高层建筑物倾斜观测（共9篇）
高层建筑物倾斜观测 篇1
近年来, 各地区的高层建筑不断增多, 由于种种原因建筑物都将产生各种变形, 其变形观测也有很多方法。而高层建筑的倾斜对建筑物危害较大, 对建筑物的使用寿命有直接影响。需要对建筑物进行倾斜观测, 以便及时掌握建筑物的安全状况, 及时发现问题并予解决, 从而保护人民生命与财产安全。所以, 有必要对建筑物的倾斜观测进行探讨。所谓倾斜, 即建筑物顶部及底部中心不在一条垂直线上, 倾斜率就是顶底中心水平投影距与建筑物高度之比。目前对建筑物倾斜的测试手段有测斜系统、全站仪等。虽然用测斜系统测量倾斜精度较高, 但是测斜管的埋设及测试工作有比较大的困难, 而且费用高。由于全站仪在工程建设中应用十分广泛, 而用全站仪进行建筑物倾斜测量, 测点的埋设容易, 测量方便灵活。
用全站仪对高层建筑物进行水平位移和倾斜观测时, 在建筑物影响范围之外, 选两个基准点, 在建筑物周围选择若干个工作基点, 布设一条通过基准点、工作基点的闭合导线。以基准点为已知点, 假定其中一点为坐标原点, 另一点为定向轴, 建立独立平面直角坐标系, 由导线计算公式及平差求出各工作基点在独立坐标系中的坐标。再由工作基点设站进行建筑物的水平位移观测, 求出各观测点的坐标。观测方法可以根据现场情况, 采用极坐标法、前方交会法、距离交会法。为保证测量成果可靠.必须进行必要的检核。通过周期观测, 即可求出建筑物的水平位移和某一测线上的整体或分层的倾斜度、倾斜方向以及倾斜速度。考虑到建筑物周围环境的影响, 测房顶观测点坐标时, 由于仰角太大, 可以使用与全站仪相配套的弯管目镜。
1 基本原理
如图, 矩形建筑物底顶四个角点分别为A、B、C、D与A'、B'、C'、D'。选BC方向为基本方向。分别向外量适当距离L, 得B1C1, 并延长C1B1到O (B1O之距自定) , O为测站 (原点) , 采用假定坐标系统, OB1C1方向为坐标纵轴方向, 测出ABC坐标A'、B'、C'坐标则
底部中心坐标为:
顶部中心坐标为:
也可根据D、C、A、三点求中心坐标, 再取平均值。
建筑物倾斜率i:
倾斜方向R:
以上总倾斜计算, 也可求单一方向 (AB、BC) 的倾斜, 方法基本相同, 只是坐标计算公式略有区别。
2 观测方法
(1) 分别以BC为起点, 沿AB平行方向向外量L得B1C1两点, 并延长C1B1到O。
(2) 在O设站, 安置仪器, 在OC1方向精确定向。
(3) 在全站仪上, 设置O (0, 0) , αOC1=0O00'00"即原点及坐标纵轴。
(4) 分别对A, B, C (A'、B'、C') 观测, 显示其坐标值。
(5) H的测量, 用全站仪测出O到B的水平之距D, 及竖直角B'OB=δ, H=D·tgδ。
3 试验测试
为了考察用全站仪对建筑物倾斜进行监测的可行性和所能达到的精度, 选择NIKON全站仪及其配套的弯管目镜, 在某小区的17号楼进行试验。该楼建于2008年, 为框架结构, 设计地上17+1层, 实际已建地上4层。根据监测目的, 在该楼四周稳定的地方布设一条闭合导线, 由于现场条件的限制, 该导线相邻点之间距离比较短, 监测点布设在楼顶和楼底墙面的混凝土柱、梁柱上, 楼顶上监测点采用强制对中墩, 直接与建筑物相连。楼底墙面上监测点采用专门设计的标志薄膜, 用特定的强力胶使之与墙体紧密粘合。并且, 同一位置上楼顶和楼底墙面上的点尽可能在同一铅垂线上, 以便计算建筑物的倾斜。依据现场建筑物现状, 以能准确反映该建筑物倾斜为目的, 本次观测共布设4个监测点和8个临时性测站点, 点位分布如下图所示。
根据实测结果, 该栋楼西北墙角 (1号监测点) 顶部相对于底部向东南倾斜17.0mm;东北墙角顶部 (2号监测点) 相对于底部向东南倾斜8.6mm;东南墙角顶部 (3号监测点) 相对于底部向东北倾斜15.7mm;西南墙角顶部 (4号监测点) 相对于底部向东南倾斜20.2mm。
摘要：文章阐述了用全站仪测定高层倾斜观测技术的原理及方法。
关键词：高层建筑,倾斜观测
参考文献
[1]中华人民共和国国家标准, 《工程测量规范》 (GB50026-93) , 中国计划出版社, 1994.
[2]建筑变形测量规范 (JGJ8—2007) , 中国建筑工业出版社, 2007.
[3]焦建慧.建筑变形测量工作及其方法探讨[J].中外建筑, 2001, (02) .
[4]蒋志坚.昆明某小区高层建筑变形测量[J].城市勘测, 2007, (04) .
