金世欣 刘海宽

摘 要：为了避免建筑结构发生过大沉降，施工过程中需要对邻近建筑物、构筑物、地下管线和道路等进行沉降监测，以掌握结构的稳定状态。本文以郑东新区森林公园家属楼的沉降监测为工程背景，介绍了监测实施方案，并对监测数据进行分析，判别了建筑结构的稳定状况，供同类工程沉监测进行参考。

关键词：建筑结构;沉降监测;监测精度

中图分类号：TU433文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）07-0075-03

Settlement Monitoring and Stability Analysis of Family Building in the Forest Park of Zhengdong New District

JIN Shixin1 LIU Haikuan2

（1.Henan Zhengda Engineering Inspection Consulting Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450001;2.Henan Transportation Research Institute Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450015）

Abstract： In order to avoid the occurrence of excessive settlement of the building structure， it is necessary to monitor the settlement of nearby buildings， structures， underground pipelines and roads during the construction process in order to grasp the stable state of the structure. Taking the settlement monitoring of the family building of the Forest Park in Zhengdong New District as the engineering background， this paper introduced the monitoring implementation plan， and analyzed the monitoring data to determine the stability of the building structure for reference for similar projects.

Keywords： building structure;settlement monitoring;monitoring accuracy

建筑結构的沉降是指结构受到地表区域沉降、自身重力、结构内部应力释放、结构间相互作用等自然和人为因素影响产生的相对地面或其他结构的差异沉降变形[1]。在工程建设施工过程中，难免会遇到建筑或构筑物沉降带来的问题，发生较大沉降时，会造成施工停工和巨大经济损失。为了避免建筑结构发生过大沉降，在施工过程中一般需要对邻近建筑物、构筑物、地下管线和道路等进行沉降监测[2]。沉降监测根据实测的监测数据，利用数学方法对沉降速率、总沉降量及工后沉降值进行计算分析，确保工程结构沉降得到有效的控制。通过监测可以掌握沉降状况，必要时可采取对应措施，控制沉降的发展，保证结构工程质量和周边工程结构的安全。本文以郑东新区森林公园家属楼的沉降监测为工程背景，介绍了监测实施方案，并对监测数据进行分析，判别了建筑结构的稳定状况，供同类工程沉监测进行参考。

1 工程概况

郑州市森林公园家属楼位于中州大道与北三环交叉口东北处，为5层钢筋混凝土框架结构，建筑物北侧和东侧因建筑垃圾和填土临近家属楼堆积，可能导致建筑物沉降。森林公园家属楼及周边堆土如图1所示。2015年3月24日，研究者到现场调查踏勘发现，家属楼东侧堆土已高出原地面约8 m，堆土坡脚已延伸至家属楼东侧围墙，家属楼北侧堆土高约7 m，堆土坡脚距家属楼外侧围墙最近处约10 m。若现场继续靠近家属楼堆载，势必造成家属楼沉降。为掌握堆土对家属楼地基和基础沉降的影响，需要对家属楼进行沉降监测，并将观测数据反映给项目建设有关单位，为建筑物安全提供及时准确的信息化数据。

2 沉降监测实施方案

2.1 沉降观测点的布置

观测点的布设是沉降观测中的一个重要环节。在沉降观测过程中，数据获取的精度固然重要，观测点的布设也应科学合理。沉降观测点应依据建筑物的形状、结构、地质条件等因素综合考虑，布设在最能敏感反映建筑物沉降变化的位置。建筑物上设置的沉降观测点一般纵横向对称，相邻点之间的间距以15～30 m为宜，均匀地分布在建筑物的周围和四角、差异沉降量大的位置、地质条件有明显不同的区段以及沉降裂缝的两侧。埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求，特别要考虑到装修装饰阶段因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住观测点。

观测点一般直接埋设在要测定的沉降变形体上，且点位应位于能反映沉降变形体沉降变形的特征部位，不但要求设置牢固，便于观测，而且要求形式美观，结构合理[3]。对于郑州市森林公园家属楼，现场堆土主要集中在家属楼围墙北侧和东北侧。根据现场实际情况，在围墙外侧布设了4个沉降观测点，测点间距为16 m。沉降监测点布置如图2所示。

沉降监测采用独立高程系统，该项目共布设3个基准点，构成监测基准网。基准点全部布设在远离堆土影响区域以外稳固的结构物上。基准点布设完成后，对高程基准网经过多次复测，确认高程基准点处于稳定状态时方可使用，并定期对基准点的稳定情况进行校核。在基准点与沉降观测点之间建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处做好标记桩，保证后续观测均沿统一路线，以减小观测误差的影响[4]。

