高层建筑物的沉降观测与数据处理

【关键词】高层建筑物；沉降观测；数据处理 

　　沉降在高层建筑物中只是一个微量，当有一定程度的积累时才能被肉眼发现，一旦沉降有所积累且分布不均匀又未被及时处理时，严重的事故就会发生。为了保证施工过程的安全，应对其加强监控，定期观测沉降量，确保施工工序合理，使不均匀沉降的出现得到预防，并及时向勘察设计部门进行信息反馈，防止重大事故与经济损失的出现。 

　　1.观测沉降的原因 

　　为了建设与使用高层建筑物时的安全性能得到保证，相关部门要求必须在建设高层建筑物的过程中观测其沉降，并且在建筑物施工完成后要具备沉降观测报告等基本资料；超过一定程度的沉降积累会使建筑物的正常使用受到影响，特别当沉降不均匀时，建筑物的安全会受到危及。而且对于结构体相连、有较大差距的荷载的建筑物进行施工时必须以观测沉降的结果作为指导依据。当荷载在建设过程中不断增大时，也会不断增加沉降量，而当不再有荷载增加，沉降也会渐渐的停止，这时建筑物基础具有平衡的受力状态，如果出现某种因素使该平衡被打破，不均匀或均匀的沉降会继续出现在建筑物中，使建筑物安全再次受到影响，因此不能忽略任何微小的沉降，必须对其观测给予足够的重视，安全监测高层建筑物的施工，才能最大程度的保障人民的生命财产安全与企业的经济效益。 

　　2.沉降观测的一些要求 

　　2.1布设和埋设基准点 

　　要以观测要求和实际情况为依据，将3个基准点进行埋设。一般选择基岩或者有利于长期保存而又稳定的地点建立基准点，选定的位置与观测沉降的位置间的距离不应大于0.3公里。 

　　2.2布设观测点的要求 

　　沉降观测点的布设需要以房屋的外形和结构为依据对称而均匀的进行，在框架支柱上埋设观测点，具体要求包括：①每隔2-3根柱基上或每10-15米处沿建筑物外墙及大转角、四角处布设；②建筑物中分界填挖方、分界不同结构的地方，连接天然地基与人工地基的地方，基础埋深有较大差异的地方，沉降缝与裂缝两侧。 

　　2.3观测精度要求及方法 

　　（1）进行观测沉降精度等级的选择时要以设计单位的要求、建筑物的建设与特性为依据。如果并没有特别的规定，那么将观测方法定为二等水准测量就能使观测沉降的要求得到满足。不同观测指标有以下要求： 

　　1）选择大于等于N2级别精度的水准仪，将铟瓦标尺作为标尺。 

　　2）相对于后视点沉降观测点的高差容差不大于1.0mm。 

　　3）前后视距不大于30m。 

　　4）前后视距差不大于1.0m。 

　　5）累积的前后视距差不大于3.0m。 

　　6）环线或附和闭合差、往返较差△h=Σa-Σb≤1√n，n代表测站数。 

　　（2）要严格按照“五定”原则来进行全程的沉降观测： 

　　要有稳定的点位（观测点、工作基点和基准点）；要在较为稳定的环境条件下进行观测；要有稳定的观测人员；使用稳定的设备和仪器；采用固定的方法、程序、镜位、路线进行观测。 

　　（3）为了确保观测高层建筑物沉降的过程获得的观测意义完成，必须严格限制观测时间，尤其是初次观测，一定要按照规定的时间进行。通常在施工过程中完成地下室或基础时开始观测，观测都要在每一层完成之后进行，如果具备2.0mm/d及以上的沉降速度，就需要将观测次数增加，且使加载速度减缓；当暂停施工过程时，那么观测在停工和再次开工时都要进行一次，停工时观测间隔为2-3个月；完成建设的第一年进行四次观测，第二年2-3次的观测，之后到稳定之前每年观测一次。复测在每个阶段的进行是必须的，漏测或补测都是不正确的，唯有如此获得的沉降规律或情况才是准确的。 

