劉全

【摘 要】在高層建筑施工及使用過程必須進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，本文結(jié)合工程實(shí)例，針對(duì)高層建筑沉降監(jiān)測(cè)具體施工方案，系統(tǒng)分析高層建筑沉降監(jiān)測(cè)操作流程，提出監(jiān)測(cè)控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

【關(guān)鍵詞】高層建筑；沉降監(jiān)測(cè)；關(guān)鍵環(huán)節(jié)；控制

0 引言

建筑物尤其高層建筑施工過程中，會(huì)對(duì)周圍的土體及建筑物本身產(chǎn)生一定的影響。由于地質(zhì)條件、荷載條件、材料性質(zhì)、施工條件和外界其它因素的復(fù)雜影響，很難單純從理論上預(yù)測(cè)工程中可能發(fā)生的問題，而且理論預(yù)測(cè)值也不可能準(zhǔn)確地反映工程沉降變形的各種變化。因此在理論指導(dǎo)下進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工程變形監(jiān)測(cè)十分必要，即在荷載增加施工過程期間，周期性對(duì)高層建筑物進(jìn)行觀測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)成果相應(yīng)地及時(shí)調(diào)整施工速率及采取相應(yīng)的措施，確保建筑施工及正常使用安全。下面以實(shí)例來分析高層建筑沉降監(jiān)測(cè)流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制。

1 工程概況

圖書館樓群工程位于某大學(xué)校園內(nèi)，平面布置呈八字形交叉，地下1層，地上13層，采用鋼筋混凝土框筒結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為機(jī)械旋挖灌注樁。項(xiàng)目用地面積29570 平方米，總建筑面積53393平方米，占地面積8427 平方米。設(shè)計(jì)要求進(jìn)行沉降觀測(cè)，在建筑物的角點(diǎn)及其他關(guān)鍵部位設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，施工階段及后續(xù)使用階段均需嚴(yán)格監(jiān)測(cè)。工程擬建場(chǎng)地為崗地地貌，屬坡沖積成因。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，場(chǎng)地一定范圍內(nèi)無活動(dòng)性斷裂帶通過，勘察結(jié)果也未發(fā)現(xiàn)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的跡象。

2 沉降監(jiān)測(cè)一般流程

2.1 現(xiàn)場(chǎng)踏勘，收集資料

監(jiān)測(cè)人員實(shí)地察看場(chǎng)地地形地貌，地質(zhì)及水文條件，周邊基礎(chǔ)設(shè)施和地下管線等狀況；聯(lián)系工程施工項(xiàng)目部，收集施工圖，地質(zhì)勘察報(bào)告，周邊建筑物、構(gòu)筑物、地下管線等分布圖；更新測(cè)量技術(shù)規(guī)范，收集當(dāng)?shù)貧庀筚Y料和其他相關(guān)工程資料。

2.2 制定監(jiān)測(cè)方案

建立監(jiān)測(cè)小組，由具備豐富施工監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員，根據(jù)工程特點(diǎn)、場(chǎng)地地質(zhì)水文條件，制定監(jiān)測(cè)技術(shù)方案，監(jiān)測(cè)方案應(yīng)提出針對(duì)性強(qiáng)的監(jiān)測(cè)計(jì)劃、質(zhì)量保證措施，并報(bào)相關(guān)單位認(rèn)可。

2.3 展開前期準(zhǔn)備工作，設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)、校驗(yàn)設(shè)備、儀器

2.3.1 基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)。通常在監(jiān)測(cè)范圍外布設(shè)多個(gè)穩(wěn)定可靠的標(biāo)志作為基準(zhǔn)點(diǎn)；為了方便觀測(cè)，在待測(cè)工程附近選取地質(zhì)條件良好、易于長(zhǎng)期保存的地方布設(shè)1-2個(gè)工作基點(diǎn)；在建筑物上合理布設(shè)若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以精確觀測(cè)建筑物的沉降情況。

2.3.2 從可靠性、通用性、經(jīng)濟(jì)性、測(cè)量原理、精度和量程等方面綜合考慮選擇監(jiān)測(cè)儀器；監(jiān)測(cè)儀器和元件在使用前進(jìn)行檢定和調(diào)試；指定專人做好監(jiān)測(cè)儀器和元件的保管和管理工作。

2.4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)和設(shè)備、儀器、元件驗(yàn)收

由監(jiān)測(cè)小組負(fù)責(zé)人組織相關(guān)技術(shù)人員全面核對(duì)驗(yàn)收，不合格者必須加固、調(diào)整、更換。