高层建筑物倾斜观测 篇2
关键词: 高层建筑 建筑施工 沉降观测
中图分类号：TU196文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2012)03(c)-0000-00
现代经济社会飞速发展的同时，随着土地资源逐渐减少和人口总量的不断增长之间矛盾的日益突出，高层乃至超高层建筑物不断增多。近年来，在我国建筑业飞速发展的同时，高层建筑物亦越来越多，楼层不断增高、荷重不断增大增强，建筑物的沉降量也必然会不断地增加。为了能够方便的全面的了解到建筑所在场地的土质情况，建筑工作者可以在高层建筑施工的各个阶段都运用沉降观测技术在整个过程实施沉降观测，为了保障所有的建筑物在整个使用过程中都能发挥其最大的使用功能，对建筑物的沉降观测显得十分必要、十分重要。
1 高层建筑施工中沉降观测的必要性
现今社会上，我国的高层建筑的数量逐年增加尤其是在大型商业建筑、办公写字楼以及大部分的居民区的建设过程中普遍的运用到了基于沉降观测技术的高层建筑的建筑形式。在大部分的高层建筑进行建筑施工的过程中，沉降观测技术的应用又是其中最为重要和十分必要的，沉降观测技术的正确使用不仅关系到设计的高层建筑在建成之后的使用过程中的使用安全和安全稳定，更为重要的是他也是工程地质测量的重要项目之一，这不得不引起工程项目参与各方的高度重视。
在进行高层建筑的过程中，普遍使用沉降观测技术，并不断加强对高层建筑的各个阶段的沉降观测技术的使用，高效及时的沉降观测不仅能为今后的建筑工程项目的工作人员提供准确有效可靠地技术指数和相关参数，而且能为设计部门提供详尽的地质资料，大富缩减以后的建筑工程项目施工过程中所可能发生的建筑主体结构损坏甚至于破坏或者出现裂缝等质量问题的可能性，使得建筑项目的安全性与使用年限符合国家相关检验标准。
为能保证高层建筑物结构的安全,确保建筑物的正常使用，在高层建筑施建进行具体的建设过程中增强对高层建筑建设各个阶段的沉降观测是非常非常重要的，应引起高层建筑的设计者的高度重视。所以，在高层建筑施工中，一定要对各项沉降参数进行周密的观测，并且还要通过专业技术人员对各项观测数据进行严密的分析和研究，最终得出项目所在地的高层建筑发生沉降的原因，针对于各种可能原因及时制定恰当的控制措施，从而从建筑物的整体的高端提升整个建筑工程项目的施工建设质量和在今后的使用过程中高层建筑的使用安全性和稳定性。
2 高层建筑物的沉降原因分析
通过建筑设计师和对高层建筑的施工过程的工作人员在不断地实践过程中对高层建筑的沉降观测以及对沉降观测数据的分析的结果的研究和分析，高层建筑可能在使用过程中发生的不均匀沉降的成因是多方面并且是十分复杂的；这既有来自外部的影响，也有其内在的原因；既可能是一种因素所致，也有可能是由于许多的原因共同作用产生的效果。总而言之，导致高层建筑在使用过程中发生不均匀沉降的影响因素大体可以分为设计、勘察、施工、规划、使用、自然灾害等不同方面的因素。
2.1 对具体地基的处理不当
第一，对软硬差异很大的地基上没有进行地基差别化处理，均以天然地基的标准来衡量，造成建成后的建筑物由于地基本身的差别而产生不均匀沉降。第二，并非所有的建筑地基的地基土都是单一质地的匀质地基，然而设计者在设计时没有考虑到这一点单纯的对其作了简化假定, 过于理想化，主要表现在压缩模量、密实度等方面，这必然使得计算与实际存在很大的误差。第三，由于地基的差别很多的地基的基岩可能会产生严重倾斜，在这种地基上建设的建筑物的基底下的压缩层很可能是一边较薄，而其他地方的地层却很厚，导致由于建筑场地的地基土的相对压缩量相差很大，在此地建设成的高层建筑物就极容易产生不均匀沉降。
2.2 施工过程出现问题
由于施工过程出现问题而导致基础沉降的事故也很多，施工过程中出现的问题很多很复杂，但总体分类而言可以分为施工方案不符合相关规程、施工质量低劣、桩头处理欠妥、施工记录造假、配套设施影响、相邻基坑影响、对地基上保护不力以及未及时采取补救措施等各种问题。
2.3 建筑场地选址失误
建筑场地要选在安全的环境之中，应尽量避开断裂带、疏松的土坡边缘、陈旧的河道和极有可能塌方、滑坡等危险地段。建筑场地选择错误必将潜伏着严重的未知危险。
2.4 不恰当的建筑规划
规划部门对于软土地区进行建筑用地的批准许可时，建筑物与其他建筑间的距离过短，导致在相邻基础的地基情况下由于天然地基土的附加的引力会相互叠加到一起，容易引起高层建筑由于地心引力的差别导致地基松动产生高层建筑倾斜主要是彼此之间的倾斜尤为严重或者在邻近的几个的高层建筑在进行桩基施工时，地基土形成相对较大的扰动，导致建筑承载力严重不足。
2.5 高层建筑的基础方案设计错误
当高层建筑设计者同时设计高层建筑时对同一栋高层建筑却使用多种不同的基础形式时，对于两两之间的相互关系的处理的欠妥，导致地基土所承受的附加压力严重不均匀，高层建筑基础刚度变化相对较大，在这种特殊的情况下高层建筑就极容易造成高层建筑在使用过程中产生不均匀沉降，从而致使高层建筑的主体结构遭到不同程度的破损。
3 高层建筑的沉降观测的基本要求及步骤
3.1 高层建筑的沉降观测的基本要求
（1）仪器设备和人员素质。参与人员必须接受专业学习及技能培训，并且要求参与人员对于经常使用的仪器的操作规程要能熟练的掌握和使用。
（2）观测时间。对建筑物的沉降观测时间有严格的限制条件，并且在高层建筑施工的整个阶段都要求进行的定期的沉降观测，进一步更新数据。
（3）观测点和基准点。沉降观测点应尽量埋设在便于观测和测量的地方。一般说来，高层建筑的设计图纸上要求明确表明沉降观测点和基准点的位置。
（4）沉降观测过程遵循的原则。沉降观测过程中要遵循的主要原则即为“五定”原则，即通常所说的“沉降观测布设的基准点、工作基点和统一布设的沉降观测点，要求点位必须稳定且便于观测；所使用的仪器、设备都要工作正常、使用起来要稳定.
（5）施测过程。熟悉和正确的使用和操作仪器及设备。而且在整个观测过程中，操作人员一定要注意团队之间的相互配合，人员之间相互协调一致，认真仔细，做到每一步都进行校核。
（6）观测精度。对于观测精度，不同的建筑物有不同的要求，这要因物而定。但是总的来说如果对于建筑物没有什么特殊的要求，一般地，在按照设计图纸所进行的高层建筑物施工过程中，通常使用普遍采用的二等水准测量的沉降观测方法。
（7）观测成果整理及相关计算。对于原始数据，一定确保其原汁原味、真实可靠，对于观测成果的整理和计算，应该要符合具体施工测量规范的要求，要有正确的依据，做到严谨有序，并且每一步都做好校核，计算结果必须符合有效性原则，并且有效性原则应该要始终贯彻于整个成果整理及计算过程中。
3.2 高层建筑的沉降观测的实施步骤
高层建筑的沉降观测的实施步骤可简单的氛围一下五个方面：（1）建立水准控制网。（2）建立固定的观测路线。（3）沉降观测。（4）记录整理和计算。（5）统计表汇总。
4 高层建筑物的沉降观测的质量控制
(1)布设沉降观测点。进行沉降观测点的布设时，要根据建筑物地基沉降特征并且结合实际地质情况及建筑结构特点来确定具体的沉降观测点。
(2)布设基准点。统一布设的沉降观测点或者基准点所形成的观测网络以及一体化要求所形成的沉降观测监测方法更应该要能够体现沉降观测的整体效果以及有利于整体沉降观测的分析。第一、尽量在施工变形影响区域之外选设基准点，尽量避开松软地层和滑坡区，避开地下各种管道设施。为方便观测和保存基准点宜选设在位置固定的地方。第二、提前进行基准点的埋设，最好在沉降观测前一个月进行埋设。第三、保护好基准点及周围的保护标志，尽量避免碰撞。第四、所有的统一布设的观测点和基准点点位都应该要注意尽量避开障碍物，便于进行初次和定期的观测和长久保存。
(3)对建设好的高层建筑的进行定期沉降观测。在工作人员布设好高层建筑的沉降观测点和基准点之后，应按照先前制订好的观测方案和观测周期实施沉降观测。对每一点的初期观测，最好进行两次观测，以确保初期数据的准确性；务必做到认真细致的进行每一次的观测和及时记录观测数据，并且要求每个观测点的高程数据应由两次观测后的平均值来确定。
5 结语
通过前面的分析，总结出如下结论，按照高层建筑设计者设计好的高层建筑图纸所进行的高层建筑的施工过程以及整个阶段进行定期的沉降观测是一个非常重要且不可或缺的地质勘探项目。同时在今后的沉降观测技术应用中，观测人员不仅要增强技术分析和创新，而且还要及时了解掌握新型仪器设备的操作技巧，才能更好更快的开展相关观测工作，及时为高层建筑施工提供更加科学、可靠的沉降参数。总体来说，对高层建筑进行全面、系统、长期的沉降观测，并且及时掌握其沉降规律，从中发现异常，及时准确的分析沉降原因，并采取相应补救措施，这对保证桩基高层建筑物在施工期间和投入运营后的安全，具有至关重要的意义。
参考文献
[1] 柴君松.浅谈高层建筑施工中沉降观测的应用.商情[J].2010.
