高层建筑项目基坑变形监测与主体沉降观测技术研究

摘要：目前，虽然国内外在基坑变形监测与主体沉降观测技术方面已经取得了一定的研究成果，但随着高层建筑的高度不断增加、结构形式日益复杂；城市对地下空间的利用越来越多，让我们对沉降观测及监测技术的精度、可靠性和实时性提出了更高的要求。同时，现有的沉降观测及监测技术在数据处理、分析和预警方面还存在一些不足之处，需要进一步改进和完善。因此，开展高层建筑项目基坑变形监测与主体沉降观测技术研究具有重要的理论和实际意义。本文旨在通过对相关技术的深入研究，探索更加科学、有效的监测方法和手段，为高层建筑的安全建设和运营提供技术支持。
   关键词：高层建筑；建筑项目；基坑变形；主体沉降

0前言

随着城市化进程的不断加快，城市的高层化已成为一种趋势，高层建筑层数多、占地少、建筑高度大、平面灵活、可充分利用地下空间，能较充分的利用城市宝贵的土地，提高城市空间和地下空间的利用系数及综合容量。但是高层建筑的垂直运输和施工的层高高、楼层多，给施工带来一定的难度，对高层建筑施工控制要求较高，而对高层建筑的基坑变形观测和主体沉降观测是保证高层建筑施工安全和正常施工的重要环节。高层建筑的基坑是高层建筑的基础，基础是高层建筑的根，只有根基牢，高层建筑才能长盛不衰。在高层建筑的基坑开挖过程中，由于土体的应力释放作用和地下水的影响，会使高层建筑的基坑周边土体产生变形，如:侧向位移、沉降等，一旦这些变形超过一定范围，就会造成基坑坍塌、周边建筑物开裂或下沉等严重后果，所以对高层建筑的基坑变形进行实时、正确的观测，掌握基坑变形情况，及时对基坑变形进行控制，是保证基坑安全的重要措施。高层建筑的主体是高层建筑的主体结构，高层建筑在施工和使用阶段，由于高层建筑的自重较大，地基土在高层建筑荷载作用下要发生压缩变形，引起建筑物沉降，高层建筑一旦发生不均匀沉降会使建筑物产生裂缝、倾斜等，影响建筑物的正常使用和寿命，所以对高层建筑主体的沉降进行观测，及时发现主体沉降的异常情况，及时调整施工方案、采取加固措施，保证建筑物的安全和沉降稳定。

一、基坑变形监测与主体沉降概述

（一）基坑变形监测

基坑变形监测是指地下水位的动态变化等进行综合监测。基坑在开挖过程中，用精密仪器、设备对支护结构、周边环境，例如岩体、建筑物、道路、地下设施等的位移、倾斜、沉降、应力、开裂、基底隆起、土层孔隙水压力以及地下水位的动态变化等进行综合监测。

（二）主体沉降

主体沉降是指建筑物主体结构在建筑物自重、外荷载及地基土变形等作用下产生沿垂直方向向下的位移。建筑物在施工和使用阶段，由于建筑物自重较大，对地基土产生较大的压力，致使地基土逐渐压缩，从而引起建筑物整体或部分沉降。主体沉降可分为均匀沉降和不均匀沉降。如果建筑物各部分沉降比较均匀，那么其对建筑物结构安全和正常使用的影响不大。不均匀沉降是很麻烦的，由于建筑物不同部分的沉降量不相同，引起附加应力，使建筑物结构出现裂缝、倾斜等，甚至造成破坏，影响建筑物的安全和耐久性。因此，建筑工程对主体沉降应进行持续、精密的观测是很必要的，这样可以及时了解沉降动态，发现异常，及时采取措施进行处理，保证建筑物的安全。

二、高层建筑项目基坑变形监测与主体沉降观测技术

（一）监测技术的重要性

在高层建筑中，对基坑变形和主体沉降的监测具有非常重要的意义。对于施工安全，由于基坑在开挖时，破坏了土体原有的应力平衡，引起边坡失稳、坑底隆起等现象。对基坑的变形情况进行监测，可以及早发现安全隐患，采取措施处理，避免基坑坍塌等重大事故，保护施工人员的生命安全，减少对周边环境的影响。对于主体结构，建筑物在施工和使用阶段受各种荷载作用，使地基土体压缩变形，引起建筑物沉降。不均匀沉降会使建筑物结构产生裂缝、倾斜等，影响建筑物的正常使用和寿命。通过对建筑物沉降的观测，可以及时了解建筑物沉降情况，判断是否满足设计要求，为建筑物的安全评估和维护提供依据。另外，监测还可以避免或减少安全事故和质量问题造成的返工、修复等经济损失，提高经济效益，同时监测资料可为以后工程提供参考，促进整个建筑行业的技术发展。

