高层建筑施工中沉降观测技术的应用

高层建筑施工中沉降观测技术的应用
陈建华
随着土地资源日渐减少，勘察设计和建筑施工的技术水平不断提高，高层建筑物越来越多。为了保证高层建筑物的安全性，为今后的设计提供可靠的沉降参数，就必须进行高层建筑物沉降参数的观测，以免施工中出现不均匀沉降，造成主体结构的破坏。
1.沉降观测的基本要求
1.1仪器设备的要求
根据沉降观测精度的高要求，为了精确反映建筑物在不断加荷的沉降情况，规定测量误差小于变形值的l/10一1/20，沉降观测使用的精密水准仪为Sl或S05级，水准尺最好使用受温差变化影响较小的高精度铟合金水准尺，在使用一般塔尺时尽量使用第一段标尺。
1.2人员素质的要求
必须接受专业学习和技能培训，熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论，能够针对不同的工程特点和具体情况采用不同的观测方法和观测程序，对实施过程中出现的问题能够分析原因，运用误差理论进行平差计算，做到按时、快速和精确地完成观测任务。
1.3观测时间的要求
建筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件，特别是首次观测必须按时进行，否则沉降观测得不到原始数据，整个观测没有完整含义。其他各阶段的复测，根据工程进展情况必须定时进行，不得漏测或补测，只有这样才能得到准确的沉降情况或规律。相邻两次时间的间隔称为一个观测周期，高层建筑物的沉降观测可按一定的时间段(如：次/30天)为一个观测周期，也可按建筑物加荷的情况每升高一层或数层为一个观测周期，无论采取哪种方式都必须按施测方案中规定的观测周期准时进行。
1.4观测地点的要求
为了能够准确反映建筑物的沉降情况，沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征和便于观测的位置上。在建筑物上设置沉降观测点的纵横向要对称，相邻点的间距以l5—30米为宜且均匀地分布在建筑物的周围。通常情况下建筑物设计图纸上有专门的沉降观测点布置图，埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求，特别是装修阶段因墙柱饰面施工而破坏观测点，使之不能连续观测而失去观测意义。
1.5沉降观测的原则
坚持：
（1）沉降观测的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点要稳定。
（2）所用仪器和设备要稳定。
（3）观测人员要稳定。
（4）观测的环境条件要稳定。
（5）观测路线、镜位、程序和方法要固定。
只有这样，才能在客观上尽量减少观测误差，使测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测结果的可比性一致，使所观测的沉降量更加真实。
1.6沉降观测的准则
（1）熟悉仪器和设备正确的操作方法与观测程序。
（2）在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时让计量单位鉴定。
（3）连续使用3—6个月的仪器和设备，必须重新进行检校。
（4）在观测过程中，操作人员要认真仔细、相互配合和协调一致，做到步步有校核。
1.7观测精度的要求
根据建筑物的特性和建设和设计单位的要求选择沉降观测精度的等级。在没有特殊要求情况下，一般性的高层建构筑物在施工过程中，采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求。各项观测指标要求如下：
(1)前后视距：≤30m；
(2)前后视距差：≤l0m；
(3)前后视距累积差：≤3.0m；
(4)沉降观测点相对于后视点的高差容差：≤1.0mm；
(5)水准仪的精度不低于N2级别。
1.8观测成果的整理
原始数据要真实可靠，记录要符合测量的规范，依据正确，步步校核，在结果有效的原则下进行成果计算。
2.沉降观测的实施步骤
2.1建立水准控制网
根据工程的特点和布局、现场的环境和条件制订测量的施测方案，同时依据布网原则建立水准控制网。要求：
(1)一般高层建筑物周围要布置三个以上水准点，水准点的间距不大于100米。
(2)在场区内任何地方架设仪器至少后视到两个水准点，并且场区内各水准点构成闭合图形，以便闭合检校。
(3)各水准点要设在建筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外，水准点的埋深要符合二等水准测量的要求大于15米。
2.2固定观测路线
由场区水准控制点和观测埋设点来确定控制点与观测点之间的固定路线，在架设仪器的站点与转点处作好标记桩，保证每次观测均沿统一路线。
2.3进行沉降观测
根据施测方案确定观测周期。如：一层或多层地下结构的高层建筑物。从基础开始，在基础的纵横轴线上埋设和稳固首次沉降观测点，高程值是今后各次观测的基础，精度要求高，一般使用N2或N3级精密水准仪，每个观测点的首次高程应在同期观测两次后决定；每升高一层，临时观测点也上移一层并进行观测，直到±000，再按规定埋设永久观测点，设于±500mm；每施工一层复测一次，直至竣工。
2.4确定沉降量
将各次观测记录整理检查无误后，进行平差计算，求出各次每个观测点的高程值，确定沉降量。
2.5统计表汇总
(1)根据各观测的周期平差计算出沉降量，列统计表进行汇总。
(2)绘制各观测点的下沉曲线。横坐标为时间坐标，纵坐标上半部为荷载值，下半部为各沉降观测周期的沉降量。
(3)根据沉降量统计表和沉降曲线图，我们可以预测建筑物的沉降趋势。
2.6注意事项
(1)严格按测量规范的要求施测。
(2)前后视观测最好用同一水平尺。
(3)各次观测必须按照固定的观测路线进行。
(4)观测时要避免阳光直射，且各观测环境基本一致。
(5)成像清晰和稳定时再读数。
(6)随时观测，随时检核计算，观测时要一气呵成。
(7)在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动。
(8)将各次所观测沉降情况及时反馈有关部门，当建筑物每天连续沉降量超过1㎜时应停止施工，会同有关部门采取应急措施。
3.问题的探讨
3.1确定建筑物沉降观测精度的合理性
在施工过程中现行规范对施工单位沉降观测的要求不明朗，施工单位在建筑物沉降观测精度上随意性大，精度不准确，直接影响观测的结果。沉降观测精度的选择，不能太高，也不能太低，要合理适宜，适合工程特性的需要，在保证观测结果准确的前提下不造成无谓的浪费。高层建筑的首次观测，±000以上的部分精密仪器和设备可采用二等水准以上的测量方法，也可采用放大倍数较大的S2或s3水准仪进行观测，同样可测出较为理想的结果。
3.2分析沉降量与时间的关系曲线
在沉降观测过程中，沉降量与时间的关系曲线不是光滑的，而是起伏的。这要进行分析和修正：
（1）第二次观测回升，以后各次观测逐渐下降，可能是首次观测精度过低。若回升超过5mm时，第一次观测作废；若回升5mm内，第二次与第一次调整标高一致。
（2）曲线在某点突然回升。原因：水准点或观测点被碰动，水准点碰后标高低于碰前，观测点碰后标高高于碰前。措施：取相邻另一观测点的相同期间的沉降量作为被碰观测点的沉降量。
（3）曲线在某点渐渐回升。原因：水准点下沉所致。措施：同高级水准点符合，确定水准点下沉量。