近几年,随着我国建筑业的迅速发展,高层建筑越来越多,楼层的增加、荷重的增大,其沉降量也必然逐渐加大。通过对高层建筑施工阶段全过程的沉降观测,可以全而而准确地掌握建筑场地的土质情况,及时发现异常沉降并适时作出处理,为了保证建筑物的正常使用寿命和建筑物的安全性,建筑物沉降的测量尤为重要。
建筑发生沉降的原因是复杂的,总体归结起来造成建筑物沉降的原因主要有设计、勘察、施工、规划、使用、自然灾害等因素。
1.地基处理欠妥。首先,对于软硬相差悬殊的地基上没有进行地基处理,采用天然地基,导致建筑物产生不均匀沉降。其次,地基土并不是单一的匀质材料,但在设计中对其作了简化假定,使其单一化理想化,表现为压缩模量、密实度等,这样就使计算与实际有一定的误差。最后,在基岩严重倾斜的场地,建筑物基础下的压缩层一部分较薄,另一部分很厚,造成地基土压缩量相差过大,建筑物产生不均匀沉降。
2.施工原因。施工原因造成基础沉降的事故也很多,其中包括施工方案违反相关规程、施工质量低劣、桩头处理不当、施工一记录造假、配套设施影响、相邻基坑影响、对地基上保护不力以及未及时采取补救措施等。
3.建筑场地选址不当。建筑场地应处于安全环境之中,应避开断裂带、土坡边缘、故河道和可能塌方、滑坡等危险地段。建筑场地选择失误,会带来潜在的危险。
4.规划不当。软土地区的一些规划部门在批准建筑用地时,建筑物之间的距离严重不足,造成相邻基础下天然地基土附加应力叠加,引起建筑物相向倾斜或相邻建筑物桩基施工时,地基土产生较大的扰动,承载力降低。
5.基础方案失误。对同一幢建筑物采用两种或两种以上不同的基础形式,相互关系处理不当,致使地基土所承受的附加压力严重不均,建筑物基础刚度变化较大,产生不均匀沉降,结构破损。对于软硬相差悬殊的地基土,采用整体性较差的刚性基础,使基础内部产生较大的附加应力而破损。在深厚饱和软土、粉细砂地基中采用密布的振动沉管灌注桩,打桩过程中易产生较大的超孔隙水压力,拔管时周围的软土,泥浆极易挤入,会造成桩尖不规则或不完全落底,桩体产生缩颈甚至断桩事故,承载力大打折扣,造成沉降。
为确保建筑物结构安全,保证建筑物正常使用,在建筑物的施工中加强建筑的测量工作是非常重要的,应引起足够重视。建筑物的变形如果超过一定的限度就会影响到它的正常使用,尤其是建筑的均匀沉降,会危及建筑物的安全。在工程施工和工程使用期间应进行严密沉降观测,通过对观测数据研究和分析沉降原因及其发展的趋势,及时采取措施,以保障工程的施工和使用安全,并通过对沉降观测数据的分析,结合地质资料,综合分析研究其地基沉降的规律,对其稳定性进行了评价。
建筑物沉降观测是用水准测量的方法，周期性地观测建筑物上的沉降观测点和水准基点之间的高差变化值。主要控制要点有:1、水准基点的布设 2、沉降观测点的布设 3、沉降观测 4、沉降观测的成果整理。
水准基点的布设：水准基点是沉降观测的基准，因此水准基点的布设应满足以下要求：A要有足够的稳定性 水准基点必须设置在沉降影响范围以外，冰冻地区水准基点应埋设在冰冻线以下0.5 m。B要具备检核条件 为了保证水准基点高程的正确性，水准基点最少应布设三个，以便相互检核。C要满足一定的观测精度 水准基点和观测点之间的距离应适中，相距太远会影响观测精度，一般应在100m范围内。
沉降观测点的布设：进行沉降观测的建筑物，应埋设沉降观测点，沉降观测点的布设应满足以下要求：
