褚春英
[摘要]結(jié)合實(shí)踐,分析建筑物的沉降原因和現(xiàn)行變形監(jiān)測(cè)規(guī)范后,給出確定沉降觀測(cè)等級(jí)以及沉降觀測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)及沉降觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)、觀測(cè)方法、周期和頻率等方案進(jìn)行探討,總結(jié)沉降觀測(cè)資料處理、安全性分析、變形預(yù)報(bào)的過程與方法。
[關(guān)鍵詞]高層建筑物 沉降觀測(cè) 基準(zhǔn)點(diǎn) 周期和頻率 安全性分析
中圖分類號(hào):TU19文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671-7597(2009)0310095-01
一、前言
隨著城鄉(xiāng)建設(shè)飛速發(fā)展,建筑物特別是高層建筑物雨后春筍般叢立在城市之中,為確保建筑物結(jié)構(gòu)安全和安全運(yùn)營,對(duì)建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)尤為重要。根據(jù)本人多年來進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),本文著重對(duì)建筑物沉降監(jiān)測(cè)的有關(guān)問題進(jìn)行探討。
二、建筑物的沉降原因
土具有可松性,在自然狀態(tài)下的土經(jīng)開挖后,其體積因松散而增加。施工中經(jīng)回填壓實(shí),仍不能恢復(fù)原來的密實(shí)度。隨著建筑物的施工進(jìn)展,其上荷載不斷增加,地基土慢慢被壓縮,就引起了建筑物的沉降。由于地下施工振動(dòng)、地下水反彈等原因,也能引起建筑物的沉降。
三、基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇和布設(shè)
建筑物的沉降量是相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)而言的,而沉降的速度是決定沉降觀測(cè)是否終止的關(guān)鍵因素,因此要求基準(zhǔn)點(diǎn)非常穩(wěn)固和便于保存,并且布設(shè)在沉降區(qū)域以外,每一個(gè)測(cè)區(qū)的基準(zhǔn)點(diǎn)至少3個(gè),一般情況下,基準(zhǔn)點(diǎn)距監(jiān)測(cè)建筑物應(yīng)大于建筑物基礎(chǔ)最大寬度的2倍?;鶞?zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)盡量避開交通干道、水源地、松散填土、滑坡地段和重型機(jī)械振動(dòng)區(qū)?;鶞?zhǔn)點(diǎn)根據(jù)實(shí)際情況采用深埋標(biāo)志或淺埋標(biāo)志。深埋包括雙金屬管水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)石和鋼管水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)石,一般應(yīng)用于精度要求高的項(xiàng)目中,但造價(jià)高;淺埋一般為混凝土標(biāo)石、巖層標(biāo)石、墻上標(biāo)石(最好是長(zhǎng)久建筑物),在實(shí)際工作中應(yīng)用廣泛?;鶞?zhǔn)點(diǎn)布設(shè)趨于穩(wěn)定后,進(jìn)行基準(zhǔn)網(wǎng)聯(lián)測(cè),基準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)定期復(fù)測(cè),周期應(yīng)為3個(gè)月-6個(gè)月。如果遇到天氣異常、數(shù)據(jù)異常等特殊情況要及時(shí)復(fù)測(cè)。
四、沉降點(diǎn)的選擇和布設(shè)
