隨著高層建筑在我國城市建設(shè)中的迅速發(fā)展，高層建筑的沉降監(jiān)測已經(jīng)成為建筑施工和安全使用的重要基礎(chǔ)工作，為建筑物的正常使用和建筑物的安全性提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本篇論文旨在詳析導(dǎo)致高層建筑沉降的因素和沉降類型，更重要的闡述高層建筑沉降監(jiān)測的基本方法、步驟、數(shù)據(jù)處理和成果分析，并以西南科技大學(xué)經(jīng)濟(jì)適用房沉降監(jiān)測為實(shí)例進(jìn)行探討，對高層建筑沉降監(jiān)測工作的所有流程作出詳細(xì)說明，并由此探討一些關(guān)于沉降監(jiān)測的新技術(shù)，新方法。

第1章緒論

1.1 高層建筑物沉降監(jiān)測現(xiàn)狀分析

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的高速發(fā)展，城市各類高層建筑物日漸增多。由于建筑物的增高，荷載的不斷增加，在地基基礎(chǔ)與上部結(jié)構(gòu)共同作用下，建筑物可能發(fā)生不均勻沉降，其后果輕者將使建筑物產(chǎn)生傾斜或裂縫，影響正常使用壽命，重者將危及建筑物的安全，因此，必須對高層建筑的沉降量及沉降速率進(jìn)行不斷監(jiān)測，以便能夠及時發(fā)現(xiàn)問題并且及時采取相應(yīng)措施，以此來減小損失，確保建筑物的安全。高層建筑物的施工和運(yùn)營期間，都必須對建筑物進(jìn)行安全監(jiān)測，以便及時掌握變形情況，發(fā)現(xiàn)問題，采取措施，保證建筑物從施工開始到運(yùn)營期間均安全有效。

1.2 高層建筑物沉降的原因分析

建筑在施工過程或者在使用期間，因受建筑地基的工程地質(zhì)條件，地基處理方法，建（構(gòu)）筑物上部結(jié)構(gòu)的荷載等多種因素的綜合影響將產(chǎn)生不同程度的沉降和變形。這種變形如果在允許的情況下，可以認(rèn)為為正�，F(xiàn)象，但是如果超過規(guī)定限度就會影響建筑物的正常使用，嚴(yán)重的還會危及建筑物的安全。建筑物沉降原因主要分為內(nèi)部因素和外部因素：

內(nèi)部因素引起的變形

（1）合理變形: 建筑物自身的構(gòu)筑形態(tài)造成荷載分布不均衡使建筑物發(fā)生變形，這種變形一般小于允許變形值，隨著時間的推移而趨于穩(wěn)定。

（2）施工誤差變形: 由于施工誤差而造成荷載分布和預(yù)計(jì)分布不符，從而造成建筑物變形，這種變形對局部來講一般很小，但考慮從下部到上部的累積變形間的相互影響時，它是建筑物達(dá)到危險變形的一個重要因素。

外部因素引起的變形

（1）基礎(chǔ)形變: 由于建筑物的重量，使基礎(chǔ)上的土壤被壓實(shí)，引起建筑物沉降。

（2）其余因素引起的變形: 由于基礎(chǔ)的地質(zhì)構(gòu)造不均勻，季節(jié)性和周期性的溫度和地下水的變化引起以及受風(fēng)力引起的擺動等。這里不包括偶然性的地震因素。建筑物產(chǎn)生沉降后一定要對其沉降量值進(jìn)行分析，建筑物正常的沉降，是循著從緩慢——活躍——緩慢——穩(wěn)定的過程。我們通常最關(guān)心的是建筑物最大沉降量，《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8—2007）要求是：最大沉降量=H(建筑物總高)×0.02%。但這是對一個建筑物完工后一定時期的概略標(biāo)準(zhǔn)，卻不是建筑物從施工至使用后 l—2 年里的各個時期的最大沉降量的要求。而及時獲得各時期的最大沉降量是非常必要、也非常重要的，而且因各地的地質(zhì)構(gòu)造情況不同和各個時期時間性不同，所以的設(shè)計(jì)系數(shù)也不同。

第2章高層建筑物沉降外業(yè)監(jiān)測的方案

2.1 變形監(jiān)測方案制定準(zhǔn)則包括：

（1）描述或確定變形狀態(tài)所需要的測量精度，對于監(jiān)測網(wǎng)而言，則是確定目標(biāo)點(diǎn)坐標(biāo)、或坐標(biāo)差、允許的精度、或、；

（2）觀測周期數(shù)

