吴月琴

(大同市勘察测绘院，山西 大同 037006)

新建的图书培训综合大楼地处建筑楼群中，建设面积为59 240 m2。工程分为主楼和裙楼两部分:主楼地下1 层，主要功能为设备用房，地上26 层，主要功能为普通办公及高层办公;裙楼地下1 层，主要为地下车库，地上4 层，主要功能为展览、办公、会议、培训。该大楼结构为框架剪力墙结构，通过对综合大楼竣工主体位移和沉降观测，以便有效了解建筑物的稳定性，及时采取预防措施;在检查和处理有关工程质量事故中，籍以做出正确的判断和分析，为今后类似设计提供基础分析数据。

1 变形观测实施

1.1 位移观测

1)基准点布设。位移基准点是位移观测数据的基本控制点。本工程拟布置3 个基本控制点(其中1 个作为校核点)，基准点布置在距离建筑物300 m 外的沉降影响区之外，要求埋设在车辆、行人比较少，通视且易保存观测的地方。基准点宜避开地下管线、尽可能避开规划道路未施工路段。埋设形式见图1。因基准点拟采用静态GPS 进行测量，所以点位还应满足如下要求:a.点位应便于校核检验;b.应便于安置仪器和操作;c.远离电视台、电台、微波站等大功率无线电发射源，其间距离不应小于200 m;离高压输电线微波无线电信号传输通道的距离不应小于50 m;点位附近不应有强烈反射卫星信号的大面积水域、大型建筑以及热源等;d.通视条件要好，以便后续采用常规测量手段进行联测。2)位移工作点的布设。为了监测该建筑物在使用期间的位移变化，拟在该建筑物顶部四角独立布设4 个位移工作点，与地面的基准点形成6 个独立的三角形。用红漆标出并编号(W100，W200，W300，W400)。3)观测技术要求。控制测量。3 个位移基准点采用静态GPS 测量，等级采用C 级精度要求进行测设。当基准点稳定后，即进行静态测量，如图2 所示，GPS 静态观测作业时，应符合相应规范的规定。本次作业技术应满足如下要求:a.卫星截止高度角大于15;b.有效卫星观测数大于5;c.观测时段大于45 min;d.数据采样间隔15 s;e.PDOP 小于6。4)位移监测。位移监测利用静态GPS 3 个基准点和建筑物顶部4 个工作点组成6 个独立三角形，按照GPS 静态进行施测。因建筑物顶部4 个点距离较近，为了不降低精度，故不将其放在一起进行基线解算，见图3。5)数据处理。基准点的数据处理，按照规范要求，利用GPS采用静态数据处理软件进行平差解算，当精度符合规范要求时，将其作为本工程位移监测的基本起算点。为了保证成果的准确无误，基本控制点应半年复测一次，以校核检验基本控制点的点位是否牢固可靠。

1.2 沉降观测

图1 基准点埋设形式（单位：cm）

图2 控制网示意图

图3 位移监测控制网示意图

根据规范要求及本工程的具体情况，本工程拟采用一级和二级观测精度。一级观测用于基准点间和引测部分的控制测量，二级观测用于沉降点间的水准测量。其精度要求见表1。

表1 观测精度要求表 mm

1)基准点布设及要求。建筑物附近埋设的水准点必须牢固稳定，本工程拟布设3 个水准基点，便于互相校核，并做到在场内任何地区架设仪器至少后视到2 个水准点。对水准点定期进行高程检查，防止本身发生变化，保证沉降成果的准确无误。为保证观测精度，水准点应尽量与观测点接近，距离不应超过100 m。水准点应布设在建筑物沉降范围之外的安全地方，远离马路，避免振动，并避免埋设在低洼积水和松软土地地带。水准点的埋深应符合二级水准的要求，根据工程特点，建立合理的水准控制网，并与基准点联测，观测到的数据通过平差计算出各水准点的高程。埋设方法见图4。2)基准点高程的确定。基准点稳定后，根据建设方提供的水准基点，使用精密电子水准仪测设一条二级闭合水准路线，往返测，联测2 个水准点，平差计算出各水准点的高程，作为沉降观测的起算基准点。3)观测点的布设。为了反映出该综合大楼的准确沉降情况，沉降观测点要埋设在沉降特征敏感且便于观测的位置。根据本工程特点，沉降点均埋设在建筑物四角和受力柱上，中部每隔15 m～30 m 设一沉降点，总计18 个。4)水准测量技术要求。本工程沉降观测采用TRIMBLE N03 精密水准仪进行观测。本次沉降观测按规范要求，按二级水准测量精度，采用往返测。二级水准观测中的视线长度、前后视距差和视线高度按照规范的规定。观测中使用的水准仪和水准尺在观测前后应该进行检验，观测进行中也应定期检验。检验和校正应按照规范执行。水准观测作业应该符合规范有关要求。5)数据处理。外业手簿经过100%检查无误后，利用水准平差软件对观测数据进行平差计算，平差后得到的水准数据作为沉降点的高程数据。

