摘要：建筑技术的迅猛发展使得高层建筑已经成为我国建筑结构形式选择中的主力军，高层建筑的安全性自然成为了重点研究领域。建筑安全不仅是人民群众人身安全的保障，更是建筑企业站稳脚跟的基石。由于高层建筑本身具有结构复杂、层数多的特点，因此施工过程中测量工作的准确性至关重要，沉降观测更是施工过程中的必要环节。本文着重阐述了高层建筑物沉降观测中精密水准测量的原理和方法，为日后的类似工作提供借鉴。
关键词：高层建筑；沉降观测；测量技术
1.引言
进入21世纪以来，人类社会的飞速发展带来了人们对于生活水平和生活质量的高标准和高需求，在满足物质层面需求的同时对精神层面的需求也日益扩大，随着城镇化模式的不断完善，越来越多的人口与有限土地资源的矛盾趋于锐化，高层建筑物的出现极大的解决了这一矛盾。基于对人类人身财产安全的考虑，建筑的安全性就显得尤为重要，为保障高层建筑的安全性，对高层建筑进行变形观测是必不可少的。建筑物的变形观测就是指对建筑物本身的水平位移、沉降、倾斜等方面进行观测，其中沉降观测更为重要。沉降观测的作用在于为工程施工和地基基础设计的质量提供最为可靠的判断依据，并且能准确的发映出在施工过程中建筑物随着外荷载的不断增大，导致基地附加压力增大后建筑物本身的竖向压缩变形的沉降状况。因此，建造过程中沉降观测的工作具有极其重要的意义。
2.高层建筑物施工中的测量控制
在建筑物施工过程中，对施工进行质量控制的方式有很多，最主要的有对轴线、墙面垂直度和平整度以及建筑物沉降等指标及时检测核实，一旦发现问题应马上处理，由此保证施工过程的质量。
影响工程建筑质量的因素有很多，最为直接的影响则是施工测量水平的高低。施工测量的误差若超出相关规范要求就会对直接影响工程质量，若误差较大则有可能直接威胁建筑结构的安全，使其不满足建筑结构的使用要求。测量放线的主要工作是依据图纸测出所需的位置和标高，这是整个施工过程的第一步，因而要充分保证准备工作的进度，了解和熟悉施工现场以及设计图纸，提前掌握需要测设的控制点位置，学习测量步骤，并从始至终遵循“从整体到局部，先控制后碎部”的测量原则，高层建筑可以通过钢尺引测，确保高层建筑工程的定位和高程。
2.1高层建筑物的特点
（1）测量数据的精确度
高精度是高层建筑施工的基本要求，精度的高低直接影响施工质量。为降低工程成本，可适当加快施工速度，在高层结构中多数使用阶梯状流水施工方法，所以建筑物受测量精度影响很大。若测量误差过大，就会导致建筑物的既定使用功能达不到理想的使用状态，比如建筑物中电梯的运行；还会导致建筑结构受力不均，产生安全隐患，所以测量误差控制至关重要。
（2）其他影响因素多
设计合理性、施工工艺、现场环境和气候条件都会影响测量的结果，除此之外，测量仪器的精度和测量人员的测量水平也是测量控制中不稳定的因素。
（3）技术难度大
由于高层建筑结构本身的结构特点以及现实施工条件受限，所以与多层建筑物相比，其施工场地比较小，且平立面存在更多干扰因素，控制网也不够稳定，因此累计测量数据误差不可忽视。尤其还存在高空施工多且施工条件差、测量仪器无法安装等种种困难，因此目前仍采用水准仪、经纬仪和全站仪这些常规仪器，从而加大了高层建筑结构物测量的难度和精度，选择合适的测量方法也是现场管理人员和技术人员需要考虑的问题。
2.2 施工中的测量技术方法和控制要点
2.2.1 水准基点和轴线控制桩的精度控制方法
建设方所提供的基本控制点包括水准基点的轴线控制桩，依据施工现场相关规定要求，这些控制点需设置在不包括施工区在内的稳定区域，然后引测到施工现场并加以保护，在进行测量前需对其精度进行复核。标高测量采用水准仪引±0.500m控制线至一层墙面，然后不断向上测量，为了最大程度地减小测量误差，每隔三层必须进行一次复核，保证测量的准确性。轴线桩采用的定位放样方法包括但不限于投影交汇法、主轴线法和极坐标法，三者的方法特性详见图1。在实际的工程中，应根据施工现场条件和施工情况选择最合适的放样方法。
图1 定位放样方法比较
2.2.2 竖向和纵向偏差的控制方法
建筑结构为施工分为基础工程和上部工程，随着建筑结构物的持续上升，施工人员就需要不断向上投测轴线。建筑高度的增加会带来更大的纵向和竖向数据误差，因此对这两方面数据的把握非常必要，选择最佳的测量方法是施工人员所必须掌握的职业技能。测量时要避免大风天气，施工场地空间不足时采用的测量方法如下：
（1）吊线坠法。这种方法是一种利用线坠或者别的测量仪器给出一调铅锤的直线，由此来掌握高层建筑纵向数据误差。根据建筑物高度的不同，线坠的重量和长度也不尽相同。例如，50～100米的建筑物一般采用10～20kg的特制线坠以及直径0.5～0．8mm 的钢丝悬吊，在进行误差控制时，间隔4、5层就需要与轴线相比纠正误差，优点是精度高。
