上海中心大廈施工過程中的沉降觀測

上海建工集團(tuán)股份有限公司 上海 200080

1 工程概況

上海中心大廈工程位于上海市浦東新區(qū)陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)，大廈東側(cè)為東泰路，南側(cè)為陸家嘴環(huán)路，西側(cè)為銀城中路，北側(cè)為花園石橋路。建筑總高632 m，結(jié)構(gòu)高度580 m，地下結(jié)構(gòu)5層，地上結(jié)構(gòu)125層。主樓基坑呈直徑為121 m的圓形地下連續(xù)墻布置，基坑面積約11 500 m2。底板呈八邊形，面積約9 270 m2，底板厚度6 m。

主樓樁基均為φ1 000 mm樁端后注漿鉆孔灌注樁，共計(jì)1 027根，最深樁底埋深-87.30 m。裙房樁基分為φ1 000 mm和φ700 mm鉆孔灌注樁，樁底埋深均為-62.60 m，共計(jì)1 487根。主樓為順作法施工，裙房為逆作法施工，主樓和裙房之間設(shè)置寬2 m后澆帶。

2 沉降觀測技術(shù)方法

2.1 沉降點(diǎn)位布設(shè)及觀測情況

根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，上海中心大廈先后共布設(shè)了2層沉降監(jiān)測點(diǎn)，分別位于B5層結(jié)構(gòu)大底板及1F大堂層，每套觀測點(diǎn)均分為主樓及裙房2個觀測區(qū)域。

B5層包含主樓沉降點(diǎn)28個，以建筑核心筒為中心呈八向放射形均勻布設(shè)在核心筒—巨柱—后澆帶3個環(huán)帶區(qū)域內(nèi)（圖1）；裙房沉降點(diǎn)共57個，布設(shè)在包含地下連續(xù)墻在內(nèi)的結(jié)構(gòu)墻板及柱上。1F大堂層包含主樓沉降點(diǎn)36個，分布在核心筒周邊及巨柱上，基本與B5層位置對應(yīng)（圖2）；裙房沉降點(diǎn)由于工序原因未予布置。

B5層主樓沉降點(diǎn)自2010年5月開始進(jìn)行觀測至2013年10月；1F主樓沉降點(diǎn)自2010年11月開始逐步進(jìn)行觀測，并于2013年10月B5層主樓封閉施工后將大底板沉降數(shù)據(jù)累積轉(zhuǎn)換進(jìn)行后續(xù)觀測；B5層裙房沉降點(diǎn)自2012年4月開始進(jìn)行觀測至竣工。

2.2 觀測要求

1）沉降測量級別： 一等。其中，變形觀測點(diǎn)的高程中誤差為0.30 mm，相鄰變形觀測點(diǎn)的高差中誤差為0.10 mm，每站高差中誤差為0.07 mm，往返較差、附合或環(huán)線閉合差為0.15mm（n為測站數(shù)，下同），檢測已測高差較差為0.2mm。

2）觀測頻率：主樓地下結(jié)構(gòu)每層施工完畢后大底板上測點(diǎn)觀測1次；上部結(jié)構(gòu)施工時(shí)，大底板上測點(diǎn)隨上部結(jié)構(gòu)施工每5層觀測1次；B0層上觀測點(diǎn)隨上部結(jié)構(gòu)施工每5層觀測1次。主體結(jié)構(gòu)封頂后每月觀測1次至工程竣工。對于突然發(fā)生嚴(yán)重裂縫或大量沉降等特殊情況，增加觀測次數(shù)。

圖1 B5層主樓區(qū)域沉降點(diǎn)位布置示意

圖2 1F主樓區(qū)域沉降點(diǎn)位布置示意

3）沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：連續(xù)2次半年監(jiān)測沉降量沒有超過2 mm。

2.3 觀測方法

沉降觀測使用徠卡DNA03精密水準(zhǔn)儀、配套高精度銦瓦合金水準(zhǔn)尺，儀器按照國家規(guī)定年檢鑒定合格，并在使用有效期內(nèi)。在使用過程中，隨時(shí)檢查儀器的常用指標(biāo)，一旦偏差超過允許范圍，須及時(shí)校正以保證測量精度。水準(zhǔn)觀測主要技術(shù)要求為：視線長度為15 m，前后視的距離較差為0.30 m，前后視的距離較差累積為1.00 m，視線離地面最低高度為0.50 m。

