羅光明

（廣東省建筑材料研究院有限公司）

建筑物在荷載作用下產(chǎn)生的豎向變形就是沉降，主要是由于地基土的承載力不夠，在上部荷載作用下其體積壓縮變形繼而引起建筑物的基礎(chǔ)下沉。當(dāng)基礎(chǔ)下沉過(guò)大或相鄰基礎(chǔ)間存在不均勻沉降，則會(huì)導(dǎo)致上部結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)明顯的變形或開(kāi)裂現(xiàn)象，嚴(yán)重的會(huì)危及主體結(jié)構(gòu)的安全。

當(dāng)今城市建設(shè)飛速發(fā)展，眾多高層、超高層建筑拔地而起，在這些高層建筑物的整個(gè)施工過(guò)程中運(yùn)用沉降觀測(cè)加強(qiáng)過(guò)程監(jiān)控，及時(shí)為施工單位提供詳盡的沉降資料，指導(dǎo)合理地施工工序，預(yù)防在施工過(guò)程中出現(xiàn)不均勻沉降，避免因基礎(chǔ)不均勻沉降造成主體結(jié)構(gòu)的破壞，并為以后該地區(qū)的勘察設(shè)計(jì)施工提供可靠的資料及相應(yīng)的沉降參數(shù)。這些因素使高層建筑沉降觀測(cè)的必要性顯得愈加重要。下面詳細(xì)介紹如何做好沉降觀測(cè)。

1 儀器設(shè)備名稱及操作程序

1.1 自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀、銦鋼尺、尺墊

1.2 主要技術(shù)性能

⑴主要測(cè)量參數(shù)：垂直方向的變形或相對(duì)高程。

⑵測(cè)量精度：0.7mm/km。

1.3 觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)原則

⑴布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)、形狀和場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，并應(yīng)顧及施工及建成后的使用方便，用沖擊鉆鉆￠16mm 的孔，將沉降觀測(cè)點(diǎn)按要求埋入孔中，并固定好，按圖紙或觀測(cè)路線做好編號(hào)。

⑵測(cè)點(diǎn)位應(yīng)易于保存，標(biāo)志應(yīng)穩(wěn)固美觀。地面沉降觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)完成后，測(cè)點(diǎn)周邊要用水泥砂砌好，圍住測(cè)點(diǎn)；建筑物沉降觀測(cè)點(diǎn)周邊要加鐵皮盒子，并固定好包著觀測(cè)點(diǎn)。

圖1 沉降觀測(cè)點(diǎn)大樣

1.4 使用前的檢查要點(diǎn)

⑴檢查儀器是否有檢定合格（準(zhǔn)用）標(biāo)志，是否在檢定周期的有效范圍之內(nèi)。

⑵觀測(cè)前要對(duì)所用儀器的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行自檢。

1.5 操作程序

⑴安置儀器：按照預(yù)定的測(cè)量路線，在預(yù)定測(cè)站上利用三角架的伸縮螺旋，調(diào)節(jié)腳架腿的伸縮長(zhǎng)度，在測(cè)站上穩(wěn)固的張開(kāi)三腳架，使架頭高度適中、大致水平，用中心連接螺旋將儀器固定在架頭上，檢查、調(diào)節(jié)腳螺旋的高度，高度適中，不要過(guò)高或過(guò)低，移動(dòng)或踩實(shí)架腿，使圓水準(zhǔn)器氣泡不緊靠圓水準(zhǔn)器的內(nèi)壁。

