试论高层建筑物沉降观测
关键词:高层建筑物,沉降观测,反弹现象
对建筑物沉降观测的主要方法是精密水准测量，根据《建筑变形测量规范》和相关要求，在待测建筑物上布设沉降观测点，按照定时，定人，定点的方法，进行观测，最后通过计算得出各观测点的沉降量。
通常计算观测点沉降量的公式为：S= Hi - Hi+1
式中：S为沉降量，单位为mm;
Hi +1、Hi为同一观测点的本次高程、上次高程。
一般情况下，当S>0时，观测点下沉;S=0时，认为观测点静止;S<0时，观测点上升，在土木建筑界称之为建筑物“反弹” 。关于高层建筑沉降观测中出现的“反弹”现象，业界一直争论不休，孰是孰非，无有定论。本文谨以某区大厦沉降观测资料为例，就高层建筑沉降及“反弹”现象展开研究分析。
1 工程概况
某区大厦主楼23层(其中地下一层)，东西两侧裙楼4层。整个建筑为框架剪力墙结构，基础为桩基础，结合筏板基础。该建筑共布设沉降观测点21个，位置见图l。本工程持续跟踪观察两年有余，共观测17次，另对第6次观测成果复测一次。仪器型号为DSZ2，仪器经检验符合有关技术要求。为便于施工，对少数观测点作了引测处理。
据检查，水准点联测、观测点联测观测精度良好，闭合差均在允许值的1/2以内，其中在1/3以内的占70%，3个工作水准点成品字形布设，均在施工场地50 m以外，标设规格及埋设亦按国家四等水准点要求处理。
2 观测结果及资料整理
为便于对沉降及”反弹”现象进行分析。
3建筑沉降分析
(1)该建筑沉降量呈现从中心到边缘逐渐减小的趋势。在主楼内的8个观测点(J1-J8)平均沉降31.7 mm，裙楼内靠后浇带的6个点(J9-Jl4)平均沉降20.9 mm，在建筑边缘上的7个点(J15-J21)平均沉降为10.2 mm，3组平均数互差为10.7mm。以上的数字特征与建筑物各部位所受荷载的实际情况相吻合，沉降量与荷载量成正相关。
(2)各组数值趋中性较好，离差分别为6.9 mm、7.4 mm、4.4 mm。 ·
4“反弹”现象的初步研究
4.1观测误差不可忽视
由于观测仪器、观测者和观测环境等因素的作用，沉降观测中不可避免地带有观测误差(以偶然误差为主，却带有叠加作用，使各次观测成果中都含有此项误差)。累计沉降量是各次沉降变化量的代数和。若测量精度m=0.5 mm，由误差分布类型和置信水平决定的系数K取1.5，则只有当S≥0.75 mm时，方可认为发生了明显变形。当出现“反弹”时，一定要考虑正常观测误差的影响，予以修正。
4.2 要结合施工状况，客观全面分析“反弹”现象
4.2.1 勿把观测误差引起的差异当作变形值
如第4次观测资料中，J16点“反弹”0.6 mm，该点是否真的反弹呢?从施工状况来看，J16点位于北裙楼边缘，第4次观测时裙楼已到顶，主楼也至地面上12层，对比第4次资料，主楼内8个点平均下沉1.9 mm，后浇带附近6个点平均下沉1.5 mm。而同处建筑边缘的数点平均下沉0.3 mm，可以视为没有明显变化。据此推断，J16点的“反弹”现象不真实，应系观测误差。
又如第15次观测，此时工地正在安装幕墙和管道，有一定的施工荷载，此时，位于建筑边缘的J21、J20、J16、J17诸点平均下沉1.2 mm，处于后浇带、主楼的观测点也都出现“负值”，因此除J1(—2.0 mm)、J8(-1.4 mm)外，其余9个点的“反弹”量都在观测误差以内，也不应视为“反弹”。
4.2.1 不因变形值小而一概视为观测误差。
如第6次观测成果中，有7个观测点出现“反弹”，其中有5个点超过1 mm，最大达2.4 mm，显然这是真的“反弹”。对于我院的成果报告，委托方认为不可靠，建议复测一次。复测结果与第五次资料相比较，最终仍有4个点出现“反弹”，而这4个点正是第6次观测中“反弹”量最大的4个点。尽管这4个点的“反弹”量均小于0.4 mm，但我们认为这不是观测误差，而是上次观测到的“反弹”量的剩余量，至于量的缩小，正说明“反弹”在逐渐消失。在以后第7、8、9次观测中，均未出现“负值”，其结果证实了我们的推断是正确的。
4.3对“反弹”的成因分析
说清“反弹”的原因要比确定“反弹”困难。根据我们多年的实践经验及与资深工程监理人员共同探讨，认为主要有以下原因：
(1)在连续加载后停止加载，此时极易出现“反弹”。如第6次观测到的“反弹”，就是由于工地放假过春节，停工约20 d左右。尽管此时主楼已到地面上14层。
(2)主楼加载，裙楼到顶，压迫基础边缘上翘，
(3)建筑物加载的不均匀性。
(4)沉降观测点有变动。
(5)其它未知因素。
4.4关于“反弹”的数值特征
4.4.1“反弹”点成面状分布
如第六次观测时的”反弹”在观测点Jl、J7、J8、J14、J19、J20、J21构成区域分布。一般情况下，不可能出现鹤立鸡群式的“反弹”(点反弹)。
4.4.2非“反弹”的“负值”大体呈现正态分布趋势如第10、11、15次观测资料中，S0.8 mm的，有6点，占13.3%。
4.4.2“负数”出现频率
在共计17次对比资料中，有4次出现“负值”，占23%;21个观测点全部出现过“负值”。
5 结束语
沉峰观测尤如高层建筑的“脉动”，正确把“脉”事关建筑百年大计，因此，建筑物变形观测工作不可掉以轻心，应谨慎待之。
5.1测绘工作要周密计划，科学安排
测绘企业首先要结合建筑物本身的勘测、设计、施工、营管及地理环境等因素，对每宗沉降观测计划的安排、沉降基准点及标志点的布设、观测周期落实等情况进行全面详实的筹划，要充分考虑各种不利因素，打破部门和单位的界限，共享相关资料，同时要注重原始资料的积累，在对观测数据进行科学分析和认真地研究，去伪存真，才能取得理想的成果。
5.2测绘界与建筑工程界要密切合作
对于包括沉降观测在内的变形观测，测绘单位的任务是对有关变化量作出准确的几何描述，并对变化量作出适当的物理解释，揭示其变化机理，则要具有工程地质、地基基础、建筑结构等多方面的专业知识，而这些知识正是一般测绘人员所缺乏的。所以测绘界应与建筑工程界携起手来，互相学习，取长补短，把我们的变形观测工作提高到新的水平。
5.3 加紧科研攻关，力争测定能力和水平有新的突破
目前在我国，对建筑物沉降观测仍然采用由点到线、由线到面、由面到体的传统的观测方法，虽然简便直观，但由于人为操作环节多，容易造成一定的偶然误差。我们认为要提高效率，提高成果精度，只有向科学技术要生产力，加大科技投入，力争在全息变形观测的理论和实践中有所突破，提高整个测绘行业的技术能力，为国家建设作出应有的贡献。