（3）兩周期之間的時間間隔

（4）一周期所允許的觀測時間

根據(jù)變形影響因子（如力、荷載等）的預(yù)估值大小、時間特性及其對變形體發(fā)生作用的知識性判斷，可到一個概略模型，有該模型計(jì)算出變形的預(yù)計(jì)值及其時間特性。以此為基礎(chǔ)，可以確定出測量精度、觀測周期數(shù)、一周期允許的時間長短以及周期間的時間間隔。

2.2方案設(shè)計(jì)中的基本要求

2.2.1 技術(shù)規(guī)范要求

建筑設(shè)計(jì)部門必須按設(shè)計(jì)規(guī)范嚴(yán)格要求，在施工說明或施工圖中標(biāo)明沉降監(jiān)測的觀測點(diǎn)、觀測數(shù)量和時間。施工單位在施工過程中，必須按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求認(rèn)真操作，嚴(yán)格把關(guān)。

沉降監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)置要正確合理。對于高層框架結(jié)構(gòu)的建筑物:沉降監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)設(shè)在每個樁基或部分柱基上部。埋入墻體的觀測點(diǎn)，鋼筋外端要有90°彎鉤彎上在鋼筋外涂上防腐劑，并稍離墻體，以便于置尺測量。

沉降監(jiān)測的次數(shù)和時間要適當(dāng)。觀測次數(shù)與間隔時間應(yīng)視地基與加荷情況而定。民用高層建筑可沒加高1—5層觀測一次，工業(yè)建筑可按回填基坑、安裝柱子和屋架、砌筑墻體、設(shè)備安裝等不同施工階段分別進(jìn)行觀測。若建筑施工均勻增高，應(yīng)至少在增加荷載的25%、50%、75%、100%時各觀測一次。

2.2.2 沉降監(jiān)測“五定”原則

所謂“五定”，即通常所說的沉降監(jiān)測依據(jù)的基準(zhǔn)點(diǎn)、基點(diǎn)和被觀測物上沉降監(jiān)測點(diǎn)，點(diǎn)位要穩(wěn)定；所用儀器、設(shè)備要穩(wěn)定；觀測人員要穩(wěn)定；觀測時的環(huán)境條件基本上要一致；觀測路線、鏡位、程序和方法要固定。以上措施在客觀上能保證盡量減少觀測誤差的主觀不確定性，使所測的結(jié)果具有統(tǒng)一的趨向性；能保證各次復(fù)測結(jié)果與首次觀測結(jié)果的可比性一致，使所觀測的沉降量更真實(shí)。

2.3 沉降監(jiān)測精度和頻率的確定

2.3.1 沉降監(jiān)測精度要求

（1）沉降形監(jiān)測的精度等級，是按變形觀測點(diǎn)的水平位移點(diǎn)位中誤差、垂直位移的高程中誤差或相鄰變形觀測點(diǎn)的高差中誤差的大小來劃分的。它是根據(jù)我國變形監(jiān)測的經(jīng)驗(yàn)，并參考國外規(guī)范有關(guān)變形監(jiān)測的內(nèi)容確定的。其中，相鄰點(diǎn)高差中誤差指標(biāo)，是為了適合一些只要求相對沉降量的監(jiān)測項(xiàng)目而規(guī)定的。

2.4 沉降監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè)

2.4.1 水準(zhǔn)控制網(wǎng)的布設(shè)

根據(jù)工程的特點(diǎn)布局、現(xiàn)場的環(huán)境條件制訂測量施測方案，由建設(shè)單位提供的水準(zhǔn)控制點(diǎn)(或城市精密導(dǎo)線點(diǎn))根據(jù)工程的測量施測方案和布網(wǎng)原則的要求建立水準(zhǔn)控制網(wǎng)。要求如下：

（1）一般高層建筑物周圍要布置3個以上基準(zhǔn)點(diǎn)，若區(qū)域內(nèi)不具備上述條件，則可按相應(yīng)要求，選在隱蔽性好且通視良好、確保安全的地方埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)。所布設(shè)的水準(zhǔn)點(diǎn)，在未確定其穩(wěn)定性前，嚴(yán)禁使用。

（2）對于建筑物較少的測區(qū)，宜將控制點(diǎn)連同觀測點(diǎn)按單一層布設(shè)；對于建筑物較多且分散大的測區(qū)，宜按兩個層次布設(shè)網(wǎng)，即由控制點(diǎn)組成控制網(wǎng)、觀測點(diǎn)與所聯(lián)測的控制點(diǎn)組成擴(kuò)展網(wǎng)。

