施工过程中的建筑物沉降规律分析.docx

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施工过程中的建筑物沉降规律分析

施工过程中的建筑物沉降规律分析

　　摘要：

本文通过对北京市水科院综合楼（C座）工程沉降观测作业的具体实施以及对沉降观测成果中大量的数据进行细致的分析和研究，得出了一套完整的、合理的、能够指导施工生产的建筑物沉降与变形理论。

这包括对沉降观测水准点的布置及测设、沉降观测、建筑物变形与裂缝观测以及在沉降观测过程中经常遇到的技术问题和处理措施等。

其目的在于在施工过程中准确无误地掌握后浇带的浇筑时间,避免建筑物由于不均匀沉降而出现结构裂缝。

　　关键词:

后浇带,沉降,测设，变形

　　Abstract:

thisarticlethroughtotheBeijingShuiKeYuanbuilding（Ca）engineeringsettlementobservationoftheconcreteimplementationofhomeworkandsubsidenceobservationresultsofalargeamountofdataanddetailedanalysisandresearch,anddrawtheconclusionthatasetofcompleteandreasonable,canguidetheconstructionproductionbuildingsettlementanddeformationtheory.Thisincludedthesettlementobservationpointofthearrangementandthelevelset,settlementobservation,buildingdeformationandfractureobservationandinsettlementobservationfrequentlyencounteredintheprocessoftechnicalproblemsandtreatmentmeasures。

Itspurposeistoinconstructionprocessisaccurateandcorrecttograspofthepouringbeltofplacingtime，avoidthebuildingbecauseoftheunevensettlementandappearstructurecrack。

　　Keywords:

ofthepouringbelt,settlement,theset，deformation

　　中图分类号：

［TU196.2］文献标识码：

A文章编号：

　　工程概况

　　1、建筑物概况

　　水科院综合楼（C座）工程位于北京市海淀区复兴路甲1号。

工程主体为十二层，局部十四层，主楼部分建筑平面呈“工"字型，东西跨度有72。

6m，南北跨度63。

3m，最高高度为50。

4米。

建筑物为框架剪力墙结构，八度抗震设防,工程总建筑面积41938平方米。

主楼、裙房、纯地下部分均设2层地下室,且各部分基础置于同一基础板上，基础设计埋深约在自然地面以下10。

00m左右，基底标高-12.235m，最大基坑深度—13.20m.

　　2、地形与地物概况

　　场区地形基本平坦，勘探时钻孔孔口地面标高为48.80m～49。

30m.场区内原有房屋已基本拆除，但在场区内仍遗留有原房屋地下室及旧房基础。

　　3、土质概述

　　表层为厚1。

10m～5.70m的人工堆积之粘质粉土、粉质粘土填土①层，房渣土①1层，炉灰①2层。

以下为第四纪沉积的粘质粉土、粉质粘土②层，砂质粘土、粘质粉土②1层；卵石、圆砾③层,圆砾、卵石③1层，细砂、中砂③2层，粉质粘土③3层。

标高35.08m~36。

04m以下为第三纪的砾岩④层，粘土岩④1层。

　　本工程下部标高为-13m左右，正好处在卵石层当中，因此地基基础情况良好。

　　4、地下水条件概述

　　时间为2001年4月上旬至中旬，场区钻孔内实测地下水（潜水）静止水位标高为37。

34m～37。

74m（埋深11.20m～11.90m）。

根据“北京市区浅层地下水位监测网"的长期观测资料，工程场区1959年最高地下水位标高为46。

00m左右;近3～5年最高地下水位标高为39。

00m左右。

　　5、场地与地震抗震条件评价

　　根据《中国地震烈度区划图（1990）》,工程场区的地震基本烈度为8度,在进行抗震设计时,北京地区只考虑近震的影响.根据“钻孔波速测试成果”，场区自然地面以下15m深度范围内的土层平均剪切波速V2m值为301m/s～309m/s；根据地质资料，本场地的覆盖层厚度＞9m。

因此根据《建筑抗震设计规范》（GBJ11-89）之相关规定可得出如下判定结论:

拟建场区的场地土类型为中硬场地土，建筑场地类别为Ⅱ类。

　　沉降观测水准点的测设

　　由于地上结构与地下结构存在差异，而且建筑物跨度较大，产生不均匀沉降的几率很高，故在建筑物东西方向各设置一道后浇带，从基础底板开始留置。

底板混凝土采取一次性浇筑,浇筑完毕后，即在后浇带四周开始布置沉降观测水准点。

　　建筑物沉降观测是根据建筑物附近的水准点进行的,所以这些水准点必须坚固稳定。

为了对水准点进行相互校核，防止其本身产生变化,水准点的数目要尽量不少于3个，以组成水准网。

对水准点要定期进行高程检测，以保证沉降观测成果的正确性.

