辽宁地矿测绘院 110121
摘要：文章首先简述了深基坑周边土层沉降原理与其计算方法，然后分析了沉降观测的基本要求以及具体施测程序，最后重点探讨了沉降观测点及控制点的布置与埋设以及观测中的注意事项。
关键词：深基坑；沉降观测；观测方法
一、前言
随着经济迅速发展，随之建筑物的增多，在深基坑工程施工中，建筑物将产生沉降，危及建筑物的安全，为了保证基坑开挖施工过程中的安全，提高工程质量，因此对深基坑及周边建筑物进行沉降观测分析具有重要的意义。
二、深基坑周边土层沉降原理与其计算方法
在进行深基坑开挖时，由于基坑受到卸荷作用的影响，其应力场也会随之发生变化，容易造成深基坑周边地面的沉降。深基坑的有效施工与井点降水的布置和基坑开挖具有重要的联系，对周边建筑物的沉降影响较大，在进行沉降计算时，需要重点考虑基坑开挖后引起的沉降以及井点降水对周边土层沉降的影响。
1、深基坑开挖后对周边土层的沉降影响计算
在进行深基坑开挖时，其周边土体的位移或滑动都会造成周围土层的沉降，地面的沉降和深基坑的支护方式、支护所用材料性能以及基坑周边土质等因素有着密切的联系。在计算周围建筑物沉降时，可利用土体损失理论，先设定一个支护桩部位沉降量，利用土体内摩擦角、基坑开挖深度以及支护桩与桩后距离计算出地面的最大沉降量，然后即可计算出计算点数、基坑内某点到地面的距离以及基坑内某点的土体位移。
2、深基坑井点降水对周边土层沉降影响计算
深基坑降水会造成其周围地下水位出现下降的现象，使抽水井点成为一个“降水漏斗”，会导致深基坑周围的土体内的孔隙水压力降低甚至消散，增加了土体内的有效应力，使原有土层容易产生新的土体沉降。通过沉降计算能够有效算出深基坑基础下层土体的沉降，利用基础下土层厚度、土层压缩模量和有效应力增加量相乘，即可得出基础下土层的沉降。同时，还可利用降水前后土体的水头高度计算出地基在降水影响下的总沉降。
3、深层搅拌桩支护中压密注浆的应用
由于该工程地下水较浅，其土层开挖含水量较大，且渗透性很强，因此，必须保障深基坑搅拌支护桩的防渗透性，才能确保深基坑开挖施工的顺利进行。将压密注浆应用到深层搅拌桩支护中，对桩间加以压密注浆处理，利用高压喷射作用，可将水泥浆很好地渗入到周围的土层中，并能与这些土层发生一定的物化固结反应。通过这种方式，能够使桩体间的连接更为坚固密实，防渗性更好，也能使周边的土体得到很好地固结，增强土体的稳定性，有效避免了在深基坑开挖过程中对周边建筑物的沉降影响。
压密注浆对于增强支护桩的防渗隔水效果、提升土体的抗渗透能力，使周边建筑物在土层的有效应力在增加时受到的沉降影响降低，对确保深基坑施工的顺利进行和周边建筑物的安全具有重要的意义。在进行压密注浆时，要注意一下几点：
第一，需使用高压注浆机进行注浆液的喷射和灌注，保证注浆长度与桩长相同，注浆孔径为200，注浆压力要大于0.6MPa。
第二，使用425#普硅作为注浆浆液的固化剂，水灰比控制在0.6左右。
第三，由于工程地下水位较高，深基坑在开挖过程中，可能会出现土体含水量较大情况，在具体的施工过程中可适当采用四搅喷工艺进行喷注。
第四，在搅拌时，要将其下沉速度控制在1m/min以内，对其速度的提升也要控制在0.6~0.7m/min左右，进行重复搅拌，以确保支护桩成型后的搭接长度在20cm以上。
三、沉降观测的基本要求以及具体施测程序
1沉降观测的基本要求
（一）、对仪器设备的要求
沉降观测要求精度高，为了能够精确反映出建筑物在不断加荷下的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的1/10―1/20。在沉降观测过程中应选用精密水准仪，水准尺也应选用受环境和温差变化影响小的高精度铟合金水准尺。如确实没有铟合金水准尺，要尽量使用一般塔尺的第一段标尺。
（二）、对人员素质的要求
沉降测量作业人员必须接受过专业学习及技能培训，要熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论，能够针对不同工程特点、具体情况采用科学的观测方法及观测程序，对实施过程中出现的问题准确分析原因并正确运用误差理论进行平差计算，按时、快速、精确地完成每次观测任务。
（三）、对观测时间的要求
建筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件，特别是首次观测必须按时进行，其他各阶段的复测，根据工程进展情况必须定时进行，不得漏测或补测。只有这样，才能得到准确的沉降情况或规律。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期，一般高层建筑物的沉降观测按一定的时间段为一观测周期或按建筑物的加荷情况每升高一层为一观测周期，无论采取何种方式都必须按施测方案中规定的观测周期准时进行。