[2] 高亚民.高层建筑施工中沉降观测技术的应用.西部探矿工程[J].2008,(3).
[3] 谷娜.粘性土地基中混凝土灌注桩桩基检测及沉降分析[D].河北工业大学.2006.
地址：日照市岚山区岚山中路19号（住房与城乡规划建设局） 邮编：276807
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高层建筑物倾斜观测 篇3
本文, 笔者以项目组对开封市商业银行大厦的倾斜观测为例, 探讨利用免棱镜全站仪在自由坐标下对高层建筑物进行倾斜观测的可行性。
一、开封市商业银行大厦概况
开封市商业银行大厦由中国建设工程第三工程局承建, 为钢筋混凝土框架结构, 大厦为主体23层, 高79.9m。大厦南侧为玻璃幕墙, 其余侧面为瓷砖镶嵌, 该大厦在建设过程中, 由于施工的原因致使大厦倾斜, 这对大厦的质量造成了严重的负面影响。如今开封市商业银行入驻在即, 为消除影响, 确保大厦的安全使用, 受施工方邀请, 项目组于2009年对该大厦进行了倾斜观测。
二、倾斜观测
1. 观测方法的选择。
用全站仪坐标测图法进行外业数据采集;外业数据采集时, 将测站点的坐标输为 (1000, 1000, 0) , 对于8个棱分别采用上述方法, 这样各条棱上所采集的点的相对位置关系与真值坐标测出的相对位置关系是相同的。
照准位置的选择。项目组对大厦的特征棱进行了观测, 并按逆时针方向分别命名为A、B、C、D、E、F、G、H见图1。
进行观测时, 该大厦外部装修已经完毕, 因此我们选择了瓷片缝隙与棱的交点作为观测的照准点, 每条棱采集了5个特征点。由于大厦1～2层为不规则体, 我们只对2层以上的主体部分进行了倾斜观测。
三、数据处理
1. 数据处理的流程。
首先用免棱镜全站仪测出特征点坐标, 再计算出X和Y偏移量Dx和Dy以及距最低点的高差Dh, 并用计算出总偏移量, 而后利用公式计算出各个特征点的总倾斜度, 最后分别以Dx和Dy为X轴和Y轴建立坐标系, 将各特征点展绘到坐标系中, 综合分析得出结论。
2. 数据分析说明。
(1) 为测站能见的每条棱最低点坐标。
(2) 以Dx和Dy的正负判断方向。
3. 观测成果统计。
四、结论与评估
高层建筑物倾斜观测 篇4
一、沉降观测的基本要求
1、仪器设备、人员素质的要求
对人员素质的要求，必须接受专业学习及技能培训，熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论能针对不同工程特点、具体情况采用不同的观测方法及观测程序，对实施过程中出现的问题能够会分析原因并正确的运用误差理论进行平差计算，做到按时、快速、精确地完成每次观测任务
2、观测时间的要求
建构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，而是整个观测得不到完整的观测意义。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。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期，一般高层建筑物的沉降观测按一定的时间段为一观测周期（如：次/30天）或按建筑物的加荷情况每升高一层（或数层）为一观测周期，无论采取何种方式都必须按施测方案中规定的观测周期准时进行。
3、观测点的要求
为了能够反映出建构筑物的准确沉降情况，沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求建筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称，且相邻点之间间距以15——30米为宜，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。
再就是，埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求，特别要考虑到装修装饰阶段因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住观测点，不能连续观测而失去观测意义。
4、沉降观测的自始至终要遵循“五定”原则
所谓“五定”，即通常所说的沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客觀上尽量减少观测误差的不定性，使所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的结果可比性更一致，使所观测的沉降量更真实。
5、施测要求
仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时经计量单位予以鉴定。连续使用3——6个月重新对所用仪器、设备进行检校。
在观测过程中，操作人员要相互配合，工作协调一致，认真仔细，做到步步有校核。
6、沉降观测精度的要求
各项观测指标要求如下：
（1）往返较差、附和或环线闭合差：△h=∑a-∑b≤l√n—，表示测站数。（或△h=∑a-∑b≤1.0√L—，L表示观测路线距离）
（2）前后视距：≤30m
（3）前后视距差：≤1.0m
（4）前后视距累积差 ≤3.0m
（5）沉降观测点相对于后视点的高差容差：≤1.0mm
（6）水准仪的精度不低于N2级别
7、沉降观测成果整理及计算要求
原始数据要真实可靠，记录计算要符合施工测量规范的要求，依据正确，严谨有序，步步校核，结果有效的原则进行成果整理及计算。
二、具体施测程序及步骤
1、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1.5米）
根据工程特点，建立合理的水准控制网，与基准点联测，平差计算出各水准点的高程。2、建立固定的观测路线。
由场区水准控制网，依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图，确定沉降观测点的位置。在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处作好标记桩，保证各次观测均沿统一路线。
3、沉降观测
首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础，其精度要求非常高，施测时一般用N2或N3级精密水准仪。并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定。
随着结构每升高一层，临时观测点移上一层并进行观测直到十0.00再按规定埋设永久观测点（为便于观测可将永久观测点设于十500mm）。然后每施工一层就复测一次，直至竣工。
4、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。从而确定出沉降量。
某个观测点的每周期沉降量：△c=Hh，I—Hn，I -1 .