　　在布设水准点时还要考虑到如下因素:

①水准点要尽量与观测点接近，其距离不应超过100米,以保证观测的精度；②水准点要尽量布设在受振区域以外的安全地点，以防止受到振动的影响；③为防止水准点受到冻胀的影响,水准点的埋设深度至少要在冰冻线下0。

5米。

　　第一次埋设的点位均设置在地下基础施工底板上，作为临时性观测点，经过联测沉降基准点，取得基础数据；随着施工进入地下一层和地上一层，临时点相继遭到破坏和掩盖，不能继续观测，因此在相应的地下一层和地上一层位置再布设沉降观测标志,通过预留观测孔洞等相应的技术手段，将下面沉降点的高程传递到上一层点位上，而上一层作为永久性观测点观测,直至主体施工结束后，用以继续观测建筑物主体沉降情况。

沉降数据在两次之间的观测,所处的高程虽然不同，但并不影响观测数据，沉降量保持总体趋势。

　　沉降观测点的布置要求相对较高，首先,观测点的位置和数量，应根据基础的构造、荷重以及工程地质和水文地质的情况而定,高层建筑物应沿其周围每隔15—30米设一点，房角、纵横墙连接处及沉降的两旁均应设置观测点。

其次，观测点布置合理，就可以全面精确的查明沉降情况,如观测点的布置不便于测量时，测量人员庆与设计单位及监理单位负责人研究后确定.

　　故而，沉降观测点的布置,应以能全面反映建筑物地基变形特征并结合地质情况及建筑结构特点确定，要考虑到观测方便、易于保存、稳固和美观。

根据基础的构造、荷重以及工程地质和水文地质等情况的综合因素考虑，本工程共布设26个沉降观测点,主要分布在房角、纵横梁连接处以及后浇带的两侧，用长120mm的角钢,在一端焊一铆钉头，另一端埋入墙内，并以1：

2水泥砂浆填实。

　　此外，沉降观测点应具备如下要求：

①观测点本身应牢固稳定,确保点位安全，能长期保存；②观测点的上部必须为突出的半球形状或有明显的突出之处，与墙身保持一定的距离;③要求保证在点上能垂直置尺和良好的通视条件.本工程的这些观测点与柱身及墙身都保持了一定的距离，其本身均非常牢固，能够长期保存,并且在这些点上能够垂直置尺,并拥有良好的通视条件。

　　观测点布置合理，就可以全面地精确地查明沉降情况。

这项工作应由设计单位或施工技术部门负责确定。

如观测点的布置不便于测量时，测量人员应与设计人员协商，选择合理的布置方案。

所有观测点应以1；100～1;500的比例尺绘出平面图,并加以编号,以便进行观测和记录.

　　三、建筑物的沉降观测

　　测绘局在施工前分别在拟建物的东北方和东南方给出了BM1与BM2两个水准点。

测量人员以这两个点为基准点，可以得出所有观测点的位置以及高程变化情况.在进行地下一、二层点位的观测时，测量人员将点垂直引至地面标高以上的墙体或框架柱上进行观测记录，并经反复核对,通过后来做出图表分析判断，这些点位的观测记录均为正常.

　　沉降观测的方法和一般规定

（1）沉降观测的时间和次数

　　沉降观测的时间和次数,要根据工程性质、工程进度、地基土质情况及基础荷重增加情况等确定。

本工程结构一般都取在较大荷重增加前后进行沉降观测。

一般结构增加2至3层时做一次沉降观测,在肥槽及房心回填土方也做了沉降观测记录。

保证每个点位变化幅度不是很大.

　　工程投入生产后，还应连续进行观测，观测时间的间隔，可按沉降量大小及速度而定，在开始时间隔短一些，以后随着沉降速度的减慢，可逐渐延长,直到沉降稳定为止。

（2）沉降观测工作的要求

　　沉降观测是一项较长期的系统观测工作,为了保证观测成果的正确性，本工程采取了“四定”的方针，即：

　　固定人员观测和整理成果;

　　固定使用的水准仪及水准尺；

　　使用固定的水准点;

　　按规定的日期、方法及路线进行观测。

　　并且，对于一般精度要求的沉降观测，要求仪器的望远镜放大率不得小于24倍,气泡灵敏度不得大于15秒/2mm。

　　（3）确定沉降观测的路线并绘制观测路线图

　　在进行沉降观测时,因施工生产的影响，造成了某些通视困难,这时候往往会为了寻找设置仪器的适当位置而花费时间。

因此本工程在进行沉降观测之前，指派了专人到现场进行规划,确定了安置仪器的位置，并选定若干较稳定的沉降观测点以及其他固定点作为临时水准点（转点），并与永久水准点组成环路.最后，根据选定的临时水准点、设置仪器的位置以及观测路线，绘制沉降观测路线图，以后每次都按固定的路线观测。