（2）激光铅直仪法。施工技术的进步自然而然的带来了建筑物高度的增高，我国甚至出现了500米以上的超高层建筑，而激光铅直仪具有方便测量、精度高、自动控制竖向误差等优点，被广泛用于高层建筑施工中。
（3）经纬仪天顶法。最新研发的经纬仪器名为DJ6垂准经纬仪，与传统经纬仪不同的是它配有90度的弯管目镜，也就是说远镜的有效转动范围被大大提高，不仅能指向天顶同时也能指向天底，大大降低了观测中垂直数据的误差，并且DJ6垂准经纬仪安全可靠、精度高且方便测量。
当施工场地空间充足时，测量方法多采用外控法，主要包括延长轴线、侧向借线以及正倒镜逐渐趋近等三种主要测量方法，其特点如下：
（1）延长轴线法：这种测量方法多被用于施工现场周围空旷，有足够的空间将建筑物平面轴线牵引到其本身高度之外的地方，然后安装经纬仪，选定轴线逐渐向上测量。
（2）侧向借线法。与第一种方法相反，当是施工现场周围窄小导致建筑物平面线无法迁移时，采用者此方法则更为恰当。具体做法是将轴线平行迁移到施工现场外侧，迁移长度视脚手架情况适当取值。
（3）正倒镜逐渐趋近法。大致上与第一种方法使用条件相同，不同的则是不能安装经纬仪。
3 高层建筑施工中的沉降观测
现阶段我国的工程管理人员和项目负责人员大部分都缺乏对高层建筑物施工过程中沉降观测的重视，认为沉降原因并不会引起工程事故，其实不然。查阅工程事故的原因，由于施工过程中沉降误差控制不严格引起的基础塌陷、变形、徐变等事故的案例比比皆是。特别是在高层建筑物施工中，由于建筑物地面高度较高，且自重大，给基础造成的附加压力比多层建筑要大得多，因此施工过程中必须进行沉降观测，并且依照相关规范严格控制沉降误差，避免出现工程事故。
3.1 引起建筑物沉降的原因
造成建筑物沉降的原因多种多样，大致可分为施工误差引起的变形、建筑物本身的变形和外部附加因素等三个大方面。首先，在施工过程中难免会出现施工误差，这种误差可能就会导致建筑物所承受的实际荷载与设计荷载不完全一致，从而导致变形；其次，建筑物建成后，所承受的活荷载与设计的活荷载情况不会完全相同，这种情况也会导致建筑物产生变形；最后，外部因素众多也是引起建筑物变形的重要原因。例如随着高度的上升建筑物所承受的荷载就会不断增加，传递到地基底层的土压力就会不断增大，土因为具有压实性，体积缩小就会产生沉降变形。
3.2 沉降观测原理
沉降观测是施工过程中进行变形观测环节时使用频率最高的观测手段，其原理就是在预先计划好的控制点上持续进行竖向位移观测，并结合建筑物实际情况实时的得出结论，由此判断或者控制施工质量的好坏。沉降观测的重要性不言而喻，因此对于观测仪器以及观测方法精度的要求非常苛刻，沉降数据不仅可以用于了解建筑物的沉降量，还可用于计算施工过程中高层建筑物的倾斜状况和内部构件的挠度等。
3.3 沉降观测方法
工程施工中进行沉降观测的主要手段包括水准测量、三角高程测量、数字摄影测量、InSAR方法、GPS方法、地面沉降监测站（基岩标和分层标组）、地下水动态监测等。
3.4 沉降观测点布设
沉降观测点并不是观测人员随意设置的，必须设置在变形明显或便于及时发现建筑物变形的位置，位置选取工作应本着便于操作、不易挪动、不影响建筑物施工的原则进行，且周围不应存在阻挡视线的障碍物。观测点的个数不应少于六个，埋设位置应选在易发生变形的地方，或者不同地基的搭界处等处。此外，观测点不仅可以在混凝土浇筑前通过焊接与柱子相连，也可以钻孔埋设，形式多样，埋设好后应在表面涂刷防腐材料保证可靠性。
3.4.1 高层建筑的沉降观测控制
基于高层建筑结构本身的施工特点和结构特点，所以进行沉降观测时对于沉降观测时间的控制尤为严格，比如第一次观测必须严格按照规定的时间观测，后续的复测也必须定时开展，不能出现漏测的情况，同时也要确保测量精度的可靠性。
4 结语
随着社会的发展、科技的进步，人们对于生活水平和生活质量的高标准和高需求逐渐显现。近年来城镇化的发展使得众多人口从农村进入城市，土地资源的有限促使高层建筑被越来越多的用于住宅建筑中，随之而来的就是对工程要求的高标准严要求。然而目前我国高层建筑的技术和管理能力还存在缺陷和不足，仍然存在安全问题和技术隐患，这就需要技术人员和学者们不断进行探索，总结经验教训，从施工过程技术质量管理、管理体系和全社会各界共同努力，强化高层技术质量管理和控制，优化主体结构施工技术质量的应用，使其符合社会经济的发展和保证人民生命和财产不受损失，推动高层建筑技术质量健康发展，为社会主义更快和更好的发展做贡献。
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论文作者:邝任扬
论文发表刊物:《基层建设》2019年第18期
论文发表时间:2019/9/17
标签：建筑物论文; 测量论文; 误差论文; 高层论文; 高层建筑论文; 轴线论文; 经纬仪论文; 《基层建设》2019年第18期论文;