N表示某个观测点，I表示观测周期数（I=1，2，3……）且 H1=H0
累计沉降量：△C=∑△ c（n），n表示观测点号。
5、统计表汇总
（1）、根据各观测周期平差计算的沉降量，列统计表，进行汇总。
（2）、绘制各观测点的下沉曲线
首先建立下沉曲线坐标，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。
将统计表中各观测点对应的观测周期所测得沉降量画于坐标中，并将相应的荷载值也画于坐标中，连线，就得到对应于荷载值的沉降曲线。
（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，将建筑物的沉降情况及时的反馈到有关主管部门，正确地指导施工。特别座在沉陷性较大的地基上重要建筑物的不均匀沉降的观测显得更为重要。
利用沉降曲线还可计算出因地基不均匀沉降引起的建筑物倾斜度：q=│△Cm-△Cn│/Lmn，△Cm，△Cn分别为m，n点的总沉降量，Lmn为m，n点的距离。
对沉降观测的成果分析，我们还可以找出同一地区类似结构形式建筑物影响其沉降的主要因素，指导施工单位编好施工组织设计正确指导施工大有裨益，同样也为勘察设计单位提供宝贵的一手资料，设计出更完善的施工图纸。
6.观测中的注意事项：
（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、稳定时再读数。
（6）随时观测，随时检核计算，观测时要—气阿成。
（7）在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动。
论高层建筑物的沉降观测 篇5
1沉降观测的基本要求
1.1 仪器设备、人员素质的要求
根据沉降观测精度要求高的特点，为能精确地反映出建构筑物在不断加荷作下的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的1/10～1/20，为此要求沉降观测应使用精密水准仪(S1或S05级)，水准尺也应使用受环境及温差变化影响小的高精度铟合金水准尺。在不具备铟合金水准尺的情况下，使用一般塔尺尽量使用第一段标尺。
人员素质的要求，必须接受专业学习及技能培训，熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论能针对不同工程特点、具体情况采用不同的观测方法及观测程序，对实施过程中出现的问题能够会分析原因并正确的运用误差理论进行平差计算，做到按时、快速、精确地完成每次观测任务
1.2 观测时间的要求
建构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，失去实际观测意义。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。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期，一般高层建筑物的沉降观测按一定的时间段为一观测周期(如：次/30天)或按建筑物的加荷情况每升高一层(或数层)为一观测周期，无论采取何种方式都必须按施测方案中规定的观测周期准时进行。
1.3 观测点的要求
为了能够反映出建构筑物的准确沉降情况，沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求建筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称，且相邻点之间间距以15～30m为宜，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，特别要考虑到装修装饰阶段因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住观测点，导致不能连续观测而失去观测意义。
1.4 沉降观测的自始至终要遵循“五定”原则
所谓“五定”，即通常所说的沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点，点位要稳定;所用仪器、设备要稳定;观测人员要稳定;观测时的环境条件基本一致;观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性，使所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的结果可比性更一致，使所观测的沉降量更真实。
1.5 施测要求
仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时经计量单位予以鉴定。连续使用3～6个月重新对所用仪器、设备进行检校。在观测过程中，操作人员要相互配合，工作协调一致，认真仔细，做到步步有校核。
1.6 沉降观测精度的要求
根据建筑物的特性和建设、设计单位的要求选择沉降观测精度的等级。再未有特除要求情况下，一般性的高层建构筑物施工过程中，采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求。
1.7 沉降观测成果整理及计算要求
原始数据要真实可靠，记录计算要符合施工测量规范的要求，依据正确，严谨有序，步步校核，结果有效的原则进行成果整理及计算。
2具体施测程序及步骤
2.1 建立水准控制网
根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案，由建设单位提供的水准控制点(或城市精密导线点)根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网。要求：
1)一般高层建筑物周围要布置3个以上水准点，水准点的间距不大于100m;
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1.5m)根据工程特点，建立合理的水准控制网，与基准点联测，平差计算出各水准点的高程。
2.2 建立固定的观测路线
由场区水准控制网，依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图，确定沉降观测点的位置。在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处作好标记桩，保证各次观测均沿统一路线。
2.3 沉降观测
根据编制的工程施测方案及确定的观测周期，首次观测应在观测点安稳固后及时进行。一般高层建筑物有一或数层地下结构，首次观测应自基础开始，在基础的纵横轴线上(基础局边)按设计好的位置埋设沉降观测点(临时的)，等临时观测点稳固好，进行首次观测。
首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础，其精度要求非常高，施测时一般用N2或N3级精密水准仪。并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定。
随着结构每升高一层，临时观测点移上一层并进行观测直到十0.00再按规定埋设永久观测点(为便于观测可将永久观测点设于十500mm)。然后每施工一层就复测一次，直至竣工。
2.4 平差计算
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。从而确定出沉降量。
某个观测点的每周期沉降量：△c=Hh, I—Hn, I-1.N表示某个观测点，I表示观测周期数(I=1, 2, 3……)且H1=H0累计沉降量：△C=∑△c (n), n表示观测点号。
2.5 统计表汇总
1)根据各观测周期平差计算的沉降量，列统计表，进行汇总;
2)绘制各观测点的下沉曲线;
首先建立下沉曲线坐标，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。
将统计表中各观测点对应的观测周期所测得沉降量画于坐标中，并将相应的荷载值也画于坐标中，连线，就得到对应于荷载值的沉降曲线。
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，将建筑物的沉降情况及时的反馈到有关主管部门，正确地指导施工。特别座在沉陷性较大的地基上重要建筑物的不均匀沉降的观测显得更为重要。
利用沉降曲线还可计算出因地基不均匀沉降引起的建筑物倾斜度：q=│△Cm-△Cn│/Lmn，△Cm，△Cn分别为m, n点的总沉降量，Lmn为m, n点的距离。
对沉降观测的成果分析，我们还可以找出同一地区类似结构形式建筑物影响其沉降的主要因素，指导施工单位编好施工组织设计正确指导施工大有裨益，同样也为勘察设计单位提供宝贵的一手资料，设计出更完善的施工图纸。
参考文献
[1]李青岳主编.工程测量学.北京:测绘出版社, 1984.
[2]李青岳, 陈永奇主编.工程测量学.北京:测绘出版社, 1995.
浅谈高层建筑物变形观测 篇6
本工程建筑物的沉降是由地基、基础和上部结构以及降水共同作用的结果, 其沉降量特别是差异沉降量若超过一定的限度, 就会影响建筑物的正常使用和安全。在施工期间, 对该工程根据所增加层数或荷载情况, 逐步进行沉降观测, 以掌握、监视建筑物的沉降情况, 分析是否正常, 若有异常情况发生, 需及时分析采取相应的措施, 以保证施工建筑物及施工安全。因此, 在施工期间需对1～6#楼进行沉降观测。
1 观测数据处理
1.1 水准基点稳定性检验
自2010年4月10日至2011年5月19日止, 对沉降位移监测网中的水准基点所组成的闭合水准路线见共进行了7次观测, 观测数据见表1。每期观测进行平差, 得各期水准基点的高程数值见表2。
表1的实测资料, 由公式 (1) 计算得垂直位移监测网每测站高差中误mo=0.009mm, 满足垂直位移监测网设计的观测精度要求。
式中:fh为水准环线闭和差;
n为水准环线测站数;
N为水准环线个数。
由表2高程数据计算每一水准基点高程间隙差如表3。
计算得各水准基点稳定性指标如下:σ4=0.22σ5=0.51σ6=0.62其中以σ4最小, 故水准基点是稳定的。
1.2 沉降等值线图
根据每栋楼的各观测点的总沉降值, 可绘制出沉降等值线图, 从而直接反映出各沉降观测点的差异沉降情况。现以7#楼为例。
(1) 7#楼沉降等值线图如图1。
1.3 沉降-荷载-时间曲线图
(1) 7#楼沉降-荷载-时间曲线图。
在7#楼各沉降观测点中, 2号点沉降量最大为20.04mm, 6号点沉降量最小为15.16mm。平均沉降值为12.56mm, 日均沉降值为0.0 6 2 m m/d。
2 沉降观测中注意的问题
(1) 沉降观测点的埋设必须要牢固, 距墙面要有一定的距离, 以避免作墙外保温层时将观测点埋在里面, 否则会给沉降观测带来不必要的麻烦。
(2) 观测点的顶部必须要光滑, 以使每次放置水准尺时都能够使水准气泡居中。若不能使水准气泡居中, 会给测量结果带来误差。
(3) 观测人员要固定。
━系列1━系列2━系列3━系列4━系列5━系列6━系列7系列1-1号观测点;系列2-2号观测点;系列3-3号观测点;系列4-4号观测点;系列5-5号观测点;系列6-6号观测点;系列7-7荷载曲线。
(4) 严格按照测量规范的要求施测。
(5) 前后视距尺要用同一把水准尺。
(6) 每次观测按照固定的观测路线。
(7) 观测时避免阳光直射, 各次观测环境基本一致。
(8) 要在成像清晰、稳定时读数, 随时观测, 随时进行检核计算。
(9) 在雨季前后要联测, 检查水准点的标高是否有变动。
(10) 将各次观测沉降情况及时反馈有关部门, 当发现异常情况时, 应立即向有关部门上报。会同有关部门采取应急措施。
3 结语
在《建筑变形测量规程》中, 要求用于垂直变形观测的水准点的标石, 应埋设在最大冻土层深度的0.5m以下。我们本次用于垂直变形观测的水准基点是选择在变形影响区域以外300m处两栋6层居民楼上, 其建成时间为1997年。由表5.3水准基点高程间隙差数据可知, 在七期观测中, 最大间隙差为0.87mm, 最小0.02mm, 平均为0.40mm。首次观测日期为2010年4月10日, 最后一次观测时间为2011年5月19日, 其间时间间隔为405天。最大间隙差即为这一期间高程的变化值, 则平均每天的最大变化值为0.002mm。在《建筑变形测量规程》中规定, 建筑物沉降稳定指标, 按沉降速度控制在0.01～0.04mm/每天。由以上数据可知, 水准基点的变化量远小于沉降稳定指标。故水准基点选在变形区域以外稳定的建筑物上, 完全能满足建筑物垂直变形观测的精度要求, 且已有的建筑物的建成时间一般不得少于3年。
参考文献
[1]李青岳, 陈永奇.工程测量学[M].北京:测绘出版社.
