。除规范规定的内容外，本人认为还应将监测人员的配备、监测仪器设备及检定要求、作业安全及其他管理制度写进方案中。沉降观测方案是保证施工顺利进行的重要技术文件，因此要根据规范并结合实际工程特点认真编写。

3 高程基准点、沉降观测点的布设

沉降观测所布设的点位，大致可分为基准点、工作基点和沉降观测点。基准点必须坚固稳定，为了对水准点进行相互校核,基准点的数目应当不少于3个，以组成水准网。为保证基准点稳固可靠，基准点应埋设在基岩或压缩性较低的原状土层上；基准点的位置宜靠近观测对象，但必须在建筑物所产生的压力影响范围以外。工作基点可以根据观测的需要进行布设。变形观测点的布设是沉降观测的基础，布设过程中遵循的原则是:从整体到局部，所布点位能够从总体上控制建筑物的沉降特性；先设计后实施，先在图纸上设计，然后再修改、确定；变形观测点的位置宜设在观测数据容易反馈的部位，并能够反映出变形体变形特征。

4 高层建筑沉降观测等级的确定

沉降观测的等级应根据地基基础设计等级确定，一般的高层建筑物地基基础设计普遍在乙级以上，因此采用规范3.0.4二级精度标准就能满足沉降观测的要求。对有特殊要求的高层建筑的沉降观测应以要求的观测精度进行观测，本文不赘述。二级观测精度的要求如下：

（1）测站点高差中误差不大于±0.5mm；

（2）往返测较差及附和或环线闭合差≤1.0 mm（n为测站数）；

（3）使用仪器不低于DS1，i角不大于15"；

（4）使用补偿式自动安平水准仪的补偿误差绝对值不得大于0.2"；

（5）水准尺采用因瓦标尺，其分米分划线误差和米分划线间隔误差（真长与名义长度只差）不大于0.1mm。

5 沉降观测应遵寻的原则

为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，保证各次观测结果与首次观测的结果具有可比性，使所观测的沉降量更真实，沉降观测时需坚持“五定”原则：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；测量用仪器、设备要固定；观测者要固定；每次观测时的环境条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。

6 问题分析及处理

在沉降观测工作中常遇到一些矛盾现象,并从沉降与时间关系曲线上表现出来。对于这些问题,必须分析产生的原因,给以合理的处理和修正。现将在沉降观测工作中常见的几种问题及其处理方法分述如下:

6.1曲线在首次观测后即发生回升现象

现象：在第二次观测时即发现曲线上升,至第三次后,曲线又逐渐下降。

原因：发生此种现象,一般都是由于初测精度不高,而使观测成果存在较大误差所引起的。

措施：如观测周期较短,可将第一次观测成果作废,而采用第二次观测成果作为首测成果。

为避免发生此类现象,首次观测应提高测量精度, 每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定,以资比较，并取观测结果的中数作为变形测量的初始值，确保首次观测成果可靠。

6.2曲线在中间某点突然回升

现象：曲线在中间某点突然回升

原因：多半是因为基准点或观测点被碰动所致，而且只有当基准点被碰动后低于被碰前的标高及观测点被碰后高于被碰前的标高时,才会出现回升的现象的可能。

措施：由于基准点或观测点被碰撞,其外型必有损伤,比较容易发现。如基准点被碰动时,可改用其它基准点来继续观测。并再埋设新基准点,以保证基准点个数不少于三个；如观测点被碰动后已活动(如果采用隐蔽式沉降观测点,则不会发生此现象),则需另行埋设新点；若碰后点位尚牢固,则可继续使用。

但因为标高改变,对这个问题必须进行合理的处理,其办法是:选择结构,荷重及地质等条件都相同的临近另一沉降观测点,取该点在同一期间内的沉降量,作为被碰观测点之沉降量。此法虽不能真正反映被碰观测点的沉降量,但如选择适当,可得到比较接近实际情况的结果。

6.3曲线自某点起渐渐回升

现象：曲线自某点起渐渐回升

这种现象在沉降观测中经常遇到，遇到这种情况要认真分析，确定建筑物实际的变形量。笔者在多年的工作实践中，对这种现象发生的原因及其处理方法进行了一些探索和总结。

曲线合理回升的情况，只在有条件的情况下出现。这些条件主要有以下四个方面：

（1）建筑物本身荷载较小，且荷载稳定。当该建筑物位于其他大型建筑附近，地基被扰动，附近大型建筑在下沉的过程中，对周边建筑的地基产生较大的作用，随着地基的上升，建筑物被相应地“拱起”。

（2）建筑物荷载较小，地基发生回弹。

（3）地基为膨胀土，且土层较厚，恰逢雨季，地下水位升高时，对地基产生向上的应力，地基遇水后发生膨胀，将地表建筑“抬起”。

（4）埋在裙楼上的沉降观测点,由于受主楼的影响,有可能会出现属于正常的渐渐回升现象。

另外需要说明的是，建筑物沉降时不会因为局部微小的下沉就造成另一部分所谓“挑起”。一般情况下，建筑物沉降量很小，一个观测周期内沉降量最多只有几毫米，整个观测期间，总的下沉量一般也不超过20mm，而结构弯曲变形的允许幅度要远大于这个数值，加上有巨大的荷载作用，结构反弹的力度不会超过结构变形的幅度。

根据以上所述，沉降曲线中出现回升的现象是不正常的，其原因一般是基准点下沉所致,如采用建筑物上的基准点,由于建筑物尚未稳定而下沉；或者新埋设的基准点,由于埋设地点不当,时间不长,以致发生下沉现象。基准点是逐渐下沉的,而且沉降量较小,但建筑物初期沉降量较大,即当建筑物沉降量大于基准点沉降量时,曲线不发生回升。到了后期,基准点的下沉幅度超过了建筑物的沉降幅度，掩盖了建筑物正常的下沉量，则曲线就会发生逐渐回升现象。

因此在选择或埋设基准点时,特别是在建筑物上设置基准点时,应保证其点位的稳定性。如已查明确系基准点下沉而使曲线逐渐回升,则应测出基准点的下沉量,以便修正观测点的标高，重绘曲线图。或者,根据基准点之间的高差来判断出最稳定的基准点,以此作为新基准点,将原来下沉的基准点废除。

6.4曲线的波浪起伏现象

现象：曲线在后期呈现波浪起伏现象

原因：是测量误差所致。曲线在前期波浪起伏所以不突出,是因为沉降量大于测量误差之故；但到后期,由于措施建筑物下沉极微或已接近稳定,因此在曲线就出现测量误差比较突出的现象。

措施：处理这种现象时,应根据整个情况进行分析,决定自某点起,将波浪形曲线改为水平线。后期测量宜提高测量精度等级,并适当地延长观测的间隔时间。

6.5曲线中断现象

现象：曲线中断现象

原因:沉降观测点开始是埋设在柱基础面上进行观测,在柱基础二次灌浆时没有埋设新点并进行观测；或者是由于观测点被碰毁,后来设置之观测点绝对标高不一致，而使曲线中断。

措施：为了让中断曲线连接起来,可按照处理曲线在中间某点突然回升现象的办法,估求出未作观测期间的沉降量；并将新设置的沉降点不计其绝对标高，而取其沉降量,一并加在旧沉降点的累计沉降量中去。

7 结束语

沉降观测是检查建筑物特别是高层建筑物,设计是否合理,施工是否保证质量,使用是否安全的一项重要技术监督措施,它是一项测观时间长、精度要求高的测量工作,根据沉降观测的有关要求和实际工作体会,在沉降观测中遇到的问题,应加以分析原因，进行修正和处理，使观测成果真实、合理。