沉降监测在施工中的应用
2015-03-24
1. 引言
在建筑施工中，建筑基础可能会发生较大的沉降，甚至明显的不均匀沉降，对建筑物的安全造成极大的威胁。而沉降监测在建筑物的施工、竣工验收以及竣工后的检测等过程中，具有安全预报、科学评价及检验施工质量等职能。因此，在建筑物施工期间，有效地进行监测并通过已有监测数据来预测建筑物地基及其本身的沉降变形情况已成为确保建筑物安全的重要工作。
2. 沉降监测的基本要求
2.1仪器设备、人员素质的要求
依据工程规范，沉降监测工作精度要求较高，为能精确地反映出基坑的支护结构及建筑物在不断加荷作用下的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的1/10-1/20，并能反映出l-2mm的变形量，故沉降监测应使用精密水准仪，水准尺必须使用高精度锢瓦合金水准尺。在不具备铟合金水准尺的情况下，一般塔尺尽量使用第一段标尺。
监测人员必须接受测量专业知识的学习及技能培训，熟练掌握精密仪器的操作规程， 熟悉测理论，并能针对不同工程特点及具体工作情况采用合理的监测方法及监测程序进行监测工作，对实施过程中出现的问题能够分析原因，并正确的运用误差理论进行平差计算，做到按时、快速、精确地完成每次监测任务，并对测量数据进行分析。
2.2 监测点的要求
沉降监测是从一基准点开始，采用精密水准测量测得沉降点的高程，根据前后两次所测同一沉降点的高程之差即可得知两次测量期间这一沉降点的沉降量，即沉降监测的点分为基准点和沉降点两种，下面探讨这两种点的布设情况。
（1）基准点
建筑工程沉降监测所用的基准点，往往设置在离工地较近的旧有建筑物外墙上，且采用相对高程系统，一旦基准点被破坏，则监测工作将无法继续进行。为保证沉降监测工作的长期连续性，设置在工地附近的工作基点最好能与市内较近的国家水准点进行联测，从而得到沉降监测点在国家统一高程系统中的高程值。这样，即使工作基点和与之联测的基准点均遭破坏，也仍可用市内国家统一高程系统中的其他基准点恢复。
（2） 沉降点
为了能够反映出建筑物的准确沉降情况，沉降监测点要埋设在最能反映沉降特征且便于监测的位置。平面布置上，沉降监测点一般布设在建筑物的四角、大转角、沿外墙每10-l5m处或每隔2-3根柱基上；纵向布置上，沉降点一般布设在主体的±0.000以上0.5m左右的外墙上较合适，这样监测时立尺、监测均较方便。通常情况下，建筑物设计图纸上有专门的沉降监测点布置图。此外，埋设的沉降监测点要符合各施工阶段的监测要求，特别要考虑到装修装饰阶段，是否会因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住监测点，不能连续监测而失去监测意义。
2.3 沉降监测应遵循的原则
沉降监测依据的基准点、工作基点和被监测物上的沉降监测点其点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测者要固定；监测时的环境条件基本一致；监测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少监测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次监测结果与首次监测的结果具有可比性，使所监测的沉降量更真实。
2.4 沉降监测精度的要求
根据建筑物的特性和建设单位、设计单位的要求选择沉降监测精度的等级。一般沉降监测的测量，应使用精密水准仪，优先采用精密水准仪DSZ05或DS05。视线长度宜为20~30米，实现高度不宜低于0.5米。监测时，一起应避免安置在有空压机、搅拌机、卷扬机等振动影响的范围内，塔式起重机等施工机械附近不宜设站。
2.5 沉降监测数据处理要求
建筑工程沉降监测可不采用闭合水准测量路线，其数据处理也不要进行闭合差分配。若前后两期监测数据通过对比发现某一沉降点的高程值异常，则有以下两种可能的原因：第一是测量误差太大；第二是沉降确实出现了异常。因此，若发现沉降点的高程值异常，不要进行误差修正，正确的作法应是无条件返工重测核实，从而分辨出是测量误差太大，还是确有异常的沉降。另外，原始数据要真实可靠，记录计算要符合施工测量规范的要求，按照依据正确、严谨有序、步步校核、结果有效的原则进行成果整理及计算。
3. 沉降检测的步骤
3.1 建立水准控制网
首先了解工程的布局特点，熟悉施工现场的环境条件，编制出沉降监测施测方案。然后由建设单位提供的水准控制点，根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网。
3.2 建立监测点及监测路线
由场区水准控制网，依据沉降监测点的埋设要求或事先编制的沉降监测点布点图，确定沉降监测点的位置。在控制点与沉降监测点之间建立固定的监测路线，并在架设仪器站点与转点处作好标记桩，保证各次监测均沿统一路线。
3.3 沉降监测
根据编制的工程施测方案及确定的监测周期，首次监测应在监测点设置稳固后及时进行。一般高层建筑物有一或数层地下结构层，首次监测应从基础开始，在基础的纵、横轴线上(即基础底板边)按设计好的位置埋设沉降监测点(临时的)，等临时监测点稳固好，进行首次监测。
首次监测的沉降监测点高程值是以后各次监测用以比较的基础，其精度要求非常高，施测时一般用N2 或N3 级精密水准仪。并且要求每个监测点首次高程应在同期监测两次后决定。
随着结构每升高一层，临时监测点移上一层并进行监测，直到建筑物±0．000 m处。再按规定埋设永久监测点(永久监测点应设在±0．000 m之上500 mm处)。然后每施工一层就复测一次，直至竣工。
3.4 计算各点的沉降量
将各次监测数据的原始记录进行整理、检查，确认无误后，进行平差计算，求出各次每个监测点的高程值。从而计算出各变形监测点的沉降量和累计沉降量。
3.5 沉降监测中的常见问题及处理方法
在沉降监测过程中，沉降量与时问关系曲线不是单边下行光滑曲线，而是起伏状现象，就必须分析原因，并予以修正。一般有以下几种现象：
（1）第二次监测出现回升，而以后各次监测又逐渐下降。可能是首次监测精过低，若回升超过5mm 时，第一次监测作废，若回升5mm 内，第二次与第一次调整标高一致。
（2）曲线在某点突然回升。原因：水准点或监测点被碰动所致且水准点碰动后标高低于碰前标高，监测点碰后高于碰前。措施：取相邻另一监测点的相同期间沉降量作为被碰监测点之沉降量。
（3）曲线自某点起渐渐回升。原因：一般是水准点下沉所致。措施：确定水准点下沉值，与高级水准点符合测量，确定下沉量。
（4）曲线在监测后期呈现微小波浪起伏现象。原因：一般是监测误差所致。措施：可将波浪曲线改成水平线，并适当地延长监测的间隔时间。
4. 结语：
对高层建筑施工过程进行沉降监测既可以加强施工过程监控，指导项目经理制定合理的施工工序，又可以避免及预防在施工过程中出现不均匀沉降现象，及时反馈信息为勘察设计施工部门提供详尽的第一手资料。通过沉降监测了解沉降原因，施工单位制定相应对策以避免建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝，造成不必要的巨大的经济损失。