[2]陈龙飞, 金奇坤.工程测量[M].上海:同济大学出版社.
高层建筑物沉降观测及形变分析 篇7
关键词：高层建筑物,沉降,观测,形变
当今时代,由于城市化进程的不断加快,耕地面积日益减少,导致高层建筑物不断增多。但高层建筑物容易产生沉降,尤其是不均匀沉降。沉降轻者会使建筑物发倾斜或出现裂缝,重者则可能会引起更加严重的安全事故。
因此,为了保障高层建筑物的安全,必须要在施工过程中采用有效的沉降观测技术来指导其合理施工、控制其质量水平。对此,笔者主要针对高层建筑物沉降观测及形变的相关问题进行了分析。
一、高层建筑物沉降观测的特点
若想及时有效地观测到高层建筑物的沉降情况,一般需要在高层建筑物工程的基础施工阶段就布设好沉降观测点;而对于在基础施工阶段没有布设沉降观测点,又需要进行沉降观测的,则需临时布设。但在基础施工阶段布设沉降观测点时,有时无法顾及到沉降点周围。若前期施工现场混乱,杂物堆放物过多,则可能会压盖或碰撞到基础沉降点。其次,现场施工环境往往较乱,人员流通频繁,各个工序的施工人员也不尽相同,因此容易在交接协调过程中出现问题。基于以上种种因素,沉降的观测必须要及时,否则将会丢失某些沉降数据。
总体来说,高层建筑物沉降观测具有以下几项特点:观测环境复杂、沉降点点位易受破坏、观测工期较长、数据处理繁琐以及观测是实时和不可逆的。
二、高层建筑物沉降观测的基本流程
高层建筑物沉降观测的基本流程一般为:准备观测所需的仪器设备和材料-布设观测基准点-布设工作基点-布设沉降点-进行沉降观测-分析沉降数据。对于高层建筑物来说,在埋设沉降点之时需要特别认真和仔细,不要出现任何差错。
其次在进行沉降观测之时,通常需要先埋设基准点和永久沉降点,另外有时还可能需要根据现场情况而布设基础沉降点、工作基点、联系点以及检查点等。沉降观测的起始控制点就是基准点,它的埋设必须要选择安全、稳定、可靠及方便的位置。基准点的具体埋设位置及数量的确定必须要根据施工现场的实际条件而定,一般基准点的高程系统要与高层建筑物本身的高程系统相一致。
再者,在高层建筑物工程基础施工阶段布设基础沉降点及永久沉降点之时,也要根据建筑物的实际规模、结果及当地地质条件等因素而确定点的个数。沉降点位置的选择应充分考虑到通视条件,尽量选择大转角、四角、承重墙、承重柱、裂缝两边、沉降缝两边、轴线上以及中心点等处,避免选择在转点、阳台上、非承重墙及承重柱的地方。
若要在地下室埋设永久沉降点,最好是先在地面上布设两个与永久沉降点位置相对应的工作基点,以作为地上基准点与地下沉降点之间的连接过渡点。
三、高层建筑物沉降观测的案例分析
(一)工程概况
某高层建筑工程项目设计为地上15层、地下1层,桩基主要采用的是预应力混凝土管桩,上部主要是采用的钢筋混凝土框架-核心筒的结构类型。按照当地政府要求,根据设计图纸及沉降观测要求,参照有关规范,为该工程项目设计了一个沉降观测方案。
(二)观测精度要求
针对该高层建筑工程项目的实际情况,按照高层建筑物沉降观测一级精度要求来实施观测。采用精密水准仪及2m铟瓦合金标尺,按照二等水准测量要求实施观测。
(三)观测周期
对该高层建筑工程项目进行沉降观测,检测分两个阶段进行。第一个阶段是在工程施工期间,每施工完一个楼层就进行一次观测;第二个阶段是在主体结构施工完毕封顶后的一年内,每隔两个月进行一次观测。若在最后一百天内发现建筑物的沉降速率<0.02mm/d,则可停止观测。
另外,若在施工阶段的观测中发生了沉降异常状况,或出现了地震、大降雨等情况,则应及时向相关部门通报。
(四)形变分析
在施工期间的第三次和第五次观测中发现,部分观测点出现了较大的不均匀沉降,第三次观测中的ZL07和ZL08两个观测点尤为明显,第五次观测中的各个观测点都比较明显;而在之后的观测中,各个点的沉降量都比较稳定,没有再发现较大沉降。
在主体结构施工完毕封顶后一年内的观测中发现,第一次出现了最大幅度的沉降,而在其后的观测中各点沉降量逐渐趋于稳定。在最后一百天内的观测中,发现建筑物的沉降速率均<0.02mm/d,认为该建筑物符合沉降要求。
四、结语
高层建筑虽然在很大程度上解决了城市土地资源紧缺问题,但是施工难度与一般建筑相比,要大很多,施工中遇到的问题也相对较多,尤其是高层建筑物的沉降问题。为了保障高层建筑物的安全,必须要在施工过程中采用有效的沉降观测技术来指导其合理施工、控制其质量水平。
现如今城市中的高层建筑物越来越多,而鉴于高层建筑物容易发生沉降问题,所以必须要重视对其的沉降观测,认真分析数据和形变,以保障高层建筑物的质量安全。
参考文献
[1]包雍卿,崔马军,黄岳林,高浩.高层建筑物沉降观测及形变分析[J].测绘与空间地理信息,2012,11:220-222.
