论文部分内容阅读
[摘 要] 本文对建筑工程中的第三方沉降观测进行了详细的介绍，并结合实际工作经验进行了较为详细的技术分析。
[关键字] 沉降观测；水准点；观测点；曲线图。
Abstract：this paper conducts a detailed introduction to the third party settlement observation during building construction process and carries on a detailed technological analysis on it according to practical work experience.
keyword：settlement observation; benchmark; observation points; curve.
中图分类号：[J59]文献标识码：A文章编号：
1 引言
根据《建设工程质量管理条例》、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)等国家法律法规和相关技术标准的要求，需对地基基础设计等级为甲级的建筑、基础设计等级为乙级的高层建筑等建筑工程类型进行第三方沉降观测，而各地的质量监督机构也将沉降（变形）观测资料作为竣工验收及备案的必备资料，未按要求进行沉降（变形）观测的，不得组织竣工验收。可见，沉降观测工作在建筑工程中具有非常重要的作用。
本文从水准点、观测点、沉降观测方法和技术要求、案例分析等方面结合实际工作经验详细阐述了沉降观测从布点到观测的一整套工作方法。
2 水准点
沉降观测其观测原理就是通过与高程参照物（即水准点）的对比，进而推算沉降量。若水准点在高程方面的稳定性不高，那么其沉降观测成果必然不能满足规范要求。因此水准点是沉降观测的关键，它的埋设质量直接决定沉降观测的成败。在水准点的布设和测量工作中，我们应把握以下原则：
2.1水准点的布设数量不应少于3个。一来可以根据观测点和水准点的位置灵活的安排观测路线；二是水准点在需要的时候可以起到互相检核的作用；另外万一个别水准点在监测过程中受到了破坏，足够数量的水准点可以起到备用的作用了。
2.2水准点且应设置在变形区域以外、位置稳定、易于长期保存的地方，如基岩、原状土，也可选择布设在已沉降稳定的大型桩基础建筑物上。
2.3水准点与邻近建筑物的距离应大于建筑基础最大宽度的2倍，标石埋深应大于邻近建筑基础的深度。
2.4在水准点的型式上，根据不同的地质条件可选用不同的标石。基岩上可使用基岩水准基点标石，原状土可使用混凝土基本水准标石，稳固的建筑物上可使用墙上水准标志，若周边地质条件差，则可使用深埋钢管水准基点标石。
2.5水准点的测量设备宜使用DS1或者是DSZ1型以上高精度水准仪；测量精度级别不应低于沉降观测的精度级别。
2.6水准点初始值的测量工作应待埋设的标石稳定后再进行，为提高其精度，应至少观测两次，取其平均值作为最终值。
2.7水准点埋设完成以后，受施工、气候、自身沉降等因素的影响，随着时间推移，其高程数值必定会产生变化，为满足沉降观测的需要，应制定复测计划。水准点初始阶段可2个月复测一次，点位稳定后可每季度或每半年复测一次。在沉降观测的计算中应使用最近一次的复测结果。
3沉降观测标志
3.1观测点的基本要求：标志一般要求应能防腐防锈，因此材质应使用不锈钢；为便于立尺，标志立尺部位应加工成半球形或有明显的突出点；标志直径不应小于φ18，直径大的钢筋其刚性好、硬度大，能抵抗一般的碰撞而不变形，能为后续的沉降观测减少误差。
3.2观测点标志型式：沉降观测的对象不同，使用的观测标志亦有所不同。在建筑物的沉降观测中，目前使用较多的是七字型标志、直杆式标志和隐藏式标志，标志型式详见下图：
图3.2.1 七字型观测点 图3.2.2 直杆式观测点 图3.2.3 隐藏式观测点
3.3观测点的选择使用
七字型观测点标志和直杆式观测点标志目前应用得最为普通，而隐藏式观测点标志主要用于对外观要求较高的建筑物，套筒可以预埋在墙体里面，观测时才将观测用的螺栓部分安装上去。