（3）各水準(zhǔn)點(diǎn)要設(shè)在建筑物開挖、地面沉降和震動區(qū)范圍之外，水準(zhǔn)點(diǎn)的埋深要符合二等水準(zhǔn)測量的要求(大于1.5米)，根據(jù)工程特點(diǎn)，建立合理的水準(zhǔn)控制網(wǎng)，每次都要測定水準(zhǔn)點(diǎn)間的高差，以判定它們之間是否相對穩(wěn)定，并且水準(zhǔn)點(diǎn)要定期與遠(yuǎn)離建筑物的高等級水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測，以檢核其本身的穩(wěn)定性。

（4）各類水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)避開交通干道、地下管線、倉庫堆棧、水源地、河岸、松軟填土、滑坡地段、機(jī)器震動地區(qū)以及其他能使標(biāo)石、標(biāo)志易腐蝕和破外的地點(diǎn)。

2.4.2 沉降監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)

沉降監(jiān)測所布設(shè)的點(diǎn)位，大致可分為基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和沉降監(jiān)測點(diǎn)�；鶞�(zhǔn)點(diǎn)必須堅(jiān)固穩(wěn)定，為了對水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行相互校核，基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)目應(yīng)當(dāng)不少于3 個，以組成水準(zhǔn)網(wǎng)。為保證基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)固可靠，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在基巖或壓縮性較低的原狀土層上；基準(zhǔn)點(diǎn)的位置宜靠近觀測對象，但必須在建筑物所產(chǎn)生的壓力影響范圍以外。工作基點(diǎn)可以根據(jù)觀測的需要進(jìn)行布設(shè)。變形觀測點(diǎn)的布設(shè)是沉降監(jiān)測的基礎(chǔ)，布設(shè)過程中遵循的原則是:從整體到局部，所布點(diǎn)位能夠從總體上控制建筑物的沉降特性；先設(shè)計(jì)后實(shí)施，先在圖紙上設(shè)計(jì)，然后再修改、確定；變形觀測點(diǎn)的位置宜設(shè)在觀測數(shù)據(jù)容易反饋的部位，并能夠反映出變形體變形特征。

沉降監(jiān)測點(diǎn)是銦鋼尺立在上面的點(diǎn)，也是直接嵌入建筑物與建筑一起沉降的點(diǎn)，所以應(yīng)根據(jù)建筑物的形狀、結(jié)構(gòu)、地質(zhì)條件、樁形和樁端持力層的選擇等因素綜合考慮，并要求所布設(shè)的點(diǎn)位在施工期間和建成后能順利觀測的地方。一般布設(shè)在建筑物四周角點(diǎn)、沉降縫、主樓、群樓和樁形不同的兩側(cè)、地質(zhì)條件有明顯變化的區(qū)段內(nèi)，測點(diǎn)的間距為8～12m。點(diǎn)位宜選設(shè)在下列位置：

（1）建筑的四角、核心筒四角、大轉(zhuǎn)角處及沿外墻每10～20m處或每隔2～3根柱基上；

（2）高低層建筑、新舊建筑、縱橫墻等交接處的兩側(cè)；

（3）建筑裂縫、后澆帶和沉降縫兩側(cè)、基礎(chǔ)埋深相差懸殊處、人工地基與天然地基接壤處、不同結(jié)構(gòu)的分界處及填挖方分界處；

（4）對于寬度大于等于15m或小于1 5m而地質(zhì)復(fù)雜以及膨脹土地區(qū)的建筑．應(yīng)在承重內(nèi)隔墻中部設(shè)內(nèi)墻點(diǎn)，并在室內(nèi)地面中心及四周設(shè)地面點(diǎn)；

（5）框架結(jié)構(gòu)建筑的每個或部分桂基上或沿縱橫軸線上；

圖2-2 基準(zhǔn)點(diǎn)與監(jiān)測點(diǎn)

第3章沉降監(jiān)測實(shí)施及其數(shù)據(jù)處理分析

3.1 外業(yè)沉降數(shù)據(jù)采集

3.1.1 沉降監(jiān)測的技術(shù)規(guī)范

（1）《建筑變形測量規(guī)范》 JGJ8－2007

（2）《工程測量規(guī)范》 GB50026－93

（3）《城市測量規(guī)范》 CJJ8-99

（4）《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》 GBT12897-91

3.1.2 基準(zhǔn)點(diǎn)觀測

（1）觀測內(nèi)容

采用精密幾何水準(zhǔn)測量方法測量水準(zhǔn)基點(diǎn)與工作基點(diǎn)之間的高差，水準(zhǔn)路線宜構(gòu)成閉合形式。

（2）觀測周期

基準(zhǔn)點(diǎn)觀測的周期一般為1年或半年，即1年觀測1次或1年觀測2次。

（3）觀測方法

采用國家一等水準(zhǔn)測量方法；或根據(jù)1km水準(zhǔn)測量的測站數(shù)，由/估算“測站高差中誤差”，再參照表1，變形測量等級取“一級”或“特級”；或參考表2，根據(jù)結(jié)算結(jié)果與表1的規(guī)定選擇高程測量的精度等級。

