在建筑工程领域,地基基础是建筑的“根”,而沉降观测则是监测这根“根”是否稳固的“眼睛”。
建筑物在施工和使用过程中,地基土在荷载作用下会产生压缩变形,导致建筑物发生沉降。正常情况下,均匀且缓慢的沉降是允许的;危及的是——不均匀沉降或沉降速率超标。
那么,哪些建筑必须进行沉降观测?沉降观测点应该布设在哪些关键位置?观测周期和频率如何确定?收到异常数据后又该如何处理?
今天,我们就从规范依据、点位布设、实施要点、周期频率、异常判别五个维度,把沉降观测这件事一次性讲透彻。
一、哪些建筑必须进行沉降观测?(强制性规定)
很多人认为沉降观测只是超高层建筑的“标配”,这其实是个误区。依据《建筑变形测量规范》JGJ 8-2016的强制性条文,以下几类建筑在施工期间和使用期间必须进行变形测量:
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地基基础设计等级为甲级的建筑
(如30层以上的高层建筑、体型复杂且层数相差超过10层的高低层连成一体的建筑)
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软弱地基上的地基基础设计等级为乙级的建筑
(如深厚软土、淤泥质土等不良地质条件上的多层建筑)
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加层、扩建建筑或处理地基上的建筑
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受邻近施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑
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采用新型基础或新型结构的建筑
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大型城市基础设施
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体型狭长且地基土变化明显的建筑
同时,高层和超高层建筑还应同时进行倾斜观测,做到沉降与倾斜“双管齐下”。
此外,对于基坑工程,应进行基坑及其支护结构变形观测;对一级基坑,还应进行基坑回弹观测。当建筑出现裂缝时,裂缝观测也必须同步跟上。
二、基准点与观测点:沉降观测的“眼睛”
沉降观测数据准不准,首先取决于点的布设是否科学。
1. 基准点(绝对参考,不能动)
基准点是沉降观测的“绝对零位”,所有沉降量都是相对于它计算出来的,因此基准点本身必须是绝对稳定的。
规范要求每个场地永久性高程基准点的数量不得少于3个,且应布设在建筑沉降影响范围和施工扰动区域之外,宜采用深埋式或基岩标等稳固形式。
为什么是3个? 因为只有3个点才能构成一个稳定的基准网。当其中一个点发生位移或沉降时,可以通过另外两个点的相互校核及时发现。基准点本身也要定期与远离建筑物的高等级水准点联测,以检核其稳定性。
工程教训:部分工程在进行沉降观测时,使用浅埋或施工单位设置的普通水准点,由于水准点不稳定,并时常受周围环境和区域沉降的影响,致使建筑物实测沉降较小、甚至出现“上浮”。这种情况所获得的实测沉降数据只是建筑物的相对沉降,不能真实反映实际沉降量。
2. 沉降观测点(贴在建筑上的“脉搏器”)
观测点直接贴在建筑物上,随建筑物一同沉降。其布设的基本要求是:全面反映地基变形特征,结合地质情况和建筑结构特点来确定。
根据JGJ 8-2016的规定,观测点应布设在以下关键位置:
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建筑四角与转角处 |
建筑物的四角、大转角处及沿外墙每10m~20m处或每隔2根~3根柱基上 |
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交接部位 |
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结构分界与地质变化处 |
建筑裂缝、后浇带两侧、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、不同结构分界处、地质条件变化处两侧 |
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大面积建筑 |
对宽度≥15m或宽度<15m但地质复杂及膨胀土、湿陷性土地区,应在承重内隔墙中部设内墙点,并在室内地面中心及四周设地面点 |
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框架及钢结构 |
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筏基/箱基 |
筏形基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分的四角处及中部位置 |
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超高层与网架 |
每个大型结构柱监测点数不宜少于2个,且应设置在对称位置 |
3. 观测点标志要求
观测点标志应选用不锈钢材质制作,顶端磨成圆球形,表面光洁度符合设计要求,以确保长期使用不生锈、不磨损,保证取点的精准。同时要做好永久性防护,避免施工或运营过程中被破坏。
三、现场实施的“四固定”原则
沉降观测做到“准”,离不开“四固定”原则。这是业内公认的保障各期数据可比性的“生命线”。
“四固定”指的是:
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✅ 固定仪器设备:同一项目观测期间使用同一台仪器,避免不同仪器之间的系统误差
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✅ 固定观测人员:同一项目由同一组人员完成,保持操作习惯的一致性
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✅ 固定环境条件:尽量在相同的天气、温度条件下观测
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✅ 固定观测路线、方法:每次观测沿同一路线进行,采用相同的观测方法
在测量精度上,建筑沉降观测一般采用二等水准测量的技术要求完成。通常使用DS05或DS1级精密水准仪(每千米高差中误差≤0.5mm),配合铟瓦尺进行观测。
测量参数控制:
四、观测周期与频率(施工期 & 运营期)
沉降观测的周期不是一成不变的,而是根据建筑荷载变化、地基土质及外部环境动态调整。
1. 施工期间(荷载增加期)
施工期间,沉降与荷载同步增长,观测频率宜“加密”。一般应在基础底板完成后即设置观测点并读取初始值(零值):
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民用高层建筑:宜每加高2~3层观测1次
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工业建筑:应按回填基坑、安装柱子和屋架、砌筑墙体、设备安装等不同施工阶段分别观测