4 观测点的布设
4.1布设位置：观测点的布设应能全面反映建筑及地基的变形特征，并顾及地质情况及结构特点，因此点位宜选设在下列位置：
1）建筑物的四个大转角、核心筒四周及沿外墙每10~20米处或每隔2~3跟基柱上；
2）高低层建筑、新旧建筑、纵横墙等交接处的两侧；
3)建筑裂缝、后浇带和沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人工地基与天然地基接壤处、不同结构的分界处及挖填方分界处等。
4.2布设楼层的选择：过去观测标志大多布设在建筑物首层，现在新建的很多高层建筑物都建有地下室，所以亦可将观测点布设在负一层地下室，选择地下室有以下优点：首先是安全，地下室属于基础工程，完成时间最早，且有顶板的遮盖，不受地面建筑施工的影响，因此安全性高；其次是观测秩序好，地下室建成以后，除了基柱以外，没有其它物件（如建筑材料、架子、器械等）的遮挡，因此有充足的空间选择观测路线，执行起来亦很从容。但地下室也有其固有的缺点，主要是光线不足，地面水准点与地下室观测点之间存在着比较大的高差，最后就是蚊虫多。
4.3布设方法：根据现实情形，观测标志有两种布设方法：方法一是在首层基柱浇灌混凝土时一并埋设观测点。方法二就是待墙柱模板拆卸后，再使用冲击钻钻孔安装，安装时辅以树脂胶加固。
4.4布设观测点应注意以下几方面：
1)应和施工方进行充分的沟通，及时掌握施工进度，以免延误布设时机；
2)观测点的布设应与观测路线结合起来，将观测点布设在朝向观测路线一侧，以便于观测，提高工作效率；
3)觀测点留在墙柱外面的长度不宜过长，一般控制在5cm左右。
4.5观测标志的保护：由于沉降观测工作是一项高精度的测量工作，因此不能忽视保护工作，保护措施有涂抹防锈漆，进行明显标示，安装保护盒，加强建筑施工方的保护教育和管理工作。
5 沉降观测
5.1观测方法：自水准点出发，水准路线经过所有观测点后闭合或符合至水准点，如此为完成了观测的外业工作。观测时可视项目的基准点分布、观测点分布等具体情况选择闭合水准路线或是符合水准路线。
5.2水准观测的有关技术要求
表5.2.1精度指标和适用范围
注：表中视线高度为下丝读书。
表5.2.3限差规定（mm）
注：表中n为测站数。
5.3“五定”原则：为提高观测成果的精度，沉降观测自始自终应遵循“五定”原则，即沉降监测依据的基准点、工作基点和观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要固定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、方法要固定；以上措施的执行能减少观测时产生的误差，使观测结果具有统一的趋向性，使观测结果更真实、准确。
5.4观测频率
普通建筑物可在基础完工后或地下室砌完后开始观测，大型、高层建筑可在基础垫层或基础底部完成后开始观测；
观测次数与间隔时间应视地基与加荷情况而定，民用高层建筑可每加高1~5层观测一次。若建筑物均匀增高，应至少再增加荷载的25%、50%、75%和100%时各测一次。
施工过程中若暂定工，在停工和重新开工时应各观测一次。停工期间可每隔2~3个月观测一次。
建筑物封顶至竣工期间，可视地基土类型和沉降速率，每隔2~3个月观测一次；竣工以后的使用阶段，第一年观测3~4次，第二年观测2~3次，第三年后每年观测一次，直至稳定为止。
5.5成果整理
通过对比观测点前后两次观测的高程值，可计算得两次观测期间的沉降量（mm），根据观测间隔时间（d），则可计算得沉降速率（mm/d），根据观测结果绘制“时间-荷载-沉降量曲线图”，并对观测点按分属建筑物进行沉降差、沉降速率的分析；对处于竣工验收的建筑物，可视沉降速率根据相关规范的规定进行稳定性结论的判断，并出具阶段性沉降观测报告。
6 沉降观测案例