[2]钟晓霞,许武成,刘承栩.高层建筑沉降观测技术及数据分析探讨[J].科技视界,2016,10:195-196.
[3]刘国平,刘莉君.高层建筑物中沉降观测技术应用的探讨[J].科技资讯,2007,02(23).
高层建筑物沉降观测技术的应用 篇8
1 高层建筑物沉降的原因分析
在应用沉降观测技术之前,首先必须对高层建筑物沉降的原因有一个全面了解。高层建筑物发生沉降的原因主要有两点:一是外部因素。由于地质条件、地下水位、大气温度和土壤性质的不同,高层建筑物会随时间的变化而出现变形,其中沉降就是变形的一种表现;二是自身因素。高层建筑物本身需要荷载,会受到外力作用,再加上建筑物结构不合理,也会出现沉降。
2 沉降观测的特点概述
2.1 精度高
沉降观测的精度高低直接关系到高层建筑物的安全性和稳定性,影响到对沉降规律的把握和控制。在实际操作中,沉降观测要求高精度,必须满足在该高层建筑物允许的沉降值范围,一般来讲,沉降观测的精确度应小于允许沉降值的110~120,但是为了更加详细全面的研究沉降过程,对于观测精度要求还要更高。
2.2 频率高
建筑物产生沉降都具有一定的时间效应,在计算高层建筑物沉降过程中需要对同一点不同时间的坐标差和高程差进行一定时间周期的重复观测计算。所以,沉降观测的频率高,往往取决于观测的预计沉降量以及沉降的速率,沉降观测必须能够反馈出沉降变化的规律。
2.3 难度大
建筑物本身沉降的精度特别小,计算量大,要求严格。同时,沉降观测所需要处理的数据信息量特别大,需要从大量数据中采用严密的数据处理办法去获取沉降信息,可以说沉降观测数据处理的过程也是分析沉降规律和预报的过程。
3 高层建筑物沉降观测技术的基本要求
3.1 沉降观测仪器设备
高层建筑物沉降观测仪器一般需要使用精密水准仪及铟瓦合金的水准标尺。我国目前常用的水准仪是国产的S1、S05水准仪,同时现在的数字化电子水准仪也逐渐开始推广应用,比如莱卡DNA03等。
3.2 沉降观测点
沉降观测点是指要测量的高层建筑物上的测量标志,一般采用20mm的螺纹钢。沉降观测点的数量和位置必须严格按照测量规范标准要求、地质状况以及建筑物结构特点进行设置,应能够准确全面地反映沉降情况。高层建筑物在设置沉降观测点时通常采用纵横向对称的方式,观测点之间距离需要分布均匀,保持在15~30m为宜。
3.3 沉降观测精度
高层建筑物沉降观测的精度必须能够反映出建筑物不同变化的沉降量。《建筑变形测量规范》(JGJ8-2007)要求沉降观测需要采用二级水准测量方法,视线长度在50m以内,前后视距差在2m以内,累差也不能超过三米,视线应在高度应在0.3m以上,基辅分划读数差应在0.5mm以内,往返较差及附和或环线闭合之差在1.0√n(n为检测站个数)以内,检测已测测段高差之差在1.5√n以内。
3.4 沉降观测时间
沉降观测时间一般在方案中都需要详细规定,必须严格要求观测时间,否则会造成观测数据的不真实,最终影响沉降观测的质量。高层建筑物沉降观测的各个阶段都必须严格安装工程进展情况进行,杜绝漏测或补测的发生,只有这样才能真正掌握沉降规律。在实际施工中,建在砂类土层与粘土类土层上的建筑物沉降周期是不一样的,尤其是粘土类沙层建筑物施工期间的沉降量是整个沉降量的一部分,需要观测频率大,可以根据实际地基、层数和荷载来确定观测周期。如果遇到停工情况,需要在停工时和重新开工时各观测一次,掌握停工期建筑物沉降变化情况。竣工后,沉降观测频率可以相对小一些,一般根据地基类型与沉降速度可以设置为一个月至一年等不同周期。最后,通过沉降量与时间关系曲线来判断沉降是否进入稳定期,如果建筑物沉降速度小于0.01~0.04mm/d时,基本就可以认为进入了沉降稳定阶段,当然具体实践中还需要根据建筑物地基土的压缩性等情况而定。
3.5 沉降观测方法
在沉降观测中通常观测人员会采用闭合水准测量的方式。通过高程基准点对观测点进行测量,然后组成闭合水准路线,在观测高程基准点时通常采用往返偶数站观测的办法,高程基准点和沉降观测点都需要严格按照国家的规范标准使用闭合水准路线观测。
4 高层建筑物沉降观测的施测步骤
4.1 建立水准控制网
在分析工程特点、地理环境以及布局结构基础上,水准控制网可以根据建设单位提供的水准控制点或者城市精密水准点或者测绘人员自己建立的水准点来进行设置。水准控制网中的水准点也可以称为基准点,水准点必须设在沉降区、震动区以及开挖区范围以外,并且根据国家二等水准测量要求确定水准基点的开挖深度,并确保标石深度大于相连建筑物基础的深度。三个间距在100m以内的水准基点可以组成闭合路线,可以根据它们的闭合差来检验精准度。在架设水准仪时必须能够后视到两个以上的水准基点。
4.2 布设沉降观测点及路线
具体布设工作需要布点人员使用专门仪器根据沉降点位进行沉降观测点的布设。首先,在建筑物墙体上将沉降观测点的位置标示出来,然后使用工具进行打眼和固定,为了防止掉落可以在标示上涂抹植筋胶。最后,当布设好沉降观测点后,就需要在沉降点和水准基点之间建立观测路线,测绘人员需要做好编号和记录工作,将建立好的观测路线确定下来。
4.3 实施沉降观测
以上工作完成以后,就可以开始观测闭合线路。首次观测特别重要,必须采用偶数站往返两次观测,并且同一个沉降点往测和返测要设立不同水准标尺。首次观测沉降点的高程值是后面计算沉降量的重要依据,所以,必须确保观测的精确度,可能需要数次重复观测,往返观测的沉降点的两个高程值相差必须小于1mm,然后取两者的平均值作为首次沉降点的高程值。后面的观测就可以通过闭合差来检验测量精度,一般闭合差需小于允许值的一半。如果首次沉降点沉降量为零,就可以根据两次观测的高程值之差计算沉降点位的沉降量和总的沉降量。
5 几点建议
在高层建筑物沉降观测中由于人为、仪器以及外部环境等因素干扰,难免会出现误差。为此,在实际沉降观测中需要做好以下三点:一是定期检验水准仪i角误差,确保其在规定标准范围内;二是选择合适的观测时间。遇到太热或太冷及刮风下雨等恶劣天气时不要观测,并且观测前需要将水准仪放到阴凉处,确保水准仪与外界温度一致;三是注意沉降观测步骤。严格按照施测程序进行,尤其注意要在观测点与基准点稳定后方可进行观测。此外,沉降观测仪器在不断更新换代,我们采用更先进的仪器,会让观测方法更加完善、精确,减少作业强度,提高观测效率。
参考文献
[1]蔡顺.沉降观测技术在高层建筑施工中的运用[J].中华民居(下旬刊),2014(03).
