高層建筑物的沉降觀測與數(shù)據(jù)處理

【關鍵詞】高層建筑物；沉降觀測；數(shù)據(jù)處理 

　　沉降在高層建筑物中只是一個微量，當有一定程度的積累時才能被肉眼發(fā)現(xiàn)，一旦沉降有所積累且分布不均勻又未被及時處理時，嚴重的事故就會發(fā)生。為了保證施工過程的安全，應對其加強監(jiān)控，定期觀測沉降量，確保施工工序合理，使不均勻沉降的出現(xiàn)得到預防，并及時向勘察設計部門進行信息反饋，防止重大事故與經(jīng)濟損失的出現(xiàn)。 

　　1.觀測沉降的原因 

　　為了建設與使用高層建筑物時的安全性能得到保證，相關部門要求必須在建設高層建筑物的過程中觀測其沉降，并且在建筑物施工完成后要具備沉降觀測報告等基本資料；超過一定程度的沉降積累會使建筑物的正常使用受到影響，特別當沉降不均勻時，建筑物的安全會受到危及。而且對于結構體相連、有較大差距的荷載的建筑物進行施工時必須以觀測沉降的結果作為指導依據(jù)。當荷載在建設過程中不斷增大時，也會不斷增加沉降量，而當不再有荷載增加，沉降也會漸漸的停止，這時建筑物基礎具有平衡的受力狀態(tài)，如果出現(xiàn)某種因素使該平衡被打破，不均勻或均勻的沉降會繼續(xù)出現(xiàn)在建筑物中，使建筑物安全再次受到影響，因此不能忽略任何微小的沉降，必須對其觀測給予足夠的重視，安全監(jiān)測高層建筑物的施工，才能最大程度的保障人民的生命財產(chǎn)安全與企業(yè)的經(jīng)濟效益。 

　　2.沉降觀測的一些要求 

　　2.1布設和埋設基準點 

　　要以觀測要求和實際情況為依據(jù)，將3個基準點進行埋設。一般選擇基巖或者有利于長期保存而又穩(wěn)定的地點建立基準點，選定的位置與觀測沉降的位置間的距離不應大于0.3公里。 

　　2.2布設觀測點的要求 

　　沉降觀測點的布設需要以房屋的外形和結構為依據(jù)對稱而均勻的進行，在框架支柱上埋設觀測點，具體要求包括：①每隔2-3根柱基上或每10-15米處沿建筑物外墻及大轉角、四角處布設；②建筑物中分界填挖方、分界不同結構的地方，連接天然地基與人工地基的地方，基礎埋深有較大差異的地方，沉降縫與裂縫兩側。 

　　2.3觀測精度要求及方法 

　�。�1）進行觀測沉降精度等級的選擇時要以設計單位的要求、建筑物的建設與特性為依據(jù)。如果并沒有特別的規(guī)定，那么將觀測方法定為二等水準測量就能使觀測沉降的要求得到滿足。不同觀測指標有以下要求： 

　　1）選擇大于等于N2級別精度的水準儀，將銦瓦標尺作為標尺。 

　　2）相對于后視點沉降觀測點的高差容差不大于1.0mm。 

　　3）前后視距不大于30m。 

　　4）前后視距差不大于1.0m。 

　　5）累積的前后視距差不大于3.0m。 

　　6）環(huán)線或附和閉合差、往返較差△h=Σa-Σb≤1√n，n代表測站數(shù)。 

　�。�2）要嚴格按照“五定”原則來進行全程的沉降觀測： 

　　要有穩(wěn)定的點位（觀測點、工作基點和基準點）；要在較為穩(wěn)定的環(huán)境條件下進行觀測；要有穩(wěn)定的觀測人員；使用穩(wěn)定的設備和儀器；采用固定的方法、程序、鏡位、路線進行觀測。 

　�。�3）為了確保觀測高層建筑物沉降的過程獲得的觀測意義完成，必須嚴格限制觀測時間，尤其是初次觀測，一定要按照規(guī)定的時間進行。通常在施工過程中完成地下室或基礎時開始觀測，觀測都要在每一層完成之后進行，如果具備2.0mm/d及以上的沉降速度，就需要將觀測次數(shù)增加，且使加載速度減緩；當暫停施工過程時，那么觀測在停工和再次開工時都要進行一次，停工時觀測間隔為2-3個月；完成建設的第一年進行四次觀測，第二年2-3次的觀測，之后到穩(wěn)定之前每年觀測一次。復測在每個階段的進行是必須的，漏測或補測都是不正確的，唯有如此獲得的沉降規(guī)律或情況才是準確的。 