沉降觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)是沉降觀測(cè)工作中一個(gè)重要的環(huán)節(jié),沉降觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)的優(yōu)劣不僅直接影響到觀測(cè)數(shù)據(jù)能否反映出建筑物的整體沉降趨勢(shì)和局部沉降特征,而且影響工作效率。沉降觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)目和位置與建筑物大小、荷載基礎(chǔ)類形和地質(zhì)條件有關(guān)。沉降觀測(cè)點(diǎn)本身應(yīng)牢固,要確保點(diǎn)位安全,能長(zhǎng)久保存。應(yīng)埋設(shè)在建筑物四角、大轉(zhuǎn)角處,外墻每隔15m左右布設(shè)一點(diǎn)。框賀結(jié)構(gòu)的建筑物、承重柱或每個(gè)隔2-3個(gè)柱基上布設(shè)觀測(cè)點(diǎn),沉降縫兩側(cè)及不同結(jié)構(gòu)的分界處兩側(cè)布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志上部為突出的半球形狀,并涂防銹漆。如圖標(biāo)志的半球形狀,與柱身或墻體保持一定距離,保證在點(diǎn)位上能垂直立尺,有良好通視條件,標(biāo)志在墻體外的部分一般稍微上揚(yáng),切忌下垂。點(diǎn)位布設(shè)應(yīng)避開觀測(cè)的障礙物。
五、沉降觀測(cè)等級(jí)及精度確定
制定觀測(cè)精度取決于變形的大小、速度以及觀測(cè)目的,基本要求是精確反映實(shí)際變形程度或變形趨勢(shì),一般觀測(cè)值中誤差不應(yīng)超過變形允許值的1/20-1/10。
不同類型的建筑物,變形觀測(cè)的精度要求差別較大,即使同一建筑物不同部位的精度要求也不同,普通高層建筑物要求觀測(cè)工作能反映出2mm的沉降量,因此觀測(cè)點(diǎn)高程的精度應(yīng)在±1mm以內(nèi),國內(nèi)對(duì)高層建筑物整體傾斜α的允許值為0.002-0.003,傾斜α=△D/H(△D為傾斜值、H為建筑物高度),允許沉降量△S=△D/HL(L基礎(chǔ)寬度)。只要算出允許沉降量,根據(jù)實(shí)際觀測(cè)中誤差應(yīng)為允許值△S的1/20-1/10的原則,就可以算出沉降量的觀測(cè)點(diǎn)誤差,從而確定出沉降觀測(cè)精度,由此可見和本人對(duì)實(shí)際工作的理解,一般60m以上的建筑物,采用二等水準(zhǔn)的技術(shù)要求進(jìn)行,60m以下的建筑物采用三等水準(zhǔn)的技術(shù)要求進(jìn)行。
六、觀測(cè)的周期和頻率
變形觀測(cè)的周期和頻率應(yīng)根據(jù)建筑物的工程進(jìn)度、地基、地質(zhì)情況及荷載增加速度而決定,工程施工階段的觀測(cè)應(yīng)隨施工進(jìn)度及時(shí)進(jìn)行。在建筑物基礎(chǔ)底部完成后開始觀測(cè),觀測(cè)次數(shù)和時(shí)間視載荷增加情況而定,一般增加二層觀測(cè)一次,如遇工程停工時(shí)應(yīng)在停工時(shí)和重新開始各觀測(cè)一次。停工期間一個(gè)月左右觀測(cè)一次。工程荷載量大幅增加,周圍大量挖方及惡劣天氣以后,均應(yīng)及時(shí)觀測(cè)和增加觀測(cè)次數(shù)。工程施工初期觀測(cè)次數(shù)要稍多一些,以每次沉降量在5-10mm以內(nèi)為限,否則要增加觀測(cè)次數(shù),直至趨于穩(wěn)定為止。
當(dāng)建筑物出現(xiàn)沉降量較大、裂縫等險(xiǎn)情時(shí)應(yīng)連續(xù)觀測(cè),直到變形減緩趨于穩(wěn)定為止。若沉降速度小于0.04mm/期時(shí)
就可以為已進(jìn)入穩(wěn)定階段。
七、沉降觀測(cè)工作方法
沉降觀測(cè)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1.觀測(cè)應(yīng)在成像清晰穩(wěn)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行,應(yīng)避開惡劣天氣。
2.盡量在不轉(zhuǎn)站的情況下測(cè)出各觀測(cè)點(diǎn)的高程。
3.視距一般不應(yīng)超過50m,前、后視距盡量相等,減少i角剩余誤差。
