氮?dú)鈨?chǔ)糧平房倉(cāng)全過(guò)程沉降監(jiān)測(cè)

孫景輝 許啟鏗

（河南工業(yè)大學(xué) 土木建筑學(xué)院，河南 鄭州450001）

河南工業(yè)大學(xué)模擬平房倉(cāng)是國(guó)家工程儲(chǔ)倉(cāng)實(shí)驗(yàn)室,位于河南省鄭州市高新區(qū)蓮花街河南工業(yè)大學(xué)校區(qū)西南角。建筑場(chǎng)地類別為三類，特征周期0.45s，場(chǎng)地土為中軟土，四周素土回填分層夯實(shí)?；A(chǔ)為柱下獨(dú)立樁基礎(chǔ)?；A(chǔ)墊層為C10混凝土，南北寬9m，東西長(zhǎng)20.5m。分為4個(gè)隔間，東邊敖間放置有溫控設(shè)備和制氮設(shè)備，從東向西3個(gè)厫間分別編號(hào)為1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)，如圖1、圖2所示。

圖1 模擬倉(cāng)

圖2 建筑平面圖

1 測(cè)試方法

1.1 沉降觀測(cè)起點(diǎn)布設(shè)

沉降觀測(cè)起點(diǎn)布設(shè)在距目標(biāo)模擬倉(cāng)300m遠(yuǎn)直線處，且將標(biāo)高穩(wěn)定的點(diǎn)作為沉降觀測(cè)起始點(diǎn)，以保證倉(cāng)體沉降不會(huì)對(duì)起始點(diǎn)標(biāo)高產(chǎn)生影響。

1.2 測(cè)試時(shí)間點(diǎn)的選取

考慮模擬倉(cāng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)出糧，充氮，充氮結(jié)束等情況，特別是確保進(jìn)出糧后3天內(nèi)選取合適時(shí)間點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，且確保初次進(jìn)糧前一個(gè)星期進(jìn)行觀測(cè)并記錄沉降起始標(biāo)高。

1.3 模擬平房倉(cāng)觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)選取

以在倉(cāng)壁上4個(gè)角分別探出的約5cm，離地面約高度60cm的鋼片為模擬倉(cāng)墻體沉降觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行全過(guò)程觀測(cè)。并在進(jìn)糧前即空倉(cāng)時(shí)2號(hào)、3號(hào)倉(cāng)倉(cāng)內(nèi)地坪中部選取一點(diǎn)作為地坪沉降觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，在出糧過(guò)程后與空倉(cāng)初始地坪標(biāo)高進(jìn)行對(duì)比，如圖3、圖4所示。

圖3 墻體基準(zhǔn)點(diǎn)

圖4 地面觀測(cè)點(diǎn)

1.4 測(cè)試要求

嚴(yán)格遵照三等平地水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范要求，采用后前前后的觀測(cè)順序，各項(xiàng)限差執(zhí)行相應(yīng)規(guī)范。閉合水準(zhǔn)路線共設(shè)10個(gè)測(cè)站，每次觀測(cè)時(shí)要做到“三定”，即定測(cè)量路線、定觀測(cè)儀器(包括定水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)尺)、定觀測(cè)人員，另外還要注意選擇最佳觀測(cè)時(shí)段，盡量選擇在一天同一時(shí)段、同天氣、同光照的基本條件下進(jìn)行觀測(cè)。堅(jiān)持地面定點(diǎn)定路線，用自噴漆在地面測(cè)站位置處做標(biāo)記。若因外界因素，如汽車意外?？繉⒁褬?biāo)記測(cè)站點(diǎn)壓住，可適當(dāng)向一個(gè)方向平移，臨時(shí)改變?cè)擖c(diǎn)位置，如圖5所示。

圖5 觀測(cè)點(diǎn)分布圖

1.5 測(cè)試數(shù)據(jù)處理要求

測(cè)量采用的三等平地水準(zhǔn)測(cè)量高差閉合差容許值±12,L約為0.7km，得出高差閉合差容許值約為±10mm，若測(cè)量結(jié)果不符合要求，需重新選取時(shí)間重新測(cè)量。后經(jīng)9次觀測(cè)，每次高差閉合差容許值均在±5mm以內(nèi)。

2 裝糧過(guò)程

2.1 裝糧要求

裝糧過(guò)程參照國(guó)家糧食儲(chǔ)備局《中央直屬儲(chǔ)備糧庫(kù)新倉(cāng)初始裝糧壓倉(cāng)的暫行規(guī)定》，裝糧采用輪換、分層、分階段的方式。每層厚度約為1m左右，且3個(gè)廒間輪換裝糧。裝糧過(guò)程總體上分為2個(gè)階段，第一階段裝糧數(shù)量為倉(cāng)容總量的60%，第二階段裝糧數(shù)量為倉(cāng)容總量的40%，每階段裝糧后靜置時(shí)間不少于3個(gè)月。

2.2 裝糧具體步驟

2.2.1 1號(hào)倉(cāng)緩速裝糧，預(yù)計(jì)裝糧攤平后糧堆厚度為1m，當(dāng)接近預(yù)期數(shù)量時(shí)停止裝糧，人工攤平糧面；