- 沉降观测点的位置 沉降观测点应布设在能全面反映建筑物沉降情况的部位，如建筑物四角沉降缝两侧，荷载有变化的部位，大型设备基础，柱子基础和地质条件变化处。
- 沉降观测点的数量 一般沉降观测点是均匀布置的，它们之间的距离一般为100~20m
- 沉降观测点的设置形式
沉降观测：观测周期 1》当埋设的沉降观测点稳固后，在建筑物主体开工前，进行第一次观测。 2》在建筑物主体施工过程中，一般每盖1~2层观测一次。如中途停工时间较长，应在停工时和复工时进行观测。 3》当发生大量沉降或严重裂缝时，应立即或几天一次连续观测。 4》建筑物封顶或竣工后，一般每月观测一次，如果沉降速度减缓，可改为2~3个月观测一次，直至沉降稳定为止。
建筑物沉降观测方法： 观测时先后视水准基点，接着依次前视各沉降观测点，最后再次后视该水准基点，两次后视读数之差不应超过正负1mm。沉降观测的水准路线（从一个水准基点到另一个水准基点）应为闭合水准路线。
沉降观测的精度应根据建筑物的性质而定。1）多层建筑物的 沉降观测，可采用DS3水准仪，用普通水准测量的方法进行，其水准路线的闭合差应不超过正负2.0测站数毫米。2）高层建筑物的沉降观测，则应采用DS1精密水准仪，用二等水准测量的方法进行，其水准路线的闭合差不应超过正负1.0测站数毫米
沉降观测是一项长期、连续的工作，为了保证观测成果的正确性，应尽可能做到四定：1）固定观测人员 2）使用固定的水准仪和水准尺3）使用固定的水准基点4）按固定的实测路线和测站进行
沉降观测的成果整理：
A.整理原始记录 每次观测结束后，应检查记录的数据和计算是否正确，精度是否合格，然后，调整高差闭合差，推算出各沉降观测点的高程，并填入“沉降观测表”中
B.计算沉降量 1)计算各沉降观测点的本次沉降量：本次沉降量=本次观测所得的高程-上次观测所得的高程 2）计算累积沉降量：累积沉降量=本次沉降量+上次累积沉降量 将计算出的沉降观测点本次沉降量、累积沉降量和观测日期、荷载情况等记入“沉降观测表”中。
C.绘制沉降曲线 沉降曲线分为两部分，即时间与沉降量关系曲线和时间与荷载关系曲线。
1）绘制时间与沉降量关系曲线：首先，以沉降量s为纵轴，以时间t为横轴，组成直角坐标系。然后以每次累积沉降量为纵坐标，以每次观测日期为横坐标，标出沉降观测点的位置。最后用曲线将标出的各点连接起来，并在曲线的一端注明沉降观测点号码，这样就绘制出了时间与沉降量关系曲线。
2）绘制时间与荷载关系曲线：首先，以荷载为纵轴，以时间为横轴，组成直角坐标系。再根据每次观测时间和相应的荷载标出各点，将各点连接起来，即可绘制出时间与荷载关系曲线。
结束语：
对建筑物进行全面的、系统的、长期的沉降观测,掌握其沉降规律,发现异常,及时分析原因,并采取工程补救措施,对于确保桩基高层建筑物在施工期间和投入运营后的安全,具有非常重要的意义。相信随着现代高层建筑随着社会生产和科学技术的进一步发展,先进的仪器的广泛应用,测量精度的越来越高,沉降观测的技术必定会越来越成熟,为设计、施工提供更加可靠的资料及相应的沉降参数。
参考文献:
[1]高亚民.建筑施工中沉降观测技术的应用[J].西部探矿工程, 2008, (3).
[2]林展宏.建筑施工中沉降观测技术的应用[J].中国科技信息, 2006, (3).
[3]王正清,竺金豪,孙勤梧.建筑沉降观测要点[J].中国科技信息 2008,(20).
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