4.前后視距要用同一根鋼尺,減少基底誤差。
5.初次觀測(cè)非常重要,要進(jìn)行2-3次,確保初值的準(zhǔn)確性。
6.工作前要對(duì)儀器按照規(guī)范要求進(jìn)行檢驗(yàn),檢查校正i角,并定期檢定。
7.測(cè)站的位置應(yīng)避開有危險(xiǎn)的地方,避開振動(dòng)源,如無法避開,振動(dòng)源應(yīng)暫停工作。
在實(shí)際工作中應(yīng)符合測(cè)量規(guī)范有關(guān)要求以外還應(yīng)做到三固定原則,即固定觀測(cè)人員、固定使用儀器、固定觀測(cè)路線,同時(shí)工作之前檢測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)。
八、提交成果
沉降觀測(cè)提交成果包括資料處理,安全性分析和變形趨勢(shì)預(yù)報(bào)分析三部分:
(一)資料處理
1.資料處理主要是分析原始觀測(cè)資料的可靠性,減少觀測(cè)值的誤差,檢查原始記錄,計(jì)算是否正確,精度是否符合要求,誤差分配是否合理。繪制每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的沉降曲線圖。
2.通過對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)實(shí)際工作沉降曲線圖的分析,判斷建筑物安全或不安全,運(yùn)營是否正常?,F(xiàn)對(duì)經(jīng)常出現(xiàn)的情況進(jìn)行分析討論。
(1)所有觀測(cè)點(diǎn)曲線中間某點(diǎn)突然回升,這種情況極有可能是基準(zhǔn)點(diǎn)或者觀測(cè)點(diǎn)被碰動(dòng)。如果基準(zhǔn)點(diǎn)被碰動(dòng),改用其他基準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè),并對(duì)基準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行復(fù)核,復(fù)核后若發(fā)現(xiàn)觀測(cè)點(diǎn)被碰動(dòng)則另布設(shè)新點(diǎn)。(2)所有曲線自某點(diǎn)漸漸回升,有可能是基準(zhǔn)點(diǎn)不穩(wěn)定,預(yù)防措施是布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)應(yīng)保證點(diǎn)的穩(wěn)定性,糾正錯(cuò)誤的方法是復(fù)核基準(zhǔn)網(wǎng),改正觀測(cè)點(diǎn)的高程。(3)曲線波浪起伏,這種情況在觀測(cè)的后期經(jīng)常出現(xiàn),這是建筑物的沉降趨于穩(wěn)定,測(cè)量誤差大于沉降量,可以對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,從某一觀測(cè)開始,將曲線改為水平線。
(二)安全性分析
其主要目的是分析修正后的觀測(cè)成果,尋找變形規(guī)律,進(jìn)而對(duì)建筑物的變形原因作出解釋并發(fā)出變形預(yù)報(bào),對(duì)建筑物的安全性作出正確判斷。
(三)變形趨勢(shì)預(yù)報(bào)
確定建筑物沉降的原因,方法有統(tǒng)計(jì)分析法,確定函數(shù)法。統(tǒng)計(jì)分析法主要是基于實(shí)測(cè)資料將沉降值隨機(jī)量建立預(yù)測(cè)模型,確定函數(shù)法主要是結(jié)合建筑物及其地基的實(shí)際工作狀態(tài)計(jì)算出荷載作用下的變形場(chǎng),然后與實(shí)測(cè)值進(jìn)行優(yōu)化擬合,以求得調(diào)整參數(shù),從而建立變形確定性模型。
九、結(jié)束語
建筑物的沉降觀測(cè)耗時(shí)長(zhǎng),精度要求高,是一項(xiàng)艱巨而又細(xì)致的基礎(chǔ)性工作。高層建筑物越來越多地出現(xiàn)在地平線上,做好這些高層建筑物的沉降觀測(cè)工作,及時(shí)地指導(dǎo)施工,準(zhǔn)確提供建筑物的沉降趨勢(shì)分析,確保建筑物的安全運(yùn)營,是我們測(cè)量人員義不容辭的責(zé)任。