在珠海市香洲区荣泰河庭D区的主体建设过程中，广东省珠海工程勘察院测量队承担了第三方沉降观测任务。观测对象为独栋大楼，楼高24层，项目地点位于前山河边。根据观测方案，观测点总数为8点，观测点点位布设在首层架空层基柱上；观测使用仪器为Trimble Dini 03数字水准仪；观测频率为：建设期每3层观测一次，封顶后的设备安装和装修期每2个月观测一次；在2010年11月至2012年11月的观测期内，合计进行了18次沉降观测，沉降累积值详见表6.1和表6.2：
表6.1荣泰河庭D区建筑物累积沉降量成果表（1）
表6.2荣泰河庭D区建筑物累积沉降量成果表（2）
荷载-沉降量-时间曲线图见图6.1和图6.2：
图6.1 观测点曲线图（H1-H4）
图6.2 观测点曲线图（H5-H8）
由以上观测成果可知：
在建筑物封顶之前的建设期（2010.11-2011.5），楼房建设速度时快时慢，荷载线呈曲线变化，说明荷载增加速度并不均匀，因此沉降曲线的变化幅度亦随之变化，该阶段沉降速率相对较快。
在建筑物结构封顶时，因为建筑物仍在继续增加荷载，所以沉降量曲线并没有马上变得缓和，直到封顶后约半年的时间（2011.5-2011.11），随着荷载的逐步加载完成，沉降变化量开始慢慢变小，速率亦逐步降低，曲线才开始变得相对较为缓和。
在建筑物竣工验收及使用期（2011.11-2012.11），建筑物完成增加荷载已经有一段时间了，建筑物的大部分沉降已经发生完成，因此该阶段的沉降变化量已经变得比较小，曲线变得比较缓和，建筑物基本上已處于稳定状态。
7 结束语
自2000年以来，随着房价的不断攀高，全国的房地产业也进入了一个高速增长期，城市土地资源的稀缺性使得土地使用单位不断提高建筑物在地基基础设计等级、楼层高度等方面的要求，多层地下室，高层甚至超高层建筑也随之而生，沉降观测既然肩负着建筑工程的监测职能，其作用将变得日益重要，如何结合建筑物的实际情况更好的反映建筑物的沉降，如何提高监测的精度，为建筑工程提高更好的监测服务，值得测量业者在日后的工作实践中继续研究探索。
参考文献
[1] 建筑变形测量规范（JGJ8-2007）中国建筑工业出版社，2007．
[关键字] 沉降观测；水准点；观测点；曲线图。
Abstract：this paper conducts a detailed introduction to the third party settlement observation during building construction process and carries on a detailed technological analysis on it according to practical work experience.
keyword：settlement observation; benchmark; observation points; curve.
中图分类号：[J59]文献标识码：A文章编号：
1 引言
根据《建设工程质量管理条例》、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)等国家法律法规和相关技术标准的要求，需对地基基础设计等级为甲级的建筑、基础设计等级为乙级的高层建筑等建筑工程类型进行第三方沉降观测，而各地的质量监督机构也将沉降（变形）观测资料作为竣工验收及备案的必备资料，未按要求进行沉降（变形）观测的，不得组织竣工验收。可见，沉降观测工作在建筑工程中具有非常重要的作用。
本文从水准点、观测点、沉降观测方法和技术要求、案例分析等方面结合实际工作经验详细阐述了沉降观测从布点到观测的一整套工作方法。
2 水准点
沉降观测其观测原理就是通过与高程参照物（即水准点）的对比，进而推算沉降量。若水准点在高程方面的稳定性不高，那么其沉降观测成果必然不能满足规范要求。因此水准点是沉降观测的关键，它的埋设质量直接决定沉降观测的成败。在水准点的布设和测量工作中，我们应把握以下原则：
