高层建筑物地基沉降监测与分析

1、    高层建筑物地基沉降监测与分析    李春明摘 要：地基沉降监测与分析工作对于促进区域和谐发展具有重要作用，现受到城市管理者越来越多的重视。文章就高层建筑物地基沉降监测进行分析，探究其沉降流程与形变规律。关键词：高层建筑物；沉降监测；分析引言随着城市建设的迅猛发展，城市规模越来越大，建筑物越来越高，由此带来的安全隐患越来越大。高层建筑在施工期间，随主体荷载的增加，势必造成主体不规则下沉，其局部不均匀沉降可能导致建筑物发生倾斜。为了确保建筑物的正常施工及安全使用，对高层建筑进行沉降监测和变形趋势预测具有重要的意义。1.工程概况与地质条件1.1工程概况

2、该建筑由26层主楼、5层裙楼及1层相通的外扩地下室组成。主楼为框架核心筒结构，柱网间距约9.60m×8.25m，最大单柱荷载约为25000kn，采用桩筏基础；裙楼为框架剪力墙结构，独立柱+防水薄筏板基础，最大柱网间距约9.60m×8.10m，最大单柱荷载约为10000kn；纯地下室部位为框架结构，独立柱+防水薄筏板基础，最大柱网间距约9.60m×8.25m，最大单柱荷载约为3200kn，均拟采用桩基础。为全面反映建筑物地基和基础的变形特征规律，保证建筑物及周边建筑群体的安全和稳定性，对场地的工程地质和水文地质条件进行分析，为监测点布设提供依据。1.2工程地质条件该

3、场地隶属长江三角洲冲积平原区，地貌形态单一。根据勘探资料显示，场地内自然地面下最大勘探深度为102.0m，以浅的土体为第四纪晚更新世以来的冲湖积-滨海相碎屑沉积物。根据其岩性特征及其物理力学性质的差异性，可划分为15个工程地质层，并细分为19个工程地质亚层。1.3水文地质条件该区域属亚热带季风气候，雨量较大，轻度潮湿。场地内对本工程建设有影响的地下水主要为潜水及微承压水。潜水主要赋存于浅部填土层中，富水性差；受大气降水及周边河流的侧向补给，以地面蒸发为主要排泄方式；受季节影响水位升降明显。勘探时干钻测得潜水初见水位标高为1.04m1.13m，测得其稳定水位标高在1.27m1.34m。微承压水主

4、要赋存于2层粉砂夹粉土及层砂（粉）性土中，富水性及透水性中等。主要补给来源为地下水的垂直入渗及地下水的侧向迳流，以地下水侧向迳流为主要排泄方式；勘察时干钻测得其初见水位标高在-8.94m-8.86m，稳定水位标高在0.94m1.02m。2.沉降监2测方案2.1基准点布设沉降监测采用精密水准测量的方法1，测定布设于建筑物上测点的高程，通过监测测点的高程变化来监测建筑物的沉降情况。共布设3个基准点，组成一条閉合水准路线建立沉降观测基准网。2.2沉降点布设沉降点的布设结合地质条件、建筑物结构特点和荷载分布确定。在建筑物的四角、大转角、沉降缝的两侧或沿建筑外墙10m20m处布设观测点。本工程共布设沉降

5、观测点43个，其中主楼布设22个（f5f15、f33f43），裙楼布设21个（f1f4、f16f32）。沉降观测点组成闭合水准路线，首次观测及重新布设点位标志后初始值的采集采用电子水准仪往返观测，连续观测3次，取有效数据的平均值作为初始值。2.3观测方法和精度要求观测采用电子水准仪往返观测。往测时奇数站的观测顺序是后前前后，偶数站的观测顺序是前后后前；返测时奇偶站的观测顺序与往测时偶奇站的观测顺序相同。取连续观测3次稳定值的平均值作为初始值。每次观测时均采用相同的观测路线和方法，使用同一仪器和设备，并固定观测、立尺人员，在基本相同的环境和条件下工作。主要技术要求见表1，表2。2.4观测周期沉降

6、点的观测周期：施工期间每1层观测1次；竣工后每3个月观测1次，直至稳定。观测期间，基准网定期复测。3.监测成果分析整个观测周期历时745d，基准点观测4次，主楼、核心筒沉降观测34次，裙楼沉降观测27次。根据监测成果，选择主楼东侧f5、f6、f7和西侧f13、f14、f15进行分析，分别绘制东西两侧平均沉降量曲线（图1）和平均沉降速度曲线（图2）。3.1沉降监测成果分析（1）沉降与荷载关系趋势分析由图3可以看出，在主体施工期间，随着建筑物的逐层升高，荷载不断增加，沉降量不断增大；历经259d后主体结构施工完成，沉降曲线趋于缓和，沉降趋于稳定。同时，两侧的沉降曲线具有很好的一致性，表明整体沉降比

7、较均匀。（2）沉降与时间关系趋势分析总沉降量与时间呈正相关，可分为四个阶段：第一阶段，主体施工前期的110d内，沉降量线性增加，平均沉降速率0.10mm/d。原因是施工进度加快及相邻建筑基坑开挖降水，有效应力增加、孔隙水压力减小，导致地基土固结加快。第二阶段，110d到300d内，沉降量由线性逐渐过渡为负指数形式增加，平均沉降速率0.07mm/d。随着施工完成，荷载不再增加，沉降趋于稳定。第三阶段，在主体施工完成350d后，沉降曲线呈明显拐点，这是由于装修过程中引起荷载增加导致沉降量增加。第四阶段，沉降曲线与横轴呈近似平行，平均沉降速率0.002mm/d，沉降量较小，速率较慢，进入沉降稳定期。

8、（3）沉降不均匀性分析从主体施工开始到360d内，东西两侧平均沉降曲线近似重合，具有很好的一致性，表明整体沉降比较均匀。360d后，东侧沉降量稍大于西侧，原因是主楼的主体在荷载不再增加的同时，西侧裙楼桩基施工结束停止降水，地下水位上升，使地基上部荷载减小而产生回弹。最终整体沉降趋于稳定、均匀。根据建筑地基基础设计规范（gb50007-2011）第5.3.4条的规定2，高度大于100m的高层建筑整体倾斜值不得大于2.0×10-3。利用沉降曲线计算出因地基不均匀沉降引起的建筑物倾斜值：根据计算结果，倾斜值最大为1.9×10-4，满足规范要求。3.2最终沉降量预测指数曲线模型假定地基土体沉降增长速率以负指数曲线形式减少的一种经验推导法，其基本公式为：求出直线斜率值、截距值，可求出参数，进而求得任意时刻沉降量。采用指数曲线法对最终沉降量进行预测，为保证预测准确性，选用主体施工完成后的数据进行预测，预测结果见表4。由表5可以看到，预测最终沉降量与最后一次观测沉降量差值在很小的范围内，得出建筑物沉降已趋于稳定。4.结论综上所述，在高层建筑物建设的过程中，需要对建筑物沉降观测点的布设方法、观测精度要求、数据分析方法进行研究，并探究其沉降变化规律。只要做好了监测工作，工程的施工和质量方可得到保证，才