　　3.不同仪器的观测方法 

　　3.1 GPS的观测方法 

　　美国国防部研制的GPS（Global Positioning System），即全球定位系统，是以空间为基准，全天候的导航系统，军事用户在近地空间或全球任何地方对三维运动、时间还与三维位置进行精确而连续地确定的需要都能够用它来满足，监测建筑物的沉降时如果采用GPS，那么高精度、连续、实时、全天候的自动监测都可以实现。 

　　3.2数字摄影的观测方法 

　　数字摄影测量的基本原理是基于摄影测量与数字影像的，将不同学科的知识和方法，包括模式识别、影像匹配、数字影像处理、计算机技术等，将物理和几何信息从所摄对象中提取出来。目前在科学研究、国防建设和经济建设等领域中，数字摄影测量的应用十分广泛，尤其对于监测重要工程的自动生成线与变形十分适用，包括测量一些小可接触物体如炮口冲击波和弹体运动轨迹等。采用该技术监测建筑物沉降时，不需要与被测物体接触，而且能将不同点的瞬时三维信息同时提供出来，得到建筑物的沉降量，具有高达24um的测量精度。 

　　3.3全站仪的观测方法 

　　如今，全站仪发展的十分迅速，被广泛应用于外业勘测中，不仅使勘测精度有所改善，还极大提高了测量效率。因为其测角测距功能精度较高，因此可以量测传统的二维坐标，也可以测量高程。假如全站仪的精度与有关规范中的要求相符合，就能够在高层建筑物之中观测沉降，取代水准仪。三角高程测量是用全站仪观测沉降时应用的原理。在观测变形时一般可以同时测量高程与平面位移。在平高基准点中任选两个来置镜，定向时分别向2个任意的平高基准点后视来完成，建筑物上会有一个点是三位方向交会而成的，即交会点，这样就得到其精度和三维坐标，对其变形情况进行立体分析。 

　　3.4水准仪的观测方法 

　　采用水准仪来观测高层建筑物的沉降时，要对水准工作基点与沉降观测点二者间变化的高差值进行周期性观测，从而将不同变形观测点的高程求出。之后与测量的同一观测点在不同周期的高程值进行比较，得出沉降在建筑物中的具体量。观测沉降时，先向后看工作基点，然后向前依次看各沉降观测点，最后对该水准基点再次后视，读数之差在两次后视中不大于±lmm。此外，观测沉降时应选择附和或闭合的水准路线，观测时间内必须有稳定、清晰的成像。 

　　4.沉降数据的处理 

　　整理并检查所有的观测记录，确定没有错误后，计算其平差，将单个观测点每次的高程值求出，将沉降量定出。△c=Hn， II―Hn，I-1 即为每个周期某观测点的沉降量，其中H0=H1，I代表不同的观测周期（I=1，2，3……），n代表不同的观测点；△C=Σ△c（n）为累计沉降量，n代表观测点号。以时间和沉降量的关系曲线为依据，每次的沉降量在最后三次观测或科研观测工程与重点观测或中如果未超过测量中误差的2√2倍，就判断处于稳定阶段。若多层建筑属于二、三级，那么以0.04mm/d为稳定标准，而一级和高层建筑的则为0.0lmm/d。当沉降量在施工过程中超过2.0mm/d时就需要进行及时处理。当平均沉降速度在高层建筑物中不大于0.06mm/d，且还有不大于0.08mm/d的最大沉降速度时，就可以进行验收。 

　　5.结语 

　　随着时代的进步，高层建筑越来越多，为了确保这些建筑物的安全性与工程质量，必须及时的进行沉降观测。作为一项基础性工作，沉降观测不仅有较高的精度要求，而且会花费较长时间，它十分艰巨、严肃而又细致。在高层建筑的施工过程中，一定要高度重视其中出现的沉降，并及时进行观测，科学而合理地指导施工操作，测量人员与相关人员密切配合，使建筑物的运营安全得到保证，企业也能获得更高的经济效益。 [科] 

　　【参考文献】 

　　[1]独知行，靳奉祥，吴庆忠.高层建筑物整体形变的GPS监测[J].工程勘察，2012，（4）：45-49. 

　　[2]于承新.灰色系统理论用于变形分析的探索[J].山东建筑工程学院学报，2013，（2）：40-43. 

　　[3]李茹仁，刘玉梅.高层建筑物变形观测及数据处理[J].沈阳建筑工程学院学报（自然科学版），2013，15（4）：310-312.