沉降觀測以業(yè)主方提供的外圍深埋點(diǎn)S1為基準(zhǔn)引測至施工場區(qū)圍墻處工作基點(diǎn)，經(jīng)往返閉合無誤后，從工作基點(diǎn)觀測施工現(xiàn)場內(nèi)和底板上的監(jiān)測點(diǎn)。沉降數(shù)據(jù)經(jīng)過閉合較差檢驗(yàn)并進(jìn)行平差處理，同一觀測點(diǎn)高程與上次高程之間的差值即為本次沉降量，同一觀測點(diǎn)高程與初始高程之間的差值即為累積沉降量。

大底板沉降觀測：從工作基點(diǎn)通過完成的樓梯或車道將高程引測至B5層底板臨時(shí)工作基點(diǎn)，然后以此臨時(shí)基點(diǎn)，逐一對每個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行沉降觀測并閉合到臨時(shí)工作基點(diǎn)，最后通過完成的樓梯或車道返測至工作基點(diǎn)。

B0層沉降觀測：從工作基點(diǎn)逐一對每個監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行沉降觀測，最后閉合到工作基點(diǎn)[1-3]。

2.4 觀測精度保證措施

沉降觀測自始至終要遵循“五定”原則：

1）沉降觀測依據(jù)的基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和被觀測物上的沉降觀測點(diǎn)，其點(diǎn)位要穩(wěn)定；

2）固定觀測人員，以盡可能減少人為誤差；

3）固定觀測儀器，以盡可能減少儀器本身的系統(tǒng)誤差；

4）固定時(shí)間按基本相同的路線，以減少溫度、濕度造成的誤差；

5）用相同的觀測方法進(jìn)行觀測，以減少不同方法間的系統(tǒng)誤差，其觀測方法要確定。

3 沉降數(shù)據(jù)分析

通過對B5層結(jié)構(gòu)大底板及1F大堂層2套沉降系統(tǒng)數(shù)據(jù)的匯總分析，在反應(yīng)結(jié)構(gòu)沉降變化的同時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)許多內(nèi)在的聯(lián)系[4-6]。

3.1 沉降變形一致性

從2010年5月至2013年10月，通過核心筒及巨柱沉降均值的比較曲線（圖3）可以發(fā)現(xiàn)，巨柱或核心筒環(huán)帶的沉降均值在任何一個時(shí)間節(jié)點(diǎn)上的差值幾乎一致，具體表現(xiàn)為2組近乎平行的變形曲線；2組環(huán)帶之間的差值大小不同主要是由于1F核心筒與巨柱開始監(jiān)測的時(shí)間不一致所造成的。這從側(cè)面反映了監(jiān)測方法的科學(xué)性、數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)也為后期B5層不具備觀測條件后到1F的累積轉(zhuǎn)換奠定了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.2 變形整體聯(lián)動性

在整個監(jiān)測周期中，B5層大底板主樓區(qū)域的3個環(huán)帶在變形方向上都經(jīng)歷了一個正常下沉－異常上抬－穩(wěn)定沉降的三段式過程（圖4），這在通常的超高層建筑沉降監(jiān)測過程中是極少見的，長達(dá)半年之久的上抬過程更是絕無僅有。

為了加強(qiáng)對異常情況的判斷和監(jiān)控，在加強(qiáng)監(jiān)測頻率的同時(shí)，通過對周邊工程沉降、降水、基準(zhǔn)點(diǎn)變動等多方面情況的綜合分析，排除了監(jiān)測數(shù)據(jù)錯誤的可能性，結(jié)合工程裙房逆作法施工工況，最終分析確定的原因?yàn)槿狗繀^(qū)域卸土所造成的土體上浮帶動整體聯(lián)動上抬，也為上抬過程末期的核心筒—巨柱—后澆帶3個環(huán)帶依次由上抬變化為下沉做出了科學(xué)印證。

圖4 B5環(huán)帶沉降比較曲線（正值為下沉）

3.3 環(huán)帶間差異性

B5層大底板主樓區(qū)域整個監(jiān)測周期的核心筒—巨柱—后澆帶3個環(huán)帶區(qū)域的沉降具有方向上的整體性，同時(shí)在量值上具有一定的差異性，從內(nèi)向外表現(xiàn)出沉降值由大到小的變化。這種量值上的差異性在2012年2月之后逐漸縮小，3個環(huán)帶的變形速率趨于一致，主樓區(qū)域形成了一個比較穩(wěn)定的鍋底形狀（圖5、圖6）。