（二）常用监测方法

目前高层建筑项目部对基坑变形和主体沉降常用测量方法有以下几种。(1) 基坑变形测量:全站仪测量法 全站仪可对在基坑周边点进行精确的三维测量。通过多次测量和对比，得出周边点的水平位移和垂直沉降量。测量精度高，测量环境不受限制，但测量程序复杂，对技术人员要求高。用测斜仪对基坑土体的侧向位移进行测量。测斜仪是在基坑侧壁预先埋设测斜管，将测斜仪探头放入测斜管内，得出该点不同深度处土体的侧向位移情况。对判断基坑稳定性有重要的参考价值。(2) 主体沉降观测:水准仪测量法水准仪是测定观测点相对于水准基点的高差变化，从而求得观测点的沉降量。水准仪操作简单，价格便宜，是目前最常用和最基本的沉降观测方法。但受外界环境影响较大，如温度、风力等。(3)GPS测量法:GPS具有实时、连续、自动化的特点，可对基坑和建筑物进行动态监测。但遇到城市高楼林立的情况，信号可能会被遮挡，影响精度。

（三）监测数据处理与分析

对监测仪器获得的原始数据进行预处理、分析，是保证监测数据真实性、可靠性的关键。对原始数据进行校核、校正，剔除和修正无效及异常数据。由于各种因素(如仪器、环境、人为等)会导致部分监测数据失真，对数据进行预处理，可以提高数据质量，保证分析结果的正确性。对预处理后的监测数据，采用适当的数学模型和分析方法进行分析。例如:运用回归分析方法建立监测数据与时间、荷载等的关系，分析基坑变形和建筑物沉降的发展规律，预测其发展趋势；绘制变形曲线和沉降曲线，可以直观反映监测对象的变形情况，及时发现变化的异常情况；将监测数据与设计控制值和规范允许值相比较，判别基坑和建筑物的变形是否超过允许范围。一旦发现监测数据超过预警值，应及时进行分析研究，找出原因，采取措施进行处理。建立监测数据库，对历史监测数据进行保存，可以总结经验、吸取教训，为今后类似工程服务。

（四）新技术应用与发展趋势

随着社会科技的不断发展，越来越多的新技术应用到高层建筑项目基坑变形监测及主体沉降观测中，例如:物联网技术，通过物联网技术，可以实现监测设备之间信息互动交流，各个监测设备将监测数据实时传输到监控中心。通过在基坑及建筑物上安装位移传感器、应变传感器等，可以实现对多个参数的监测、远程控制。不仅大大提高了监测效率和服务质量，还减少了人为干扰，降低了劳动强度。利用无人机快速获取大面积的影像和地形数据，通过图像处理和三维建模技术生成高精度地形模型和建筑物模型，形象直观的展现基坑和建筑物变形情况，为工程提供科学依据。与传统测量方法相比，无人机监测具有速度快、成本低、覆盖范围广等优点。总结归纳，随着社会科技不断发展，监测技术未来将朝着智能化、自动化、精准化发展，人工智能算法对海量监测数据进行分析研究，发现规律，实现智能预警。监测设备小型化、集成化，监测更便捷、更高效。

三、结束语

随着工程规模的不断扩大，对基坑变形监测要求越来越高。综合采用全景(多测回)、水准、测斜等手段，对基坑变形进行监测。并采用神经网络、灰色理论等先进信号处理方法，对监测信号进行处理分析，及时发现基坑变形的异常现象，及时发布预警信息。对主体沉降观测 为了确保建筑物的安全，有必要对建筑物的沉降进行监测。根据观测目的和要求，制定观测方案，确定观测周期、观测点布置等。采用高等级水准仪和测量方法进行沉降观测，能保证沉降观测成果的精度要求。通过对沉降观测数据的分析和预测，能及时了解建筑物的沉降规律，为建筑物的安全评估和维护提供依据。

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