⑵整平儀器：轉(zhuǎn)動(dòng)腳螺旋使圓水準(zhǔn)氣泡居中，調(diào)平儀器。

⑶調(diào)焦與照準(zhǔn)：將望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)向明亮的背景，旋轉(zhuǎn)目鏡調(diào)焦螺旋，把十字絲像調(diào)到最清晰的位置，通過(guò)望遠(yuǎn)鏡筒上方的照門、準(zhǔn)星瞄準(zhǔn)目標(biāo)，旋轉(zhuǎn)物鏡調(diào)焦螺旋，把目標(biāo)像也調(diào)到最清晰；旋轉(zhuǎn)微動(dòng)螺旋，將十字絲中心對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)（前視），讀取并記錄十字絲的中絲對(duì)準(zhǔn)的測(cè)尺基本分劃數(shù)值，旋轉(zhuǎn)微動(dòng)螺旋，讀取并記錄十字絲的中絲對(duì)準(zhǔn)的測(cè)尺輔助分劃數(shù)值，計(jì)算基本分劃、輔助分劃與K 常數(shù)讀數(shù)較差，如果超限，按照以上方法重新讀數(shù)。

⑷后視另一個(gè)目標(biāo)，按照⑶的步驟讀取并另一個(gè)目標(biāo)的測(cè)尺數(shù)值。

⑸將儀器移至下一個(gè)測(cè)站，按照1.5.1～1.5.3 的步驟進(jìn)行測(cè)量，直至測(cè)完預(yù)定的測(cè)量路線。

1.6 數(shù)據(jù)處理

⑴每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)埋入后，應(yīng)測(cè)出穩(wěn)定的初始值，一般測(cè)2～3 次，取得穩(wěn)定的初始值。以后每次測(cè)試值與初始值之差即為該點(diǎn)的沉降值△h。

根據(jù)△h=h測(cè)－h(huán)初。△h 值與時(shí)間t 值，可繪出沉降量隨時(shí)間的變化曲線。

⑵在室內(nèi)計(jì)算各測(cè)點(diǎn)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)高程，進(jìn)行測(cè)站精密平差及各種誤差分析。

每次測(cè)量計(jì)算基本分劃、輔助分劃與K 常數(shù)讀數(shù)較差，如果超限，按照以上方法重新讀數(shù)，計(jì)算各測(cè)點(diǎn)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)高程，進(jìn)行測(cè)站精密平差及各種誤差分析。每次觀測(cè)后，在進(jìn)行平差計(jì)算之前，對(duì)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行必要的驗(yàn)算，主要是驗(yàn)證測(cè)站高差中數(shù)中誤差是否符合規(guī)定的限差（≤±0.5mm）要求。測(cè)站高差全中誤差和高差偶然中誤差計(jì)算采用以下方式：

式中，

W——附合或環(huán)線閉合差（mm）；

L——計(jì)算各W 時(shí)，相應(yīng)的路線長(zhǎng)度（km）；

N——水準(zhǔn)環(huán)數(shù)。

式中，

n——測(cè)段數(shù)；

△——測(cè)段往返高差不符值；

n——測(cè)段數(shù)。

1.7 使用中的注意事項(xiàng)

⑴首次測(cè)量應(yīng)重復(fù)觀測(cè)2～3 次，用水準(zhǔn)儀做二等水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)，前后視距的距離差≤1.0m，前后視距的距離較差累計(jì)≤3.0m，視線離地面高度≥0.5m，基、輔分劃或紅、黑面讀數(shù)較差≤0.5mm，基、輔分劃或紅、黑面所測(cè)高差較差兩次高差≤0.7mm，取中數(shù)作為測(cè)量的起始數(shù)據(jù)。

⑵消除視差，視差會(huì)導(dǎo)致觀測(cè)誤差；出現(xiàn)視差的現(xiàn)象：當(dāng)眼睛在目鏡端上下稍許移動(dòng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)十字絲與物象之間有相對(duì)移動(dòng)；消除視差的方法：按照1.5 中⑶的調(diào)焦方法，仔細(xì)操作，直到消除視差。

