高層建筑變形監(jiān)測

14.2高層建筑變形監(jiān)測

高層建筑從施工準備起，到全部工程竣工后的一段時間內，應按施工與設計的要求，進行沉降、位移和傾斜等變形觀測。一般分兩部分：一部分是觀測高層建筑施工造成周圍鄰近建(構)筑物和護坡樁的變形以及日照等對建筑物施工影響的變形，以保證安全和正確指導施工，這是直接為施工服務的變形觀測；另一部分是在整個施工過程中和竣工后，觀測高層建筑各部位的變形，以檢查施工質量和工程設計的正確性，并為有關地基基礎與結構設計反饋信息。

14.2.1監(jiān)測項目清單

監(jiān)測項目清單見表14-3。

表14-3

高層建筑監(jiān)測項目清單

監(jiān)測項目監(jiān)測內容沉降觀測1施工對鄰近建(構)筑物影響的觀測打樁和采用井點降低水位等，均會使鄰近建(構)筑物產生不均勻的沉降、裂縫和位移等變形。為此，應在打樁、井點降水影響范圍以外設基準點，對距基坑一定范圍的建(構)筑物上設置沉降觀測點，并進行沉降觀測。并針對其變形情況，采取安全防護措施。2施工塔吊基座的沉降觀測高層建筑施工使用的塔吊，噸位和臂長均較大。隨著施工的進展，塔吊可能會因塔基下沉、傾斜而發(fā)生事故。因此，要根據(jù)情況及時對塔基四角進行沉降觀測，檢查塔基下沉和傾斜狀況，以確保塔吊運轉安全。3地基回彈觀測一般基坑越深，挖土后基坑底面的原土向上回彈的越多，建筑物施工后其下沉也越大。為了測定地基的回彈值，基坑開挖前，在擬建高層建筑的縱、橫主軸線上，用鉆機打直徑100mm的鉆孔至基礎底面以下300～500mm處，在鉆孔套管內壓設特制的測量標志，測定其標高。當套管提出后，測量標志即留在原處。待基坑挖至底面時，測出其標高，然后，在澆筑混凝土基礎前，再測一次標高，從而得到各點的地基回彈值。地基回彈值是研究地基土體結構和高層建筑物地基下沉的重要資料。4地基分層和鄰近地面的沉降觀測這項觀測是了解地基下不同深度、不同土層受力的變形情況與受壓層的深度，以及了解建筑物沉降對鄰近地面由近及遠的不同影響。這項觀測的目的和方法基本與地基回彈觀測相同。5建筑物自身的沉降觀測這是高層建筑沉降觀測的主要內容。當澆筑基礎墊層時，就在墊層上設計指定的位置埋設好臨時觀測點。一般每施工一層觀測一次，直至竣工。工程竣工后的第一年內要測四次，第二年測二次，第三年后每年一次，直至下沉穩(wěn)定為止。一般砂土地基測二年，粘性土地基測五年，軟土地基測十年。位移觀測1護坡樁的位移觀測無論是鋼板護坡樁還是混凝土護坡樁，在基坑開挖后，由于受側壓力的影響，樁身均會向基坑方向產生位移。為監(jiān)測其位移情況，一般要在護坡樁基坑一側500mm左右設置平行控制線，用經緯儀視準線法，定期進行觀測，以確保護坡樁的安全。2日照對高層建筑物上部位移變形的觀測這項觀測對施工中如何正確控制高層建(構)筑物的豎向偏差具有重要作用。觀測隨建(構)筑物施工高度的增加，一般每30m左右實測一次。實測時應選在日照有明顯變化的晴天天氣進行，從清晨起每一小時觀測一次，至次日清晨，以測得其位移變化數(shù)值與方向，并記錄向陽面與背陽面的溫度。豎向位置以使用天頂法為宜。3建筑物本身的位移觀測由于地質或其它原因，當建筑物在平面位置上發(fā)生位移時，應根據(jù)位移的可能情況，在其縱向和橫向上分別設置觀測點和控制線，用經緯儀視準線或小角度法進行觀測。傾斜觀測1建(構)筑物豎向傾斜觀測一般要在進行傾斜監(jiān)測的建(構)筑物上設置上、下二點或上、中、下多點觀測標志，各標志應在同一豎直面內。用經緯儀正倒鏡法，由上而下投測各觀測點的位置，然后根據(jù)高差計算傾斜量?；蛞阅骋还潭ǚ较驗楹笠暎脺y回法觀測各點的水平角及高差，再進行傾斜量的計算。2建(構)筑物不均勻下沉對豎向傾斜影響的觀測這是高層建筑中最常見的傾斜變形觀測，利用沉降觀測的數(shù)據(jù)和觀測點的間距，即可計算由于不均勻下沉對傾斜的影響。