（四）、对观测点的要求
为了能够反映出建筑物的准确沉降情况，沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求建筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称，且相邻点之间间距以15-30米为宜，均匀地分布在建筑物的周围。通常情况下，建筑物设计图纸上有专门的沉降观测点布置图。此外，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，是否会因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住观测点，不能连续观测而失去观测意义。
（五）、施测要求
仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时经计量单位予以鉴定。连续使用3-6个月后重新对所用仪器、设备进行检校在观测过程中，操作人员要相互配合，工作协调一致，认真仔细，做到步步有校核。
2、具体施测程序
（一）、建立水准控制网
根据工程的布局特点、现场的环境条件等因素制订测量施测方案，按照测量施测方案和布网原则和测量施测方案的要求，结合由建设单位提供的水准控制点建立科学的水准控制网。具体要求：一般高层建筑物周围要布设3个以上水准点，其间距不大于100米；在场区内任何地方架设仪器时至少后视到2个水准点，且场区内各水准点构成闭合图形，便于闭合检校；各水准点要设在建筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外，且水准点的埋深要符合二等水准测量的要求。要根据工程特点，建立科学合理的水准控制网，与基准点联测，平差计算出各水准点的高程。
（二）、建立固定的观测路线
根据沉降观测点的埋设要求和图纸设计的沉降观测点布点图，结合场区水准控制网的情况确定沉降观测点的位置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在控制点与沉降观测点之间要建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处作好标记桩，保证各次观测均沿统一路线作业。
（三）、沉降观测
根据工程施测方案和确定的观测周期，首次观测应在观测点设置稳固后及时进行。一般高层建筑物有一层或数层地下结构，首次观测应从基础开始，在基础的纵横轴线上按设计好的位置埋设沉降观测点，待临时观测点稳固好，进行首次观测。首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测进行比较的基础，其精度要求非常高，施测时一般用N2或N3级精密水准仪，且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定。建筑物每升高一层，临时观测点移上一层并进行观测直到十0.00，再按规定埋设永久观测点。然后每施工一层就复测一次，直至竣工。
四、沉降观测点及控制点的布置与埋设
1、沉降观测点的布置，应以能全面反映建筑物地基变形的特征并结合地质情况和建筑物结构特点确定。点位位置选择要求如下：建筑物的四角、核心筒四角、大转角处及沿外墙每10~20m处或每隔2~3根柱基上；电视塔、烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉等高耸建筑物，沿周边或基础轴线对称位置上布点，数量不少于4个测点。高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两侧，不同地质条件、不同荷载分布、不同基础类型、不同基础埋深、不同地基处理、不同上部结构、沉降缝、伸缩缝处的两侧，人工地基与天然地基接壤处及填挖方分界处。建筑物宽度大于或等于15m，或宽度小于15m，但地质条件复杂的建筑物的承重内隔（纵）墙设内墙点，以及框架、框剪、框筒结构体系的楼、电梯井和中心筒处。基础底板的的四角和中部位置处。框架结构建筑物部分柱基上或沿纵横轴线设点，以及可能产生较大不均匀沉降的相邻柱基处。
2、高程控制网点布设的要求