⑶在測(cè)量過(guò)程中應(yīng)檢查補(bǔ)償器是否有效工作。檢查的方法：在圓水準(zhǔn)器氣泡居中后，瞄準(zhǔn)后視尺，一邊觀測(cè)水準(zhǔn)尺讀數(shù)一邊旋轉(zhuǎn)某個(gè)腳螺旋，使圓水準(zhǔn)器氣泡沿與視準(zhǔn)軸平行的方向有少量移動(dòng)，但不能超出圓水準(zhǔn)器氣泡中央的黑圈圈，如果在氣泡移動(dòng)前后十字絲中絲讀數(shù)不變，說(shuō)明補(bǔ)償器工作正常。

⑷測(cè)量過(guò)程中應(yīng)減少儀器誤差、觀測(cè)誤差、外界條件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響。

⑸應(yīng)對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)和測(cè)點(diǎn)進(jìn)行定期檢查，通常每次測(cè)量前進(jìn)行?？梢曇欢螘r(shí)間檢查情況，再適度放寬檢查周期。

⑹采用相同的圖形、觀測(cè)路線、測(cè)站數(shù)；測(cè)站與各測(cè)點(diǎn)之間的距離應(yīng)保持基本相同，既不要太近(＜5m)，也不要太遠(yuǎn)(＞30m)，以盡可能減小讀數(shù)誤差。

⑺固定觀測(cè)人員。

⑻應(yīng)在基本相同的環(huán)境條件下測(cè)量。

⑼現(xiàn)場(chǎng)記錄觀測(cè)時(shí)的氣象條件、施工進(jìn)度和荷載變化。

⑽資料在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)進(jìn)行初步整理，發(fā)現(xiàn)異常，立即復(fù)測(cè)，并及時(shí)將資料總結(jié)上報(bào)。

⑾現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量應(yīng)本著認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度進(jìn)行，測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)可靠有效。

⑿出現(xiàn)變形異常的情況（如：沉降量大、變形速率大或突然增大、不均勻下沉顯著、建筑物傾斜或開(kāi)裂等）時(shí)，應(yīng)增加監(jiān)測(cè)次數(shù)，并提出施工整改意見(jiàn)或提出警報(bào)。

2 測(cè)量依據(jù)

《工程測(cè)量規(guī)范》（GB50026-2007）、《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ 8-2016）、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）及委托方提供的圖紙等。

3 建筑物沉降穩(wěn)定的判定

根據(jù)《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ 8-2016）中7.1.5.4 規(guī)定：“建筑沉降達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)可由沉降量與時(shí)間關(guān)系曲線判定。當(dāng)最后100d 的最大沉降速率小于0.01～0.04mm/d 時(shí)，可認(rèn)為已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)?！?/p>

4 沉降觀測(cè)報(bào)告包含的成果資料

⑴工程概況、水準(zhǔn)測(cè)量、觀測(cè)情況、觀測(cè)數(shù)據(jù)分析、觀測(cè)結(jié)論。

根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，建筑物各觀測(cè)點(diǎn)的沉降速率是否滿足《建筑變形測(cè)量規(guī)范》（JGJ8-2016）中最后100 天的沉降速率小于0.01～0.04mm/d 的規(guī)定， 且沉降量與時(shí)間關(guān)系曲線是否趨于平穩(wěn)，主體沉降是否趨于穩(wěn)定。

⑵建筑物主體沉降觀測(cè)結(jié)果表(如圖2)。

圖2 沉降觀測(cè)成果表

⑶時(shí)間-荷載-沉降量曲線(如圖3）。

圖3

⑷沉降觀測(cè)點(diǎn)布置示意圖。

5 結(jié)束語(yǔ)

運(yùn)用沉降觀測(cè)對(duì)高層建筑施工進(jìn)行監(jiān)控，以預(yù)防出現(xiàn)不均勻沉降，有利于施工單位及時(shí)采取措施，避免建筑物主體結(jié)構(gòu)遭受破壞。在沉降觀測(cè)的觀測(cè)周期里，施工單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)布置在建筑物上的沉降觀測(cè)點(diǎn)的保護(hù)，以保證各觀測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的連續(xù)性及準(zhǔn)確性。