　　3.不同儀器的觀測方法 

　　3.1 GPS的觀測方法 

　　美國國防部研制的GPS（Global Positioning System），即全球定位系統(tǒng)，是以空間為基準，全天候的導航系統(tǒng)，軍事用戶在近地空間或全球任何地方對三維運動、時間還與三維位置進行精確而連續(xù)地確定的需要都能夠用它來滿足，監(jiān)測建筑物的沉降時如果采用GPS，那么高精度、連續(xù)、實時、全天候的自動監(jiān)測都可以實現(xiàn)。 

　　3.2數(shù)字攝影的觀測方法 

　　數(shù)字攝影測量的基本原理是基于攝影測量與數(shù)字影像的，將不同學科的知識和方法，包括模式識別、影像匹配、數(shù)字影像處理、計算機技術等，將物理和幾何信息從所攝對象中提取出來。目前在科學研究、國防建設和經(jīng)濟建設等領域中，數(shù)字攝影測量的應用十分廣泛，尤其對于監(jiān)測重要工程的自動生成線與變形十分適用，包括測量一些小可接觸物體如炮口沖擊波和彈體運動軌跡等。采用該技術監(jiān)測建筑物沉降時，不需要與被測物體接觸，而且能將不同點的瞬時三維信息同時提供出來，得到建筑物的沉降量，具有高達24um的測量精度。 

　　3.3全站儀的觀測方法 

　　如今，全站儀發(fā)展的十分迅速，被廣泛應用于外業(yè)勘測中，不僅使勘測精度有所改善，還極大提高了測量效率。因為其測角測距功能精度較高，因此可以量測傳統(tǒng)的二維坐標，也可以測量高程。假如全站儀的精度與有關規(guī)范中的要求相符合，就能夠在高層建筑物之中觀測沉降，取代水準儀。三角高程測量是用全站儀觀測沉降時應用的原理。在觀測變形時一般可以同時測量高程與平面位移。在平高基準點中任選兩個來置鏡，定向時分別向2個任意的平高基準點后視來完成，建筑物上會有一個點是三位方向交會而成的，即交會點，這樣就得到其精度和三維坐標，對其變形情況進行立體分析。 

　　3.4水準儀的觀測方法 

　　采用水準儀來觀測高層建筑物的沉降時，要對水準工作基點與沉降觀測點二者間變化的高差值進行周期性觀測，從而將不同變形觀測點的高程求出。之后與測量的同一觀測點在不同周期的高程值進行比較，得出沉降在建筑物中的具體量。觀測沉降時，先向后看工作基點，然后向前依次看各沉降觀測點，最后對該水準基點再次后視，讀數(shù)之差在兩次后視中不大于±lmm。此外，觀測沉降時應選擇附和或閉合的水準路線，觀測時間內(nèi)必須有穩(wěn)定、清晰的成像。 

　　4.沉降數(shù)據(jù)的處理 

　　整理并檢查所有的觀測記錄，確定沒有錯誤后，計算其平差，將單個觀測點每次的高程值求出，將沉降量定出�！鱟=Hn， II―Hn，I-1 即為每個周期某觀測點的沉降量，其中H0=H1，I代表不同的觀測周期（I=1，2，3……），n代表不同的觀測點；△C=Σ△c（n）為累計沉降量，n代表觀測點號。以時間和沉降量的關系曲線為依據(jù)，每次的沉降量在最后三次觀測或科研觀測工程與重點觀測或中如果未超過測量中誤差的2√2倍，就判斷處于穩(wěn)定階段。若多層建筑屬于二、三級，那么以0.04mm/d為穩(wěn)定標準，而一級和高層建筑的則為0.0lmm/d。當沉降量在施工過程中超過2.0mm/d時就需要進行及時處理。當平均沉降速度在高層建筑物中不大于0.06mm/d，且還有不大于0.08mm/d的最大沉降速度時，就可以進行驗收。 

　　5.結語 

　　隨著時代的進步，高層建筑越來越多，為了確保這些建筑物的安全性與工程質(zhì)量，必須及時的進行沉降觀測。作為一項基礎性工作，沉降觀測不僅有較高的精度要求，而且會花費較長時間，它十分艱巨、嚴肅而又細致。在高層建筑的施工過程中，一定要高度重視其中出現(xiàn)的沉降，并及時進行觀測，科學而合理地指導施工操作，測量人員與相關人員密切配合，使建筑物的運營安全得到保證，企業(yè)也能獲得更高的經(jīng)濟效益。 [科] 

　　【參考文獻】 

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　　[3]李茹仁，劉玉梅.高層建筑物變形觀測及數(shù)據(jù)處理[J].沈陽建筑工程學院學報（自然科學版），2013，15（4）：310-312.