对于建筑物较少的测区，宜将高程基准点连同工作基点按单一层次布设；对于建筑较多且分散的大测区，宜按两个层次布网，即由控制点组成控制网，高程基准点与所联测的工作基点组成扩展网。控制网应布设为闭合环、结点网或附合高程路线。扩展网亦应布设为闭合或附合高程路线。特级沉降检测的高程基准点数不应少于4个，其他级别沉降检测的高程基准点数不应少于3个。高程工作基点可根据需要设置。
3、沉降观测点、高程基准点及高程工作基准点的埋设要求
高程基准点可根据点位所在不同的地质条件，选埋岩层水准基点标石、深埋双金属管水准基点标石、深埋钢管水准基点标石、混凝土基准标石，也可利用稳固的建筑物设立墙上水准标志，还可利用基岩凿埋标志。高程工作基准点的标石可按照不同要求，选用浅埋钢管水准标石、混凝土普通水准标石或墙上水准标志等。沉降观测点各类标志的立尺部位应加工成半球形或有明显的突出点并涂上防腐剂。沉降观测点标志埋设位置应避开雨水管、窗台线、散热器、暖水管、电气开关等有碍设标与检测的障碍物，并应视立尺需要离开墙面和地面一定的距离。隐藏式沉降检测点标志与基础盒式标志的形式应按相关规程规定执行，严禁使用非制式沉降标志。
五、观测中的注意事项
1、沉降观测自始至终要遵循“五定”原则
所谓“五定”，即通常所说的沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致，使所观测的沉降量更真实。测施前仪器必须经过检验，符合要求后方可使用；
2、观测过程中应保持前后视距基本相等，也不能使仪器至水准尺距离大于50m；
3、施测中，前后视必须采用同一根水准尺。观测时，水准尺应和地面垂直，不得歪斜；
4、在同一测站上观测各观测点时，当读完所有观测点的读数后应回测后视点，两次同一后视的读数差不得超过；
5、作业环境应具备的条件：天气晴朗，通视良好，风力小于二级。
6、为保证水准尺气泡稳定居中，自制一些简单的水准尺辅助标杆，以使扶尺员快速稳定地竖直标尺，提高观测效率。
7、观测时，仪器应避免安置在有空压机、搅拌机、卷扬机、起重机等振动影响的范围内。
8、成像清晰、稳定时再读数。随时观测，随时检核计算，观测时要一气呵成。
六、沉降观测中常遇到的问题及处理措施
在沉降观测中常遇到一些矛盾现象，并从沉降与时间关系曲线上表现出来。对于这些问题必须分析产生的原因，予以合理的处理。
1、曲线在首次观测后即发生回升现象
在第二次观测即发现曲线上升，至第三次后，曲线又逐渐下降。发生此种现象，一般都是由于初次测量精度不高，而使观测成果存在较大误差引起的。
2、曲线在中间某点突然回升
发生这种现象的原因，多半是因为水准点或观测点被碰动所致；而且只有当水准点碰动后低于被碰前的标高及观测点被碰后高于被碰前的标高时，才有出现回升现象的可能。
3、曲线自某点起渐渐回升
产生此现象一般是由于水准点下沉所致，如采用设置于建筑物上的水准点，由于建筑物尚未稳定而下沉；或者新埋设的水准点，由于埋设地点不当，时间不长，以致发生下沉现象。水准点是逐渐下沉的，而且沉降量较小，但建筑物初期沉降量较大，即当建筑物沉降量大于水准点沉降量时，曲线不发生回升。到了后期，建筑物下沉逐渐稳定，如水准点继续下沉，则曲线就会发生逐渐回升现象。因此在选择或埋设水准点时，特别是在建筑物上设置的水准点，应保证其点位的稳定性。如已查明确系水准点下沉而使曲线渐渐回升，则应测出水准点的下沉量，以便修正观测点的标高。
4．曲线的波浪起伏现象
曲线在后期呈现波浪起伏现象，此种现象在沉降观测中最常遇到。其原因并非建筑物下沉所致，而是测量误差造成的。曲线在前期波浪起伏所以不突出，是因下沉量大于测量误差之故；但到后期，由于建筑物下沉极微或已接近稳定，因此在曲线上就出现测量误差比较突出的现象。处理这种现象时，应根据整个情况进行分析，决定自某点起，将波浪形曲线改成水平线。曲线在后期呈现波浪起伏现象，此种现象在沉降观测中最常遇到。其原因并非建筑物下沉所致，而是测量误差造成的。
七、结束语
总之，建筑沉降观测是建筑工程建设中一项非常重要的工作，为了保证深基坑及其周边建筑物的安全，应及时开展现场监测，选择合理的监测位置，加强沉降观测工作的管理，确保沉降观测数据的正确性、可靠性，加强对沉降观测数据的分析处理，充分利用沉降观测数据来指导施工。
参考文献：
[1]姚德新.土木工程测量学教程.北京：中国铁道出版社，2013
[2]李宏超，周荣，琚丽.深基坑周边建筑物及地面垂直变形数据分析[J].，2013
论文作者:冷常生
论文发表刊物:《基层建设》2015年15期供稿
论文发表时间:2015/12/22
标签：建筑物论文; 水准论文; 高程论文; 土层论文; 观测点论文; 深基坑论文; 基准点论文; 《基层建设》2015年15期供稿论文;