[2]祁志涛.建筑工程沉降观测技术及其应用[J].中外企业家,2014(15).
[3]卢建利.高层建筑沉降观测及数据分析[J].山东工业技术,2015(18).
[4]赵海林,陈旭.谈对施工中沉降观测技术的分析[J].China's Foreign Trade,2010(12).
[5]苑晓薪,李喜民.谈在施工中沉降观测技术的应用[J].民营科技,2008(08).
高层建筑沉降观测要求和方法 篇9
随着社会的不断进步, 物质文明的极大提高, 建筑设计、施工技术水平的日臻成熟完善, 新型材料的不断运用, 同时, 为提高城市中心区土地资源的利用率, 高层及超高层建筑物越来越多。为了保证建构物的正常使用寿命和建筑物的安全性, 并为以后的勘察设计、施工提供可靠的资料及相应的沉降参数, 建筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。
1 沉降观测的国家规范要求
根据国家规范, 对于工业与民用建筑物、构筑物、建筑场地、地基基础、水坝等必须进行相关的变形测量, 并且必须在工程设计时对变形测量就要统筹安排, 施工开始即进行变形测量。
变形测量有两层概念:包括垂直位移测量、水平位移测量。垂直位移测量即是通常所说的建筑物沉降观测。本文根据本人的工程实践经验, 主要谈谈高层建筑中沉降观测的一些问题方法供各位同仁探讨。
现行规范也规定, 高层建筑物、高耸构筑物、重要古建筑物及连续生产设施基础、动力设备基础、滑坡监测等均要进行沉降观测。特别在高层建筑施工过程中运用沉降观测加强过程监控, 指导合理的施工工序, 预防在施工过程中出现不均匀沉降, 及时反馈信息为勘察设计、施工部门提供详尽的一手资料, 避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝, 从而造成巨大的经济损失。
根据建筑物的特性和建设、设计单位的要求选择合理的沉降观测精度的等级尤其重要。一般没有特除要求的情况下, 一般性的高层建构筑物施工过程中, 采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测要求。国家规范对变形测量的等级划分及精度有如下要求:应该符合表1规定:
其中沉降观测是垂直方向的位移测量, 对于目前的超高层建筑越来越多的情况下, 如何进行沉降位移测量显得由为重要, 规范对垂直方向的位移监测网也做了技术方面的要求, 如表2:
注:①变形点的高层中误差和点位中误差, 系相对于最近基准点而言;②当水平位移变形测量用坐标向量表示时, 向量中误差为表中相应等级点位中位移的1/√2;③垂直位移的测量, 可视需要按变形点的高层中误差或相邻变形点高差中误差确定测量等级。
注:n为测段的测站数。
2 沉降观测的发展
在60年～70年代工业与民用建筑方面由于没有大量的高层建筑或者大型的厂房, 只是一些低矮的砖混结构, 对建筑的沉降观测没有特别的要求, 亦或要求不是很严格, 只是施工单位在施工过程中进行一些简单的沉降观测, 要求的测量精度也不是很高, 进入80年代随着高层建筑及大型厂房的出现, 为了保证建筑物的正常使用寿命和安全性, 并为勘察设计、施工提供可靠的资料及相应的沉降参数, 对建筑的变形进行测量越来越有必要, 建筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显, 对于沉降观测的要求也越来越高, 而且各个地方政府相继出台相关的法规, 设计阶段就必须导入变形测量要求, 而且必须在工程建设过程中需要强制执行, 特别是建筑物的沉降观测。为确保建筑工程主体结构, 使在施工和使用期间沉降变形得到有效控制, 提高建筑工程的整体质量水平, 制订了《加强建筑工程变形观测控制的规定》, 且规定:
(1) 凡需进行变形观测控制的工程, 其勘察单位必须在岩土勘探报告中提出相关意见与建议;设计单位必须在施工图中提出观测控制的要求和说明。
(2) 凡需进行变形控制的工程, 建设单位必须在工程开工前委托沉降观测单位签订观测合同, 并由观测单位制定出观测方案后, 方可报请开工。沉降观测单位指有沉降变形观测资质并与地基基础处理、主体结构施工无关的具有相应资质的检测单位。
3 沉降观测的基本方法
(1) 首先必须建立沉降观测监测网, 布设成闭合环、结点或附合水准路线等形式。
(2) 沉降观测采用环形闭合法或往返闭合法进行控制。
(3) 根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案, 由城市精密导线点提供的水准控制点引入, 根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网。
4 对沉降观测测量仪器的精度要求
(1) 所使用的仪器必须有产品合格证、定期的年检报告和检定证书。
(2) 智能全站仪精度要求
1) 智能全站仪测角精度X:X≤2″。
2) 测距精度X:有棱镜X≤2 mm+2ppmD。
3) 测距精度X:无棱镜X≤3 mm+2ppmD。
(3) 精密数字水准仪精度要求:
1) 精密数字水准仪精度X:-0.3 mm/km≤X≤+0.3 mm/km (铟钢尺) 用于控制点的高程引测、复验控制标高、沉降观测基准引测、沉降观测。
2) 精密数字水准仪精度X:-0.9 mm/km≤X≤+0.9 mm/km (铟钢尺) 用于重要部位高程测量、钢结构高程测量、验测、复测标高。
(4) GPS接收机精度要求:
1) GPS接收机精度X:静态平面X≤5 mm+0.5ppmD, 用于上部高层部位轴线投测的校核。
2) GPS接收机精度X:动态平面X≤5 mm+0.5ppmD, 用于实时监测, 高层重要部位的校核纠错、变形监测、校核。
(5) 普通水准仪精度要求X:-1.5 mm/km≤X≤+1.5 mm/km。
(6) 电子经纬仪测角精度要求X:X≤2″。
(7) 激光铅直仪精度要求:
1) 激光铅直仪精度X:X≤1/200000 (用于重要轴线的竖向投测) 。
2) 激光铅直仪精度X:X≤1/40000 (用于一般轴线的竖向投测) 。
(8) 所使用的相关材料及预埋件必须符合相关的规范及政府规定要求。
5 沉降观测点的布设要求
5.1 基准点的布设
(1) 每个工程至少有3个稳固可靠的点作为基准点, 目前比较重要的建筑物的沉降观测基准点一般需要点位必须立于稳固的持力层上, 即中、微风化岩上, 故此, 通常会用钻机钻孔, 达到持力层后, 孔内埋于Ф50的镀锌钢管, 并且灌高强度砂浆, 露出地面的部分根据各个城市的规定, 使用统一编号的铁件并且进行标识。
(2) 由于设计往往只对建筑物本身的观测点布置有所要求, 而对基准点的位置没有要求, 故此, 基准点的埋设点必须在测量方案内体现, 并且通过相关部门批准, 并且注明与建筑物的距离。
(3) 保证由建筑物周围城市高程控制网引测, 然后建立建筑物的二级高程控制网。
(4) 埋设点离建筑物距离以5 m～30 m为宜。
(5) 各基准点要设在建筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外。
(6) 基准点的保护措施要做好, 不被碰撞。
(7) 埋好点后附图报请相关单位验收后方可使用。