2.5 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)小組按監(jiān)測(cè)方案及時(shí)進(jìn)行點(diǎn)位測(cè)量、記錄，重點(diǎn)記載施工進(jìn)度、荷載量變動(dòng)等各種影響沉降變化和異常的情況。

2.6 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的計(jì)算、整理、分析及報(bào)表反饋

對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)整理，計(jì)算觀測(cè)點(diǎn)的沉降量、沉降差和沉降速度；監(jiān)測(cè)工作應(yīng)分階段、分工序?qū)y(cè)量結(jié)果進(jìn)行總結(jié)和分析反饋。

3 沉降監(jiān)測(cè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制

為了準(zhǔn)確實(shí)時(shí)掌握施工過程中建筑物變形發(fā)展?fàn)顟B(tài)以及周圍相關(guān)設(shè)施變形情況，除了全面遵循沉降監(jiān)測(cè)操作流程，還需事先分析監(jiān)測(cè)流程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并對(duì)其中關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，包括點(diǎn)位的布設(shè)，觀測(cè)精度的確定，周期與頻次的選擇、監(jiān)測(cè)小組建構(gòu)等。以下是工程監(jiān)測(cè)小組針對(duì)某圖書館樓群沉降監(jiān)測(cè)擬定的關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)。

3.1 點(diǎn)位布設(shè)

按照測(cè)量規(guī)范與設(shè)計(jì)要求，結(jié)合工程總平面圖、周邊場(chǎng)地情況，合理布置水準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)。

3.1.1 水準(zhǔn)基點(diǎn)布設(shè)

在監(jiān)測(cè)范圍外布設(shè)3個(gè)穩(wěn)定可靠的標(biāo)志作為基準(zhǔn)點(diǎn)。為了方便觀測(cè)，在圖書館工程附近選取地質(zhì)條件良好、易于長(zhǎng)期保存的地方布設(shè)兩個(gè)工作基點(diǎn)。上述5基準(zhǔn)點(diǎn)組成閉合環(huán)高程路線控制網(wǎng)，觀測(cè)點(diǎn)與所聯(lián)測(cè)的控制點(diǎn)組成擴(kuò)展網(wǎng)，控制網(wǎng)點(diǎn)要求如下：

1）鑒于該工程工期較長(zhǎng)，沉降觀測(cè)持續(xù)約3年左右，為便于沉降觀測(cè)的順利實(shí)施，必須設(shè)立穩(wěn)固可靠的沉降觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件及周邊地形環(huán)境，在遠(yuǎn)離該工程變形影響區(qū)域的地方埋設(shè)3個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)石于強(qiáng)風(fēng)化基巖層上，采用現(xiàn)澆混凝土基座。

2）工作基點(diǎn)埋設(shè)在穩(wěn)定基巖層上，工作基點(diǎn)布設(shè)位置根據(jù)構(gòu)網(wǎng)合理確定。

3）水準(zhǔn)點(diǎn)完全避開城市交通干道、地下管線、松軟填土區(qū)、校園內(nèi)山體滑坡地段等不穩(wěn)定、干擾區(qū)域。

4）基準(zhǔn)點(diǎn)形成一條閉合水準(zhǔn)線路，基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)水準(zhǔn)路線長(zhǎng)約2公里，按照《建筑物工程測(cè)量規(guī)范》垂直沉降監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)主要技術(shù)要求進(jìn)行觀測(cè)。為檢測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性，每隔1個(gè)月對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)、聯(lián)測(cè)，確保測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

3.1.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布設(shè)

建筑物上布設(shè)31個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以觀測(cè)建筑物的下沉情況。建筑物垂直沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在建筑物的四角、中點(diǎn)，沿周邊布設(shè)間距15m。監(jiān)測(cè)點(diǎn)直接用電錘在建筑物外側(cè)墻體上打洞，并將L型沉降標(biāo)打入，并在孔內(nèi)注入環(huán)氧樹脂膠，確保沉降標(biāo)的穩(wěn)定牢固。沉降觀測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)特別注意保證在點(diǎn)上垂直置尺和良好的通視條件。

3.1.3 點(diǎn)號(hào)編序

選取圖書館周圍影響源之外環(huán)校西路上，工學(xué)院教學(xué)樓、學(xué)術(shù)交流中心與教工宿舍墻角處，布設(shè)3個(gè)為基準(zhǔn)點(diǎn)（BM1-BM3），在圖書館附近選擇便于觀測(cè)的點(diǎn)作為工作基點(diǎn)（BM4-BM5），前后視線通暢，便于觀測(cè)。在建筑物布設(shè)了34個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，具體點(diǎn)位布設(shè)位置見圖1。