2.1水准点的布设数量不应少于3个。一来可以根据观测点和水准点的位置灵活的安排观测路线；二是水准点在需要的时候可以起到互相检核的作用；另外万一个别水准点在监测过程中受到了破坏，足够数量的水准点可以起到备用的作用了。
2.2水准点且应设置在变形区域以外、位置稳定、易于长期保存的地方，如基岩、原状土，也可选择布设在已沉降稳定的大型桩基础建筑物上。
2.3水准点与邻近建筑物的距离应大于建筑基础最大宽度的2倍，标石埋深应大于邻近建筑基础的深度。
2.4在水准点的型式上，根据不同的地质条件可选用不同的标石。基岩上可使用基岩水准基点标石，原状土可使用混凝土基本水准标石，稳固的建筑物上可使用墙上水准标志，若周边地质条件差，则可使用深埋钢管水准基点标石。
2.5水准点的测量设备宜使用DS1或者是DSZ1型以上高精度水准仪；测量精度级别不应低于沉降观测的精度级别。
2.6水准点初始值的测量工作应待埋设的标石稳定后再进行，为提高其精度，应至少观测两次，取其平均值作为最终值。
2.7水准点埋设完成以后，受施工、气候、自身沉降等因素的影响，随着时间推移，其高程数值必定会产生变化，为满足沉降观测的需要，应制定复测计划。水准点初始阶段可2个月复测一次，点位稳定后可每季度或每半年复测一次。在沉降观测的计算中应使用最近一次的复测结果。
3沉降观测标志
3.1观测点的基本要求：标志一般要求应能防腐防锈，因此材质应使用不锈钢；为便于立尺，标志立尺部位应加工成半球形或有明显的突出点；标志直径不应小于φ18，直径大的钢筋其刚性好、硬度大，能抵抗一般的碰撞而不变形，能为后续的沉降观测减少误差。
3.2观测点标志型式：沉降观测的对象不同，使用的观测标志亦有所不同。在建筑物的沉降观测中，目前使用较多的是七字型标志、直杆式标志和隐藏式标志，标志型式详见下图：
图3.2.1 七字型观测点 图3.2.2 直杆式观测点 图3.2.3 隐藏式观测点
3.3观测点的选择使用
七字型观测点标志和直杆式观测点标志目前应用得最为普通，而隐藏式观测点标志主要用于对外观要求较高的建筑物，套筒可以预埋在墙体里面，观测时才将观测用的螺栓部分安装上去。
4 观测点的布设
4.1布设位置：观测点的布设应能全面反映建筑及地基的变形特征，并顾及地质情况及结构特点，因此点位宜选设在下列位置：
1）建筑物的四个大转角、核心筒四周及沿外墙每10~20米处或每隔2~3跟基柱上；
2）高低层建筑、新旧建筑、纵横墙等交接处的两侧；
3)建筑裂缝、后浇带和沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人工地基与天然地基接壤处、不同结构的分界处及挖填方分界处等。
4.2布设楼层的选择：过去观测标志大多布设在建筑物首层，现在新建的很多高层建筑物都建有地下室，所以亦可将观测点布设在负一层地下室，选择地下室有以下优点：首先是安全，地下室属于基础工程，完成时间最早，且有顶板的遮盖，不受地面建筑施工的影响，因此安全性高；其次是观测秩序好，地下室建成以后，除了基柱以外，没有其它物件（如建筑材料、架子、器械等）的遮挡，因此有充足的空间选择观测路线，执行起来亦很从容。但地下室也有其固有的缺点，主要是光线不足，地面水准点与地下室观测点之间存在着比较大的高差，最后就是蚊虫多。
4.3布设方法：根据现实情形，观测标志有两种布设方法：方法一是在首层基柱浇灌混凝土时一并埋设观测点。方法二就是待墙柱模板拆卸后，再使用冲击钻钻孔安装，安装时辅以树脂胶加固。
4.4布设观测点应注意以下几方面：
1)应和施工方进行充分的沟通，及时掌握施工进度，以免延误布设时机；
2)观测点的布设应与观测路线结合起来，将观测点布设在朝向观测路线一侧，以便于观测，提高工作效率；
3)觀测点留在墙柱外面的长度不宜过长，一般控制在5cm左右。
4.5观测标志的保护：由于沉降观测工作是一项高精度的测量工作，因此不能忽视保护工作，保护措施有涂抹防锈漆，进行明显标示，安装保护盒，加强建筑施工方的保护教育和管理工作。
5 沉降观测
5.1观测方法：自水准点出发，水准路线经过所有观测点后闭合或符合至水准点，如此为完成了观测的外业工作。观测时可视项目的基准点分布、观测点分布等具体情况选择闭合水准路线或是符合水准路线。