圖5 B5層大底板沉降鍋底示意（正值為下沉）

圖6 B5層大底板沉降鍋底示意（正值為下沉）

4 沉降觀測的重要意義

沉降觀測作為一個貫穿始終的高程監(jiān)測手段，在上海中心大廈建筑施工過程中發(fā)揮了十分重要的作用，其主要作用有[7,8]：

1）理論驗(yàn)證。設(shè)計(jì)預(yù)估工程累積沉降約為120 mm，根據(jù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換累積擬合的最終沉降約為105 mm，與設(shè)計(jì)預(yù)估值十分接近，對設(shè)計(jì)承載力沉降計(jì)算等理論的實(shí)際驗(yàn)證提供了有力的數(shù)據(jù)依據(jù)。

2）提供時(shí)間依據(jù)。通過主樓環(huán)帶沉降的差異分析、主樓與裙房臨近點(diǎn)位的速率分析可以科學(xué)地掌握主樓的平面變形、主樓與裙房的差異變形，為后澆帶、連梁后澆帶等結(jié)構(gòu)的封閉提供了可靠的時(shí)間依據(jù)。

3）提供后期調(diào)整依據(jù)。本工程所在的場地均為軟土地基，隨著結(jié)構(gòu)荷載的不斷增加，必定會產(chǎn)生主樓內(nèi)部精裝與幕墻、主樓與裙房、裙房與外總體等各個相關(guān)環(huán)節(jié)的高差問題，科學(xué)地整理分析沉降數(shù)據(jù)，為掌控結(jié)構(gòu)整體變形情況做好前瞻性技術(shù)準(zhǔn)備，有效地減少了施工矛盾，提高了施工效率。

5 結(jié)語

沉降觀測在上海中心大廈的建設(shè)過程中不僅僅作為一種常規(guī)的結(jié)構(gòu)變形觀測手段，而是通過科學(xué)的觀測方法、精密的觀測手段、詳細(xì)的數(shù)據(jù)分析成為了一種卓有成效的控制技術(shù)。

可以預(yù)見的是，對任何的超高層建筑施工，沉降觀測都將成為掌控全局的技術(shù)手段，特別是與BIM技術(shù)的結(jié)合，將在主體結(jié)構(gòu)預(yù)抬高、結(jié)構(gòu)變形精確調(diào)整等諸多方面發(fā)揮舉足輕重的作用。

《建筑施工》編輯部榮獲“上海市新聞出版行業(yè)文明單位”稱號

（本刊訊）日前，上海市新聞出版局舉辦了2013-2014年度上海市新聞出版行業(yè)文明單位的表彰大會，授予《建筑施工》編輯部等28家報(bào)刊單位“2013-2014年度上海市新聞出版行業(yè)文明單位”榮譽(yù)稱號。

《建筑施工》編輯部以“科學(xué)發(fā)展觀”和“社會主義核心價(jià)值觀”為指導(dǎo)，堅(jiān)持正確的新聞出版導(dǎo)向，解放思想、實(shí)事求是，各項(xiàng)管理制度嚴(yán)格規(guī)范，注重科技創(chuàng)新，與時(shí)俱進(jìn)，使各項(xiàng)工作取得了新進(jìn)展、新突破。編輯出版的《建筑施工》雜志，作為國內(nèi)建設(shè)系統(tǒng)專業(yè)的科技期刊之一，內(nèi)容豐富、實(shí)用性強(qiáng)，獲得了“中國期刊方陣雙效期刊”“華東地區(qū)優(yōu)秀期刊”“上海市優(yōu)秀期刊”等多項(xiàng)榮譽(yù)，得到了業(yè)內(nèi)眾多人士的肯定。

以此為起點(diǎn)，編輯部將一如既往地堅(jiān)持高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)，培養(yǎng)“創(chuàng)新發(fā)展、團(tuán)結(jié)奮進(jìn)、講求質(zhì)量”的行業(yè)精神，不斷提高新聞出版行業(yè)精神文明創(chuàng)建水平，為促進(jìn)新聞出版行業(yè)的繁榮發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

（佳佳）