　　采用这种方法进行沉降测量，不仅避免了寻找设置仪器位置的麻烦，加快施测进度；而且由于路线固定，比任意选择观测路线可以提高沉降测量的精度。

　　（4）沉降观测点的首次高程测定

　　沉降观测点首次观测的高程值是以后各次观测用以进行比较的根据，如初测精度不够或存在错误，不仅无法补测，而且会造成沉降工作中的矛盾现象,所以应当提高初测精度。

因此观测单位特采用了N3型的精密水准仪进行了首次高程测定。

保证了整个沉降观测工作万无一失。

　　四、本工程沉降观测数据分析

　　本工程在浇筑基础底板前后进行了第一、二次观测，然后分别在地下二层封顶、地下一层、首层、三层、四层、六层、八层、十层、十二层、结构封顶时进行了三至十二次的沉降观测.观测数据基本符合沉降规律，并能真实地反映出现场的沉降情况，下表为4号观测点前十次的数据记录，包括观测日期、工程施工情况、高程数值、该观测点的沉降量以及累计沉降量：

　　下图为4号观测点前十次的沉降数据曲线图：

　　通过曲线图可以看到工程进行到地下一层时，由于上部荷载的增加,地基开始出现较大幅度的沉降；三层之后，地基沉降达到一定程度,沉降曲线开始趋于平稳；在工程进行到八层之后,地基承载力达到一个极限,于是又出现一次大幅的沉降，在这次大幅沉降之后，单位时间及单位工程量内的沉降量开始缩小。

　　在工程进行到十二层封顶时，主体结构已经基本完成，同时在第十一次沉降观测之后,确认该建筑地基承载已经平稳，不会再有大幅沉降，因此进行了后浇带的浇筑。

　　五、沉降观测中常遇到的问题及其处理

　　本工程在沉降观测工作中也遇到了个别矛盾现象，这些现象均能从沉降与时间关系曲线上表现出来。

对于这些问题，观测单位组织人员分析产生的原因，并予以了合理的处理。

兹将常见的几种现象分述如下:

　　1、曲线在首次观测后即发生回升现象

　　在第二次观测时即发现曲线上升，至第三次后，曲线又逐渐下降。

发生此种现象，一般都是由于初测精度不高，而使观测成果存在较大误差所引起的。

　　在处理这种情况时，如曲线回升超过5mm,应将第一次观测成果作废，而采用第二次观测成果作为初测成果；如曲线回升在5mm之内，则可调整初测标高与第二次观测标高一致。

　　2、曲线在中间某点突然回升

　　发生此种现象的原因,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.

　　由于水准点或观测点被碰撞，其外形必有损伤，比较容易发现.如水准点被碰动时，可改用其他水准点来继续观测。

如观测点被碰后已活动，则需另行埋设新点；若碰后点位尚牢固，则可继续使用。

但因为标高改变，对这个问题必须进行合理的处理,其办法是:

选择结构、荷重及地质等条件都相同的邻近另一沉降观测点,取该点在同一期间内的沉降量，作为被碰观测点之沉降量.此法虽不能真正反映被碰观测点的沉降量，但如选择适当，可得到比较接近实际情况的结果。

　　曲线自某点起渐渐回升

　　产生此种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水准点时，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。

　　曲线的波浪起伏现象

　　曲线在后期呈波浪起伏现象，此种现象在沉降观测种最常遇到。

其原因并非建筑物下沉所致，而是测量误差所造成的。

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，将波浪形曲线改成为水平线。

　　曲线中断现象

　　由于沉降观测点开始是埋设在柱基础面上进行观测，在柱基础二次灌浆时没有埋设新点并进行观测;或者由于观测点被碰毁，后来设置之观测点绝对标高不一致，而使曲线中断。

　　为了将中断曲线连接起来,可按照处理曲线在中间某点突然回升现象的办法，估求出未作观测期间的沉降量；并将新设置的沉降点不计其绝对标高，而取其沉降量,一并加在旧沉降点的累计沉降量中去。

　　六、结束语

　　沉降观测是每一项大型工程所必须的工作内容，其中后浇带浇筑时间的确定是一个难点。

因此，及时获得每一次的观测数据并做出曲线图表进行数据分析,从中找出合理的、最佳的后浇带浇筑时间是最为有效的工作途径。

　　参考文献：

　　［1］中华人民共和国行业标准《建筑变形测量规程》JGJ/T8-97主编单位:

建设部综合勘察研究设计院1998年出版.

　　［2］《建筑施工手册》――中国建筑工业出版社发行1997年第三版。

　　［3]岩土工程勘察报告――北京市勘察设计研究院2001年编制.

　　[4］沉降观测记录――中核大地总公司。

　　作者简介：

吴欣（1978-）,男，汉，甘肃兰州人，工程师，从事工程项目管理工作。

　　注:

文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。