圖1 圖書館樓群工程沉降觀測(cè)點(diǎn)位布設(shè)示意圖

3.1.4 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位保護(hù)

教育提醒全體施工人員，保護(hù)好工作基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)，使之容易進(jìn)入和通視，防止點(diǎn)位受到機(jī)械和人為的破壞，如有破壞則及時(shí)補(bǔ)救，并詳細(xì)作出記錄備查。

3.2 變形觀測(cè)的精度

觀測(cè)的精度直接影響工程建筑物的變形觀測(cè)結(jié)果。通常變形觀測(cè)的精度由工程建筑物允許變形值的大小和觀測(cè)目的決定，按《建筑變形測(cè)量規(guī)范》JGJ8-2007執(zhí)行，觀測(cè)的中誤差應(yīng)小于允許變形值的1/20-1/10。設(shè)計(jì)要求圖書館樓群工程變形測(cè)量等級(jí)為二級(jí)精度；主要技術(shù)指標(biāo)：每站高差中誤差±0.5mm，相鄰基準(zhǔn)點(diǎn)高差中誤差±0.3mm。

3.3 監(jiān)測(cè)時(shí)間與頻次

沉降觀測(cè)的時(shí)間和次數(shù)，應(yīng)根據(jù)工程性質(zhì)、工程進(jìn)度、地基土質(zhì)情況及基礎(chǔ)荷重增加情況等決定。該工程擬定沉降觀測(cè)次數(shù)和需重點(diǎn)關(guān)注的時(shí)間節(jié)點(diǎn)與頻率：

1）建筑施工階段：隨施工進(jìn)度進(jìn)行，每施工完成一層觀測(cè)一次約13次。

2）主體封頂至使用階段，每一季1次（約4次）；第兩年每半年1次，第3年每半年1次直至沉降穩(wěn)定（一般連續(xù)二次半年沉降量不超過2MM為止）。沉降穩(wěn)定應(yīng)由沉降量與時(shí)間關(guān)系曲線判定，當(dāng)最后100天的沉降速率小于0.01-0.04mm/d，可認(rèn)為是已進(jìn)入穩(wěn)定階段。觀測(cè)總周期約為3年計(jì)21次。

3）較大荷載增加前后（如澆灌混凝土、基坑回填等），立即進(jìn)行逐日或2-3天一次的連續(xù)觀測(cè)。

4）工程所在地為長(zhǎng)江下游，上半年降雨頻繁，降雨強(qiáng)度大，給監(jiān)測(cè)工作帶來一定的困難，因此特別加強(qiáng)一些雨季施工的如基礎(chǔ)工程監(jiān)測(cè)頻率。

3.4 監(jiān)測(cè)小組建構(gòu)

成立5人監(jiān)測(cè)組，由1名工程師、2名助工和2名普工組成；其中一名工程師任項(xiàng)目經(jīng)理，對(duì)測(cè)量組織、成果分析等全權(quán)負(fù)責(zé)。技術(shù)人員經(jīng)過專業(yè)學(xué)習(xí)，能熟練掌握儀器的操作規(guī)程，熟悉測(cè)量理論，職責(zé)分工明確（固定崗位）：測(cè)量人員負(fù)責(zé)沉降觀測(cè)的全過程；記錄人員負(fù)責(zé)觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄及資料的整理；跑尺人員負(fù)責(zé)立水準(zhǔn)尺。監(jiān)測(cè)技術(shù)人員按監(jiān)測(cè)方案認(rèn)真組織實(shí)施，并與其它環(huán)節(jié)緊密配合。

4 結(jié)論與啟示

高層建筑從施工到使用都必須進(jìn)行變形觀測(cè)，從應(yīng)用的角度考慮，應(yīng)區(qū)分不同工程狀況，對(duì)沉降監(jiān)測(cè)進(jìn)行關(guān)鍵環(huán)節(jié)控制。在前述圖書館樓群沉降監(jiān)測(cè)過程中，監(jiān)測(cè)小組制定周密的監(jiān)測(cè)技術(shù)方案，按照沉降觀測(cè)“五定”原則，結(jié)合施工條件，地質(zhì)情況，建筑物的結(jié)構(gòu)形狀等因素，通過對(duì)監(jiān)測(cè)方案關(guān)鍵環(huán)節(jié)質(zhì)量的控制，減少數(shù)據(jù)中的粗差（誤差），確保了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，有效節(jié)省了部分人力物力投入，順利實(shí)現(xiàn)工程沉降監(jiān)測(cè)目的。

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