5.2水准观测的有关技术要求
表5.2.1精度指标和适用范围
注：表中视线高度为下丝读书。
表5.2.3限差规定（mm）
注：表中n为测站数。
5.3“五定”原则：为提高观测成果的精度，沉降观测自始自终应遵循“五定”原则，即沉降监测依据的基准点、工作基点和观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要固定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、方法要固定；以上措施的执行能减少观测时产生的误差，使观测结果具有统一的趋向性，使观测结果更真实、准确。
5.4观测频率
普通建筑物可在基础完工后或地下室砌完后开始观测，大型、高层建筑可在基础垫层或基础底部完成后开始观测；
观测次数与间隔时间应视地基与加荷情况而定，民用高层建筑可每加高1~5层观测一次。若建筑物均匀增高，应至少再增加荷载的25%、50%、75%和100%时各测一次。
施工过程中若暂定工，在停工和重新开工时应各观测一次。停工期间可每隔2~3个月观测一次。
建筑物封顶至竣工期间，可视地基土类型和沉降速率，每隔2~3个月观测一次；竣工以后的使用阶段，第一年观测3~4次，第二年观测2~3次，第三年后每年观测一次，直至稳定为止。
5.5成果整理
通过对比观测点前后两次观测的高程值，可计算得两次观测期间的沉降量（mm），根据观测间隔时间（d），则可计算得沉降速率（mm/d），根据观测结果绘制“时间-荷载-沉降量曲线图”，并对观测点按分属建筑物进行沉降差、沉降速率的分析；对处于竣工验收的建筑物，可视沉降速率根据相关规范的规定进行稳定性结论的判断，并出具阶段性沉降观测报告。
6 沉降观测案例
在珠海市香洲区荣泰河庭D区的主体建设过程中，广东省珠海工程勘察院测量队承担了第三方沉降观测任务。观测对象为独栋大楼，楼高24层，项目地点位于前山河边。根据观测方案，观测点总数为8点，观测点点位布设在首层架空层基柱上；观测使用仪器为Trimble Dini 03数字水准仪；观测频率为：建设期每3层观测一次，封顶后的设备安装和装修期每2个月观测一次；在2010年11月至2012年11月的观测期内，合计进行了18次沉降观测，沉降累积值详见表6.1和表6.2：
表6.1荣泰河庭D区建筑物累积沉降量成果表（1）
表6.2荣泰河庭D区建筑物累积沉降量成果表（2）
荷载-沉降量-时间曲线图见图6.1和图6.2：
图6.1 观测点曲线图（H1-H4）
图6.2 观测点曲线图（H5-H8）
由以上观测成果可知：
在建筑物封顶之前的建设期（2010.11-2011.5），楼房建设速度时快时慢，荷载线呈曲线变化，说明荷载增加速度并不均匀，因此沉降曲线的变化幅度亦随之变化，该阶段沉降速率相对较快。
在建筑物结构封顶时，因为建筑物仍在继续增加荷载，所以沉降量曲线并没有马上变得缓和，直到封顶后约半年的时间（2011.5-2011.11），随着荷载的逐步加载完成，沉降变化量开始慢慢变小，速率亦逐步降低，曲线才开始变得相对较为缓和。
在建筑物竣工验收及使用期（2011.11-2012.11），建筑物完成增加荷载已经有一段时间了，建筑物的大部分沉降已经发生完成，因此该阶段的沉降变化量已经变得比较小，曲线变得比较缓和，建筑物基本上已處于稳定状态。
7 结束语
自2000年以来，随着房价的不断攀高，全国的房地产业也进入了一个高速增长期，城市土地资源的稀缺性使得土地使用单位不断提高建筑物在地基基础设计等级、楼层高度等方面的要求，多层地下室，高层甚至超高层建筑也随之而生，沉降观测既然肩负着建筑工程的监测职能，其作用将变得日益重要，如何结合建筑物的实际情况更好的反映建筑物的沉降，如何提高监测的精度，为建筑工程提高更好的监测服务，值得测量业者在日后的工作实践中继续研究探索。
参考文献
[1] 建筑变形测量规范（JGJ8-2007）中国建筑工业出版社，2007．