14.2.2變形監(jiān)測的特點

1）精度要求高

為了能準確地反映出建(構)筑物的變形情況，一般規(guī)定測量的誤差應小于變形量的1／10～1／20。為此，變形觀測中應使用精密測量儀器和精密的測量方法。具體精度要求參見第8章第8.2節(jié)的表8-1～表8-3。

2）觀測時間性強

各項變形觀測的首期觀測時間必須按要求及時進行，否則得不到初始數(shù)據(jù)，從而使整個觀測失去意義。其它各階段的復測，也必須根據(jù)工程進展定時進行，不得漏測，這樣才能得到準確的變形量及其變化情況。

3）提交觀測成果要及時

對于施工期間的變形監(jiān)測，一定要及時提交監(jiān)測成果，以便進行信息化施工。另外，觀測成果要可靠、資料要完整，這是進行變形分析的需要，否則得不到符合實際的結果。

14.2.3變形監(jiān)測的基本措施

為了保證變形觀測成果的精度，除按規(guī)定時間一次不漏的進行觀測外，在觀測中應采取“一穩(wěn)定、四固定”的基本措施。

1）一穩(wěn)定

一穩(wěn)定是指變形觀測依據(jù)的基準點和工作基點，其點位要穩(wěn)定?；鶞庶c是變形觀測的基本依據(jù)，每項工程至少要有3個穩(wěn)固可靠的基準點，并每半年復測一次，工作基點是觀測中直接使用的依據(jù)點，要選在距觀測點較近但比較穩(wěn)定的地方。對通視條件較好或觀測項目較少的高層建筑，可不設工作基點，而直接依據(jù)基準點觀測。變形觀測點應設在被觀測物上最能反映變形特征，且便于觀測的位置。

2）四固定

四固定是指：①所用儀器、設備要固定；②觀測人員要固定；③觀測的時間要固定；④觀測的路線、鏡位、程序和方法要固定。

14.2.4電子水準儀在高層建筑沉降觀測中的應用

日本TOPCON公司生產的電子水準儀DL-101C的標稱精度為±0.4mm/km，完全能夠達到沉降觀測所需要的二等水準測量的精度要求。筆者利用電子數(shù)字水準儀DL-101C進行高層建筑的沉降觀測，取得良好效果。