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均匀加荷的建筑:应至少在增加荷载的25% 、50%、75%和100%时各观测1次
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施工暂停:在停工时及重新开工时应各观测1次,停工期间可每2~3月
观测1次,
在超高层施工中(建筑高度超过200米),观测频率甚至需提升至每7天一次,确保实时掌握沉降变化与建筑荷载增加的对应关系。
2. 运营期间(竣工后)
竣工后不等于观测结束——实际上,很多建筑在封顶后的沉降量依然可观。
根据规范要求,自施工期间延续的沉降监测,应在竣工后延续进行:
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第一年:观测 3~4次
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第二年:观测 2~3次
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第三年后:每年1次
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直至沉降达到稳定状态为止
3. 特殊情况加密观测
以下特殊情况必须立即启动应急加密观测,频率可能提升至每周甚至每日:
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单日降雨量超过50毫米
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周边进行深基坑开挖或隧道施工
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发生地震等自然灾害
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建筑物已出现明显裂缝或倾斜时
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沉降速率出现突增
4. 什么是“沉降稳定”?
沉降稳定是终止观测的依据。规范给出的稳定标准为:最后100天的平均沉降速率不大于0.01mm/d。
但实际应用中,各地会根据地基土压缩性能有所差异:
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北京、上海、济南:1mm/100d
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天津:1mm/100d~1.7mm/100d
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西安:2mm/100d~4mm/100d
五、数据的“三级预警”与异常处理
发现数据“飘红”,才是真正体现沉降观测价值的时候。
1. 三级预警机制
实践经验中,沉降观测通常建立“三级预警”体系:
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| 黄色预警(关注级) |
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| 橙色预警(警示级) |
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| 红色预警(报警级) |
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施工期的不均匀沉降需要重点关注——当沉降差超过0.002L(L为相邻观测点间距)时,应立即触发预警,及时调整混凝土浇筑顺序或增加临时支撑。
2. 出现异常沉降怎么办?
一旦确认沉降异常,可按以下流程处理:
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数据复核:从基准点开始复测全部数据,排除仪器误差和测量错误
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原因分析:查找地质勘察报告、施工记录,分析是地基承载力不足、周边开挖影响,还是荷载分布不合理
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专家评估:邀请设计单位和勘察单位共同会诊,评估结构安全
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制定方案:根据评估结果采取相应措施(注浆加固、增加地基梁、调整上部结构荷载等)
参考案例: 某地标性超高层项目中,监测团队通过数据分析发现核心筒沉降速率达到3mm/d,超过2mm/d的预警阈值,及时建议施工方调整核心筒施工节奏、延长混凝土养护时间,有效控制了沉降速率,保障了施工安全。
六、沉降观测中的常见问题与对策
在实际实施中,沉降观测常常“走过场”。以下是高频问题及应对策略:
①观测点布置不合理
②基准点不稳定
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问题:使用浅埋或临时水准点导致数据失真
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对策:至少布设3个深埋式基准点,远离施工扰动区
③仪器精度不足、未定期校准
④观测频率不足、漏掉关键节点
⑤观测记录主观臆造、弄虚作假
⑥竣工后就停止观测
写在最后:一张表总结沉降观测关键管理节点
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| 基准点 |
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| 观测点 |
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| 仪器与测量 |
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| 观测频次(施工期) |
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| 观测频次(运营期) |
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| 预警触发与处理 |
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| 收样标准 |
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建筑的生命与安全,就藏在每一位测量员的仪器里,藏在精密的水准路线之中。沉降观测不是一项“签字交差”的任务,而是需要我们以工匠精神去对待的责任工程。重视沉降观测,就是架起建筑安全的“预警雷达”,保障建筑“坚如磐石”,立于不败之地。