3.1.3 監(jiān)測點(diǎn)觀測

1、觀測內(nèi)容

采用精密幾何水準(zhǔn)測量方法測量工作基點(diǎn)與沉降監(jiān)測點(diǎn)之間的高差，水準(zhǔn)路線多構(gòu)成閉合形式，或在多個工作基點(diǎn)之間構(gòu)成符合形式。

2、觀測周期

不同建筑物沉降監(jiān)測的周期和觀測時間，可根據(jù)建筑物本身的具體要求結(jié)合具體情況確定。高層建筑物觀測是長期的，沉降監(jiān)測的周期一般為30d，即每月觀測1次。

3、觀測方法

采用國家二等水準(zhǔn)測量方法

4、具體措施

為了保證精度，除執(zhí)行國家規(guī)范有關(guān)規(guī)定外，還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)單位的作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，對沉降監(jiān)測補(bǔ)充如下具體措施：

（1）每次觀測前，儀器、標(biāo)尺應(yīng)晾置一段時間。

（2）各期觀測要固定儀器、固定標(biāo)尺和固定觀測人員。

（3）設(shè)置固定的架鏡點(diǎn)和立尺點(diǎn)，使每次往返測量能在同一路線上進(jìn)行。

（4）讀數(shù)基輔差互差（一級）或（二級）

（5）在地下室觀測時，要用手電筒以增強(qiáng)照明。

3.2 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理與資料整理

3.2.1 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理

將各次觀測記錄整理檢查無誤后，進(jìn)行平差計(jì)算，求出各次每個觀測點(diǎn)的高程值。從而確定出沉降量。原始數(shù)據(jù)要真實(shí)可靠，記錄計(jì)算要符合施工測量規(guī)范的要求，依據(jù)正確，嚴(yán)謹(jǐn)有序，步步校核，結(jié)果有效的原則進(jìn)行成果整理及計(jì)算。

（1）沉降監(jiān)測的記錄應(yīng)采用格式規(guī)范的表格統(tǒng)計(jì)。觀測的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過嚴(yán)格核對無誤，方可記錄，不得任意更改。當(dāng)各觀測點(diǎn)第一次觀測時，標(biāo)高相同時要如實(shí)填寫，其沉降量為零。以后每次的沉降量為本次標(biāo)高與前次標(biāo)高之差，累計(jì)沉降量則為各觀測點(diǎn)本次標(biāo)高與第一次標(biāo)高之差。根據(jù)各觀測周期平差計(jì)算的沉降量，列表，進(jìn)行匯總。

（2）繪制各觀測點(diǎn)的下沉曲線首先建立下沉曲線坐標(biāo)，橫坐標(biāo)為時間坐標(biāo)，縱坐標(biāo)上半部為荷載值，下半部為各沉降監(jiān)測周期的沉降量。將統(tǒng)計(jì)表中各觀測點(diǎn)對應(yīng)的觀測周期所測得沉降量畫于坐標(biāo)中，并將相應(yīng)的荷載值也畫于坐標(biāo)中，連線，就得到對應(yīng)于荷載值的沉降曲線。

（3）根據(jù)沉降量統(tǒng)計(jì)表和沉降曲線圖，我們可以預(yù)測建筑物的沉降趨勢，將建筑物的沉降情況及時的反饋到有關(guān)主管部門，正確地指導(dǎo)施工。特別座在沉陷性較大的地基上重要建筑物的不均勻沉降的觀測顯得更為重要。利用沉降曲線還可計(jì)算出因地基不均勻沉降引起的建筑物傾斜度：分別為m，n點(diǎn)的總沉降量為m，n點(diǎn)的距離。對沉降監(jiān)測的成果分析，我們還可以找出同一地區(qū)類似結(jié)構(gòu)形式建筑物影響其沉降的主要因素，指導(dǎo)施工單位編好施工組織設(shè)計(jì)，正確導(dǎo)施工大有裨益。