图4 水准点埋设方式

2 综合大楼沉降稳定标准、观测周期和观测原则

JGJ 8—2007 建筑变形测量规范中指出建筑沉降变形的稳定标准应由沉降量—时间关系曲线判定。当最后100 d 的沉降速率小于0.01 mm/d～0.04 mm/d，可认为建筑物已经进入稳定阶段，具体取值宜根据各地区地基土的压缩性确定，本工程取小于0.04 mm/d。

本工程采用观测周期:第一年安排观测4 次，第二年观测3 次，第三年观测2 次，如稳定，将不再安排观测，计划3 年。如若期间出现变形异常或3 年后不能稳定，将加密安排观测和持续观测，直至建筑物稳定为止。期中若出现位移及沉降异常、或连续强降水等情况，将进行加密观测。

为了使观测数据准确、连续，在整个观测期间应遵循如下一般规定:1)应保持观测小组人员的固定，不应随便更换作业人员，降低观测人员对观测结果的影响。2)不应在观测期间更换仪器，如不得不更换时，也应换高一等级的仪器，而不应同等级或低等级更换，在数据处理时，稳定性应考虑仪器本身的误差对观测精度的影响。3)观测时，应保持相同的观测路线和使用同样的观测方法和手段，而不应该随意更改。4)观测时，应基本保持在相差不大的条件下进行观测作业，如相差太大或条件过于恶劣时，不应进行观测。

3 观测成果

3.1 倾斜、位移作业流程及数据分析

1)位移监测。GPS 外业观测结束后，将原始数据导入解算软件，首先对基本控制点的坐标进行解算，将结果与首次观测进行对比，正确无误后，确定控制点稳定可靠，没有变动。确定控制点稳定后，将所有数据进行统一解算、自由平差、代入已知点约束平差，求出监测点精确坐标，将坐标与首次观测数据相减后，即为位移变化量。在9 次观测中位移量最大的点是W100，累计位移量为20.1 mm，远小于警戒值200 mm。说明建筑物在此时间段内变形不大，点位的位移量可能与仪器本身误差、解算软件误差、建筑物风振影响及气温等原因有关。2)倾斜观测。由于本建筑属于矿区标志性建筑物，高差高达100 m，加上又处于商业区，建筑物密度比较大，无法用常规测量仪器、方法进行监测。所以我院利用间接方法对其倾斜角度进行计算，以求出其倾斜度。利用首次观测的4 个监测点的坐标，使用几何方法，求出其重心坐标，第二次用同样方法，求出第二次重心坐标。利用两次坐标值差值和建筑物的绝对高度，求出建筑物在两个方向上的倾斜角度。根据监测，本建筑物重心第9 次在南北方向上的倾斜角度为4.13″(假定该建筑物高为100 m)，东西方向上的倾斜角度为4.13″。从数据上可以看出，整个建筑物基本无倾斜，处于安全状态。

3.2 沉降监测及数据分析

外业观测数据合格后，将其导入水准平差软件中进行平差，首先检查起算点，平差后高程与首次观测数据进行比较，较差在规范要求内，说明起算点稳定可靠，可以作为本次沉降点的起算数据。

确定起算点稳定后，将所有数据导入水准平差软件中进行所有沉降点的平差，成果合格后，将此次成果与首次观测成果进行相减，即为本期建筑物的沉降值。

在本期观测中，9 次沉降量最大为C14，累计沉降量为2.52 mm，小于沉降警戒值，数值可能由仪器误差，观测人员、气候等因素导致偏大。

4 数据分析结论

经过对图书培训综合大楼主体建筑物3 年的沉降观测，观测成果表明:

位移量最大的点是W100，位移量为20.1 mm，位移量最小的点是W400，位移量为1.6 mm，小于警戒值200 mm;整个测区沉降比较均匀，该区的平均下沉量为2.04 mm，平均下沉速度为0.01 mm/d，沉降量最大的是C14 点为2.52 mm，沉降量最小的是C05 点为1.30 mm，小于规范规定体形简单的高层建筑基础平均沉降量200 mm 的允许变形值;最后100 d 沉降速率均小于0.001 mm/d，小于0.04 mm/d 沉降稳定标准值。

本观测周期内，图书培训综合大楼主体变形在设计要求范围之内，建筑物稳定性好，安全可靠。

［1］GB 50026—2007，工程测量规范［S］.

［2］JGJ 8—2007，建筑变形测量规范［S］.

［3］GB 12897—2006，国家一、二等水准测量规范［S］.

［4］CJJ 8—99，城市测量规范［S］.

［5］GB/T 18314—2001，全球定位系统(GPS)测量规范［S］.

［6］朱建军.变形测量的理论与方法［M］.长沙:中南大学出版社，2004.