5.2 变形观测点的布设
(1) 布设点能够反映建筑物、构筑物变形特征和变形明显的部位。
(2) 标志应稳固、明显、结构合理, 不影响建筑物、构筑物的美观和使用。
(3) 点位应避开障碍物, 便于观测和长期保存。
(4) 与设计要求相一致。
(5) 建筑物四角或沿外墙每10 m～15 m处或每隔2根～3根柱基上。
(6) 裂缝或沉降缝或伸缩缝的两侧。
(7) 新旧建筑物或高低建筑物以及纵横墙的交接处。
6 沉降观测的施测方法
(1) 建立水准控制网:
根据城市精密导线点、工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网。必须保证在场区内任何地方架设仪器至少后视到两个观测点, 并且场区内各观测点构成闭合图形, 以便闭合检校;根据工程特点, 建立合理的水准控制网, 与基准点联测, 平差计算出各水准点的高程。
(2) 建立固定的观测路线:
由场区水准控制网, 依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图, 确定沉降观测点的位置。在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线, 并在架设仪器站点与转点处作好标记桩, 保证各次观测均沿统一路线。
(3) 沉降观测时间频率要求:
根据编制的工程施测方案及确定的观测周期, 首次观测应在观测点稳固后及时进行。一般高层建筑物有地下结构, 首次观测应自基础开始, 在基础的纵横轴线上或者基础边按设计好的位置埋设沉降临时观测点, 等临时观测点稳固好, 进行首次观测;首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础, 其精度要求非常高, 施测时一般用N2或N3级精密水准仪, 并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定;随着结构每升高一层, 临时观测点移上一层并进行观测直到±0.00再按规定埋设永久观测点, 为便于观测一般可将永久观测点设于﹢0.50 mm。然后每施工一层3天后进行复测一次, 直至竣工;对于超高层建筑塔楼每升高三层观测一次;在装饰阶段每月观测一次;整栋楼竣工后:竣工当年每三个月观测一次;竣工第二年半年观测一次;竣工第三年一年观测一次, 直至沉降稳定。
(4) 沉降观测时需要坚持的“五定”原则
1) 沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点, 点位要稳定。
2) 所用仪器、设备要固定。
3) 观测人员要固定。
4) 观测时的环境条件基本一致。
5) 观测路线、镜位、程序和方法要固定。
以上措施在客观上能够尽量减少观测误差的不定性, 使所测的结果具有统一趋向性, 保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致, 使所观测的沉降量更真实。
(5) 观测中的注意事项
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) 观测时要避免阳光直射, 且各观测环境基本一致。
4) 成像清晰、稳定时再读数。
5) 随时观测, 随时检核计算, 观测时-次完成。
6) 在雨季前后要联测, 检查水准点的标高是否有变动。
7) 将各次所观测沉降情况及时反馈有关部门, 当建筑物每天 (24h) 连续沉降量超过1mm时应停止施工, 会同有关部门采取应急措施。
(6) 各项观测指标要求如下:
1) 往返较差、附和或环线闭合差:△h=∑a-∑b≤l√n, n表示测站数 (或△h=∑a-∑b≤1.0√L, L表示观测路线距离) 。
2) 前后视距:≤30 m。
3) 前后视距差:≤1.0 m。
4) 前后视距累积差:≤3.0 m。
5) 沉降观测点相对于后视点的高差容差:≤1.0 mm。
6) 水准仪的精度不低于N2级别。
7 沉降观测的成果汇总
(1) 高层建筑沉降观测点相对于后视高差测定的允许偏差为±1mm, 即仪器在每一测站观测完前视各点, 再回视后视点, 两次读数之差不得超过1mm。
(2) 成果整理时, 首先检查手薄中的数据和计算是否正确, 观测限差是否符合要求, 精度是否合格。
(3) 将各次观测记录整理检查无误后, 进行误差分配, 进行平差计算, 求出各次每个观测点的高程值, 然后将观测值列入观测成果表中, 计算相邻两次观测之间的沉降量, 从而确定出沉降量, 并且注明观测日期及荷重情况。
(4) 某个观测点的每周期沉降量:△cN=HI-H (I-1) , 其中N表示某个观测点, I表示观测周期数 (I=1, 2, 3……) 且HN=N点的累计沉降量:△C=∑△cN;
(5) 为便于清楚表明沉降、时间、荷重之间的相互关系, 要绘制每一观测点的时间与沉降量的关系曲线及时间与荷重的关系曲线, 如图一所示:以沉降量为纵轴、时间为横轴、根据每次观测日期和每次下降量 (隆起量) 按比例画出各点, 然后将各点连接, 并且在在曲线一端注明观测点号;以荷重为纵轴、时间为横轴、根据每次观测日期和每次下降量 (隆起量) 按比例画出各点, 然后将各点连接;两种关系曲线可以画在同一图上, 可以清楚的表明每个观测点在一定时间内, 所受到的荷重及沉降量。
8 沉降观测通常遇到的问题
(1) 曲线在首次观测后发生回升现象:
第二次观测出现回升, 至第三次以后, 观测曲线又逐渐下降, 一般是由于初测精度不高, 如果回升超过5 mm, 应将第一次的成果作废, 若回升5 mm内, 第二次与第一次调整标高一致。
(2) 曲线在中间某点突然回升:
一般是水准点或者观测点被移动所致, 而且是被移高所致, 才会出现回升。如果水准点被移动, 则不能再用, 如果是观测点, 则需要另行设点。
(3) 曲线自某点起渐渐回升:
一般是水准点下沉所致, 由于水准点埋设不当, 产生自然下沉, 当建筑物初期时沉降量大于水准点的下沉量, 曲线不会回升, 当建筑物后期时沉降趋于稳定, 而水准点继续下沉, 则曲线会渐渐回升, 此时应该仔细追查原因, 如果与水准点下沉有关, 则要与高级水准点符合测量, 确定下沉量。
(4) 曲线的波浪起伏现象:
一般出现在观测的后期, 由于初期沉降量较大, 下沉值大于测量误差, 但后期, 下沉已经很微, 测量误差在曲线上就会体现;应该根据整个情况进行分析, 自某点起, 将波浪线改为水平线。
(5) 曲线中断现象:
由于沉降观测开始埋设在基础面上, 在浇灌混凝土后没有埋设新点或者观测点被损毁, 后来的观测点标高不一致使得曲线中断;为使曲线连接起来, 可以按照估求出未做观测期间的沉降量。
9 结语
(1) 在高层建筑沉降观测中由于建设单位在工程开工后没有及时确定观测单位等各方面的原因, 在地下室施工阶段没有进行沉降观测, 或者观测中期由于观测单位不及时、现场环境阻碍等没有及时的进行相关的观测, 使得观测成果不能准确的反映建筑的沉降状况, 所以作为工程建设的业主一定要加强沉降观测的管理, 不仅要及时的确定观测单位, 而且要监督观测单位的行为, 不能够流于形式。
(2) 高层建筑沉降观测中对地下室施工阶段的沉降观测没有足够的重视, 往往成为沉降观测的误区;