建筑物沉降观测方向精度探测

　　《重庆建筑》(月刊)创刊于2002年，由重庆市建筑科学研究院主办。本刊办刊宗旨：服务山地及西部地区建筑行业，反映重庆及西部地区建筑行业研究、开发及应用新技术、新工艺、新材料是、新设备所取得的成果。读者对象：从事城乡建筑各专业的中、高级科技人员、管理干部，大专院校相关专业的师生及热爱、关心城乡建设事业的广大读者。

　　一般来说，建筑物的沉降主要由两个方面的原因引起的，一是自然条件及其变化，即建筑物地基的工程地质、水文地质、土壤的物理性质、大气温度等。如基础的地质条件不同，有的稳定，有的不稳定，会引起建筑物的不均匀沉降，使其发生倾斜。另一个原因与建筑物的本身有关，即建筑物本身的荷重、建筑物的结构等。

　　建筑物的沉降是地基、基础和上层结构共同作用的结果。沉降观测是其观测的主要内容，通过观测来分析相对沉降是否有差异，以监视建筑物的安全。

　　工程建筑物的变形按其类型分：可以分为静态变形和动态变形。静态变形通常是指变形观测的结果只表示在某一期间内的变形，也就是说，它只是时间的函数;动态变形是指在外力影响下而产生的变形，故它是以外力为函数来表示系统对于时间的变化，其观测结果是表示建筑物在某个时刻的瞬间变形。

　　根据建筑物沉降的性质可分为两类：

　　均匀沉降：当受压软土分布位置和厚度相同，基础作用条件近似时，沉降量虽大，但建筑物不会出现倾斜和裂缝，此种沉降属于均匀沉降，对建筑物的危害不大。

　　不均匀沉降：当基础受压层土质不同、承压性能不同，或由于建筑设计不合理及施工不当等原因都会发生不均匀沉降，轻者建筑物会产生倾斜或裂缝，严重的会造成建筑物的倒塌。

　　沉降观测的精度

　　《建筑物变形测量规程》第3.2.1条规定：“相对沉降、局部地基沉降及膨胀土地基变形等的观测误差，均不应超过允许变形值的1/20”。由于威胁建筑物安全的主要是基础沉降不均匀造成建筑物倾斜或剪断。如果仅作为反映变形值不超过某一允许的数值而确保建筑物的安全的话，采用允许变形值的1/10是可以的。

　　1、按允许变形值求观测中误差：

　　建筑物的允许变形值大多是由设计单位提供的，一般可直接应用。设允许变形值为δ容，观测中误差m=∆容/10的原则。

　　假定某建筑物的高为H=30m，允许倾斜角α=4%。当为了监视建筑物安全时，则顶部容许偏移量按下式计算：

　　倾斜中误差：m倾=δ容•(1/20)•(1/3)=±2mm(根据使用仪器和观测目的)相对位移来说，由于倾斜是沉降和位移共同影响的结果，所以：

　　2、精度指标

　　根据我国工程测量单位的时间经验认为：“沉降量观测的最大误差，应为差异沉降最大容许值的1/10”，而差异沉降最大容许值按下列式计算：

　　式中L----两相邻沉降点的间距

　　沉降量的观测中误差一般掌握在1mm左右

　　例如某12层楼房，两相邻沉降点之间的间距L=8m，则有：

　　差异沉降最大容许值：δ最大=8 ╳(2/1000)=16mm

　　差异沉降最大观测中误差：m限=δ最大 ╳(1/10)=±1.6mm

　　差异沉降量观测中误差：m沉= m限 ╳(1/2)=±0.8mm

　　观测的频率取决于变形值的大小和变形速度以及观测的目的。通常要求观测的次数既能反映出变化的过程，又不能遗漏变化的时刻。

　　关于沉降观测的频率, 《建筑物变形测量规程》(JGJT8—97)规定：沉降观测的周期和观测时间，可按下列要求并结合具体情况确定：

　　建筑物施工阶段的观测，应随施工进度及时进行。一般建筑，可在基础完工后或地下室砌完后开始观测，大型、高层建筑，可在基础垫层或基础底部完成后开始观测。观测次数与间隔时间应视地基与加荷情况而定。民用建筑可每加高1-5层观测一次;工业建筑可按不同施工阶段(如回填基坑、安装柱子和屋架、砌筑墙体、设备安装)分别进行观测。如建筑物均匀增高，应至少在增加荷载的25%。50%、75%和100%时各测一次。施工过程中如暂时停工，在停工时及重新开工时应各观测一次。停工期间，可每隔2-3个月观测一次。

　　规范中说：“民用建筑可每加高1-5层观测一次”，具体操作时到底多少层观测一次，才能真正做到既能反映建筑物的变形情况又能做到最省时省力呢?这就摆在了我们搞具体工程者的面前。而各种文献的说法又各有差异。规范特别强调了“观测次数与间隔时间应视地基与加荷情况而定。”那么我们就有必要探讨“如何做才能做到既能反映建筑物的沉降过程又最省时省力?”首先，让我们来分析建筑物沉降的过程。其过程可大体分为四个阶段。

　　a.施工阶段。此阶段下沉量最大，约占总下沉量的70%左右，年下沉量可达20-70mm。

　　b.下沉速度减缓阶段。年下沉量约为2mm。

　　c.平稳下沉阶段。年下沉量约为1-2mm。

　　d.稳定阶段。

　　通过以上对建筑物下沉过程的分析，我们就可以根据建筑物沉降的规律来确定建筑物沉降观测的频率。在施工阶段，当埋设的观测点稳固后即进行第一次观测，第二次在增加一层或较大荷载(浇灌基础。回填土等)时进行观测。第三次的观测时间要根据第二次的沉降量来定(因沉降量除了与荷载有关外，还与工程性质、地基土质情况有关)，若第二次所测得的沉降量不是很小，则以后就以每增加一层观测一次;若第二次测得的沉降量很小，则第三次就以每增加二层观测一次，若此时沉降量不是很小，则以后就以每增加二层观测一次;如果每增加二层观测一次的沉降量仍很小，以后可以每增加三层观测一次，甚至四层或五层观测一次，具体视沉降量大小而定。如中途停工时间较长，应在停工的前后进行观测。停工期间隔2-3个月观测一次。如在施工过程中遇下列。情况都要进行观测：1)基础附近地面荷载突然增加很大;2)建筑物周围大量积水或暴雨：3)建筑物周围大量挖方等。另外，当建筑物发生大量沉降或严重裂缝时，应及时进行逐日或几天一次的连续观测。竣工后，按沉降速度参照表所列观测周期观测，直到每日沉降量≤0.01mm为止。这样做，我们既能做到尽量省时省力，又能恰到好处地反映建筑物的沉降过程。

　　五、结束语

　　城市中高层建筑物的沉降观测，从沉降观测的组织工作,到布网方案的设计,到网点的布设,在到仪器选择,外业采集数据,及内业数据的处理，都是沉降观测工作中很重要的环节，本文讨论的沉降观测的精度和沉降观测的频率对于制定沉降观测系统更是非常重要的。

　　参考文献一览表

　　1、北京测绘处编：<<城市建设工程测量>>,测绘出版社,1981年

　　2、(苏)B.H 甘申等：<<建筑物垂直位移的观测和水准标石稳定性分析>>,测绘出版社,1986年

　　3、李青岳等：<<工程测量学>>,测绘出版社,1995年

　　4、<<建筑变形测量规范>>，中国建筑工业出版社，1998

　　5、<<工程测量规范>>，中国计划出版社，2001年