2.2 监测精度与仪器设备

沉降监测的测量精度一般根据工程项目特点、监测内容和规范要求确定。根据《工程测量规范》（GB 50026—2007）[5]的有关规定，对本项目沉降变形测量按二等执行，其精度按表1的要求确定。

选择测量仪器时，并不是测量精度越高越好，而在于测量仪器的检测范围应与目的相符，而且必须满足操作方便、测量迅速和费用经济的要求。因此，必须选择与测量内容和要求精度相符的测量仪器，同时还要考虑现场使用环境和条件。目前，在工程高精度测量中，电子水准仪已普遍使用。电子水准仪又称数字水准仪，是以自动安平水准仪为基础，在望远镜光路中增加了分光镜和读数器，并采用条码标尺和图像处理电子系统构成的光机电测一体化的高科技产品。电子水准仪采用条码标尺，其读数采用自动电子读数，即利用仪器里的十字丝瞄准的电子照相机，当按下测量键时，仪器就会把瞄准并调焦好的尺子上的条码图片来一个快照，然后把它与仪器内存中的同样的尺子条码图片进行比较和计算。这样，尺子的读数就可以被计算出来并且保存在仪器内存中。

本项目变形测量按二等要求执行，对测量精度要求较高，采用精密水准仪进行观测。本项目选用徕卡DNA03高精度电子水准仪（见图3）并配合铟钢尺进行沉降观测。与普通水准儀相比，电子水准仪具有以下优点。

①读数客观。不存在误记问题，没有人为读数误差。

②精度高。视线高和视距读数都是采用大量条码分划图像经处理后取平均得出来的，因此削弱了标尺分划误差的影响;具有进行多次读数取平均的功能，可以削弱外界条件的影响。

③测量速度快、效率高。由于省去了报数、听记、现场计算的时间，减少了人为出错的重测数量，测量时间与传统仪器相比可以节省1/3左右;使用中只需要调焦和按键就可以自动读数，减轻了劳动强度。

3 沉降监测数据分析

观测完成后，对数据的处理至关重要，因为数据分析结果是衡量建筑物是否安全的重要指标。数据处理分析是一个烦琐的过程，处理不慎将会导致计算错误，直接影响分析结论。为减少随机误差，做到测量、采集数据专人专项负责，外业观测值和记事项目应在现场直接记录于观测记录表中。对于手工记录资料，要保存好原始记录表;对于智能式记录器，要及时将测量数据导入电脑，以防丢失。观测数据出现异常时，应分析原因，必要时应进行重测。应对观测数据进行及时整理分析，绘制变形曲线，根据测量结果进行综合判断。

2015年3月24日进行了现场踏勘后，完成了观测点和基准点的布置。2015年3月26日在确定基准点和观测点稳固后，进行了第一次初始测量，截至2015年4月21日，累计进行了12次测量。对监测数据进行处理分析，结果如表2所示。

根据测点各次累计沉降值，绘制测点累计沉降曲线，如图4所示。由图4可知，在堆载早期，监测点出现较明显的沉降，其中测点4监测到的最大沉降值为-2.4 mm，未超过预先设定的沉降预警值-10 mm[6]。考虑到继续堆土会引起进一步沉降，建议暂停堆土并对建筑进行持续沉降观测，以免造成进一步的影响。截至2015年4月21日共进行了12次观测，2015年4月8日至2015年4月21日3期观测数据显示，测点沉降基本趋于稳定，地基和基础未发生过大沉降，家属楼主体结构安全。

4 结语

沉降观测的目的是及时发现建筑物或构筑物的不正常沉降、不均匀沉降，以便能及时采取措施，防止结构损坏。在沉降变形观测中，水准测量是最常用的方法。目前，数字水准仪和条码式水准标尺已经普遍应用于水准测量作业中，测量精度大幅提高。本文以郑东新区森林公园家属院沉降观测为工程背景，采用高精度电子水准仪和铟钢尺，在建筑周边堆土施工过程中对其沉降进行观测，并对监测数据进行分析。监测结果显示，堆土早期，地基发生明显沉降，在堆土停止后，持续观测显示，测点最大沉降量未超预警值，建筑结构稳定，结构安全。

参考文献：

[1]张勇，朱永祥，李西.高层建筑沉降观测研究与分析[J].九江学院学报（自然科学版），2018（4）：39-41.

[2]黎韬.大型隔震建筑的沉降观测研究[D].昆明：昆明理工大学，2018：48.

[3]武军.深基坑建筑沉降监测分析[D].北京：北京建筑大学，2017：23.

[4]吴红波，杨肖肖.城市高层建筑物沉降监测与稳定性分析[J].城市勘测，2017（1）：101-104.

[5]中国有色金属工业协会.工程测量规范：GB 50026—2007[S].

[6]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑基坑工程监测技术规范：GB 50497—2009[S].