表14-5

南京某高層住宅部分沉降觀測點沉降監(jiān)測成果表(單位：mm)觀測日期觀測點號101104106110112第23期

97.08.30

（第23層）高程值8011.48007.98009.38000.0

本次沉降-0.7-0.6-0.9-1.1

累計沉降-11.7-11.1-13.7-16.0

第24期

97.09.05

（第24層）高程值8010.48007.08008.17998.3

本次沉降-1.0-0.9-1.2-1.7

累計沉降-12.7-12.0-14.9-17.7

第25期

97.09.13

（第25層）高程值8010.38006.88007.97998.0

本次沉降-0.1-0.2-0.2-0.3

累計沉降-12.8-12.2-15.1-18.0

第26期

97.09.18

（第26層）高程值8009.58005.88006.57996.8

本次沉降-0.8-1.0-1.4-1.2

累計沉降-13.6-13.2-16.5-19.2

第27期

97.09.24

（第27層）高程值8008.48005.08005.87995.6

本次沉降-1.1-0.8-0.7-1.2

累計沉降-14.7-14.0-17.2-20.4

第28期

97.09.29

（第28層）高程值8007.88004.48004.97994.7

本次沉降-0.6-0.6-0.9-0.9

累計沉降-15.3-14.6-18.1-21.3

圖14-3

沉降曲線圖

另外，本軟件同樣適用于常規(guī)儀器沉降觀測的內業(yè)處理。利用光學精密水準儀（如Ni007，NA2等）進行沉降觀測時，記錄方式有電子手簿記錄和人工記錄兩種，如果是電子手簿記錄，則先要設法將電子手簿記錄的原始數(shù)據(jù)傳送到電腦，本軟件亦可對此原始記錄數(shù)據(jù)進行平差計算、自動生成沉降成果電子表格和繪制沉降曲線圖。如果是手工記錄，則要將各次觀測平差成果通過人工輸入到電腦，并保存在一數(shù)據(jù)文件中，利用本軟件可以自動生成沉降成果電子表格和繪制沉降曲線圖。

5）應用前景

將電子數(shù)字水準儀應用于沉降觀測，有以下優(yōu)點：

（1）效率高。由于儀器重量輕，又是自動讀數(shù)，作業(yè)員勞動強度大大減輕，觀測速度快，且無需記錄員，大大提高了工作效率；

（2）精度高。測量高差閉合差都能滿足沉降觀測的限差要求，從表14-4中的數(shù)據(jù)可以看出，大部分的測量高差閉合差fh的絕對值小于0.4mm，說明電子數(shù)字水準儀的性能穩(wěn)定；

（3）內業(yè)數(shù)據(jù)處理自動化。利用PCMCIA卡記錄數(shù)據(jù)，可很方便地與電腦實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，再利用應用軟件，可自動生成沉降成果電子表格、自動繪制沉降曲線圖等，內業(yè)數(shù)據(jù)處理工作變得非常輕松、迅速。

電子數(shù)字水準儀應用于其它領域，同樣有上述優(yōu)點。因此，電子數(shù)字水準儀代表了當今水準測量發(fā)展的方向，有著廣闊的應用前景。

14.2.5某高教公寓主體沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

1）概況

為高質量地建設南京某高教公寓，掌握大樓施工過程中的變形情況，建設單位委托東南大學對南京某高教公寓A、B兩大樓主體進行沉降監(jiān)測。現(xiàn)將A大樓主體施工階段的沉降監(jiān)測情況作簡要介紹。

2）沉降監(jiān)測成果

南京某高教公寓A大樓布設了12個沉降觀測點。根據(jù)《工程測量規(guī)范》，主體施工階段，大樓每施工1～2層觀測一次。A幢是在1998年10月19日基礎施工完畢之后作首次觀測的，至1999年５月20日結構封頂（32層）共進行了20次觀測，觀測結果見表14-6。

表14-6

A幢沉降監(jiān)測累計沉降量成果表（單位：mm）觀測日期20120220320420520620720820921021121298/10/19-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.0-0.099/05/20-9.2-5.3-10.2-9.3-5.4-5.4-7.1-10.2-11.5-9.6-8.1-12.7

3）沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

（1）累計沉降量分析

從表14-6中可以看出，A幢累計沉降量最大值是-12.7mm（212點），212點的平均下沉速度為-0.060mm/d（即每天下沉0.060mm）；累計沉降量最小值是-5.3mm（202點），202點的平均下沉速度為-0.025mm/d；累計沉降量的平均值是-8.67mm，平均下沉速度為-0.041mm/d。

從累計沉降量和下沉速度來看，數(shù)值均較小，這些情況均屬正常，且較為理想。

（2）不均勻沉降分析

不均勻沉降對建筑物的結構影響較大?！兜鼗A實用手冊》（中國建筑工業(yè)出版社）對多層、高層建筑由不均勻沉降引起的傾斜度提出限差如下：設建筑物總高度為H，當H24m時，限差為4‰；當24m<H60m時，限差為3‰；當60m<H100m時，限差為2‰；當H>100m時，限差為1.5‰。