高层建筑沉降技术总结分析
中图分类号：TU433 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）11（b）-0063-02
1 项目概况
笔者所在单位承接了凤凰城小区A-1#、A-2#、A-5#、A-8#、A-9#楼沉降工程项目，笔者是主要负责人。该项目位于泰安市高新区南区，东靠凤凰支路，西邻主要交通干道凤祥路，南靠凤凰小区，北接西天门大街。为了保证建筑物在建设期间及投入使用后一段时间内的安全，也为了保证施工顺利进行，拟对5座高层建筑物进行沉降监测。项目主要内容包括基准点和工作基点的布设及测量、主楼沉降观测、数据处理及分析、检查验收等。
2 沉降监测基准点及观测点的布设
2.1 基准点布设
根据该工程实际情况，基准点选在西天门大街上，总共布设4个稳固可靠的工作基点，选定其中之一点作为主点，其余作为检核用的副点，主点和副点应有一定的距离。基准点长约10 cm的钢桩植入在道路上，编号BM1～BM4。各基准点之间进行二等水准联测，并构成统一的高程基准，设BM1高程为100 m，其余基准点高程根据观测高差得出。控制网复测周期应根据点位的稳定情况确定，一般宜2～3月一次。
2.2 建筑物沉降观测点布设
（1）建筑物四角、大转角处及沿外墙每10～20 m处或每隔2～3根柱基上；（2）高低层建筑物、新旧建筑、纵横墙等交接处的两侧；（3）建筑物的沉降缝两侧。
3 观测方法与数据处理
3.1 仪器检验
仪器i角检验：在相距50 m的两处选择两点并用钢钉固定，编号A、B，在两点的中间位置安置水准仪，用变动仪器高的方法测得A、B两点的高差，取两次测量高差的平均值，得两点的高差为-0.479 30 m；在距前尺约10 m处另选一点C，安置水准仪，用变动仪器高的方法再次测得两点的高差为-0.479 75 m，根据i角计算公式，可以得到此次沉降监测所使用的仪器i角等于1.8″，小于《建筑变形测量规范》中i角不大于15″的要求。
3.2 作业技术要求
（1）基准点观测：视距<30 m，前后视距差<0.7 m；视线高>0.5 m；往返较差、附和或环线闭合差<±0.3，n为测站数。（2）沉降监测点观测：视距<50 m，前后视距差<2 m；视线高>0.3 m；环线闭合差<±1.0，n为测站数。（3）为消除误差的影响，尽量采用了“五定”的观测方法，即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上要一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。
4 资料分析与结论
4.1 资料分析
4.1.1基准点的稳定性分析
进行沉降观测之前，对4个基准点进行了联测，在沉降观测过程中，按要求每2～3个月测量1次，共进行了4次联测比较，4个基准点相互验证。由第二期基准点观测数据可知：由于基准点两期检测高程之差应小于±0.15（n为两点之间联测时的测站数），BM1、BM3、BM4基准点稳定性好，符合规范或规程的要求，可以作为沉降观测所用的基准点；BM2基准点有所变动，BM2的高程由101.160 49 m改正为101.160 14 m，作为基准点高程。由第三期基准点观测数据可知：BM1、BM2、BM4基准点稳定性好，符合规范或规程的要求，可以作为沉降观测所用的基准点；BM3基准点有所变动，BM1的高程由101.752 25 m改正为101.752 40 m，作为基准点高程。最后一期观测的基准点稳定性良好，符合规范或规程的要求，可以作为沉降观测所用的基准点。
如表1第四期的基准点观测数据。
4.1.2沉降观测资料分析
为从整体上进行科学合理地分析该工程的沉降变形情况，我们对所布设的每个楼沉降观测点的17期观测资料，通过建筑沉降分析系统ST4.42，可以得到每个楼的V-T-S沉降曲线图。以A-1#为例，如图1所示。
（1）本期沉降量分析。
本期沉降量是指每期实测标高与上一期实测标高之差。以A-1#为例，通过17期沉降点观测资料分析，各监测点的本期沉降量数值表现为“+”或“-”，总体以负值为主（即下沉）；表现为极小数值的“+”和“-”反映出观测值所隐含的误差情况，较大数值的“-”反映出大楼各监测点的沉降，较大数值的“+”反映大楼沉降过程中的群桩效应或地下水位的上升；根据计算各点沉降量在10 mm以内，表明大楼地基及地基处理非常好。
（2）总沉降量分析。
沉降量与荷载的关系：土是由复杂的成分组合而成的，其中包含了固态、液态、气态3种物质，这就必然使得岩土里面存在间隙。当地基受到地面建筑物载荷时，地基开始压缩，当然这并不会一直压缩下沉下去。地基压缩到一定程度时，且由于地基不可再压缩，地基已基本稳定，下沉速度开始变慢。从图1的V-T-S沉降曲线图中我们可以明显地看出各监测点的沉降量随荷载的增加而下降，每两层观测一次，荷载增加快，沉降速度加快，沉降直线下降，封顶后，沉降速度变慢，下沉曲线变缓。
4.2 分析结论
该工程以A-1#楼为例，在整个观测期内监测点最大的下降量为8.10 mm，最小的下沉量为4.64 mm，各点沉降基本均匀；其中A7点在最后4期由于破坏无法取得有效数据，但从该点破坏前的下沉速率逐渐变慢情况，说明该点不影响整体监测结果。
5 结语
沉降观测客观地反映了大楼随荷载、随时间的变化规律。根据采用国家二等水准观测，各项技术指标满足国家规程或规范及规范要求，用真实可靠的数据来保证高层建筑的实质性安全，不仅为社会为经济带来效益，更为大众百姓的安全居住带来长久保障。