2.2.2 2號(hào)倉(cāng)裝糧，同1；

2.2.3 3號(hào)倉(cāng)裝糧，同1；

2.2.4 依次重復(fù)第1、2、3步，各重復(fù)2次，結(jié)束后糧堆高度約3m；

2.2.5 依次重復(fù)第1、2、3步，本層糧堆厚度控制在1.2m左右，第一階段裝糧結(jié)束；

2.2.6 三個(gè)月之后，依次重復(fù)第1、2、3步，本層糧堆厚度控制在0.8m左右；

2.2.7 依次重復(fù)第1、2、3步，第二階段裝糧結(jié)束，即整個(gè)裝糧過(guò)程結(jié)束。

3 測(cè)試重點(diǎn)

通風(fēng)會(huì)使糧層內(nèi)部的壓力出現(xiàn)一定損失，每米糧食的壓力損失與氣體表面速度、品種、孔隙度都有關(guān)系[1]。充氮會(huì)使糧食內(nèi)部壓力出現(xiàn)損失，是否也會(huì)使底部壓力產(chǎn)生損失從而影響糧倉(cāng)沉降變化不得而知。因此將充氮過(guò)程中模擬平房倉(cāng)墻體上4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的觀測(cè)作為此次觀測(cè)重點(diǎn)[2-3]。

4 測(cè)試過(guò)程及數(shù)據(jù)

4.1 觀測(cè)過(guò)程

表1 測(cè)試數(shù)據(jù)（mm）

根據(jù)模擬倉(cāng)進(jìn)出糧、充氮等不同工況進(jìn)行代表性的階段性觀測(cè)。首次觀測(cè)模擬平房倉(cāng)已竣工靜置一年以上，可認(rèn)定為模擬平房倉(cāng)初始標(biāo)高已穩(wěn)定。糧倉(cāng)開始進(jìn)糧，持續(xù)一周進(jìn)糧至60%，進(jìn)行第二三四次觀測(cè)為60%倉(cāng)容。第五第六次觀測(cè)糧倉(cāng)開始充氮，持續(xù)1個(gè)月，充氮結(jié)束后第3天進(jìn)行第七次觀測(cè)沉降觀測(cè)，25天后進(jìn)糧至滿倉(cāng)100%，進(jìn)行第八第九次滿倉(cāng)倉(cāng)容觀測(cè)，進(jìn)糧過(guò)程持續(xù)一周。2014年4月1日2號(hào)3號(hào)隔間開始出糧，4號(hào)結(jié)束出糧，立刻進(jìn)行第十次觀測(cè)。

4.2 觀測(cè)數(shù)據(jù)

觀測(cè)數(shù)據(jù)記錄共10次，如表1、表2所示。

表2 柱狀圖（mm）

4.3 測(cè)試數(shù)據(jù)表象

第二次觀測(cè)，已進(jìn)糧至60%，二、三、四次觀測(cè)糧倉(cāng)墻體四個(gè)觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)沉降明顯，且沉降趨勢(shì)遞減。第五第六次觀測(cè)60%倉(cāng)容的糧倉(cāng)充氮，持續(xù)1個(gè)月（充氮危險(xiǎn)、注意安全），數(shù)據(jù)顯示觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)下沉降趨勢(shì)改為上升。充氮結(jié)束后第3天進(jìn)行第七次觀測(cè)沉降觀測(cè)，數(shù)據(jù)顯示4個(gè)觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)中3個(gè)點(diǎn)恢復(fù)充氮前沉降趨勢(shì)。第八次觀測(cè)，此時(shí)已進(jìn)糧至滿倉(cāng)100%，墻體四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)不下沉反而上升。第九次又恢復(fù)下沉趨勢(shì)。2號(hào)3號(hào)厫間出糧完成后進(jìn)行第十次觀測(cè)，并觀測(cè)倉(cāng)內(nèi)地坪觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，2號(hào)3號(hào)所在的西邊兩基準(zhǔn)點(diǎn)下沉，東南角東北角上升。

4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)總體沉降量如表3所示，四角沉降量并不一致，且4個(gè)點(diǎn)中有一點(diǎn)甚至較初始標(biāo)高略有上升。

表3 四基準(zhǔn)點(diǎn)總體沉降量（mm）

2號(hào)3號(hào)厫間地坪沉降基準(zhǔn)點(diǎn)沉降量如表4所示，可見糧倉(cāng)地坪沉降與墻體沉降并不一致。

表4 2、3號(hào)厫間室內(nèi)地坪基準(zhǔn)點(diǎn)沉降量

5 結(jié)論及展望

4個(gè)觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)模擬倉(cāng)墻體具有一定的代表性。從充氮過(guò)程中的沉降觀測(cè)結(jié)果可以推斷出，充氮對(duì)糧倉(cāng)墻體自身沉降有一定影響，甚至改變糧倉(cāng)墻體下降趨勢(shì)，對(duì)倉(cāng)體自身結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可能同樣造成一定影響，在建筑安全設(shè)計(jì)中應(yīng)加以考慮。

通過(guò)對(duì)倉(cāng)內(nèi)地坪壓倉(cāng)前后標(biāo)高進(jìn)行比較可以發(fā)現(xiàn)，糧倉(cāng)墻體與糧倉(cāng)地坪沉降量并不一致，因此推斷糧倉(cāng)墻體沉降量可能并不能代表整個(gè)糧倉(cāng)的沉降量。因此我們考慮糧倉(cāng)結(jié)構(gòu)安全性時(shí)，墻體和地坪應(yīng)分開考慮，考慮通風(fēng)充氮過(guò)程對(duì)它的影響，同時(shí)還要考慮糧倉(cāng)地坪沉降與墻體沉降的不一致性[4]。

觀測(cè)結(jié)果中可以看到倉(cāng)體充氮和進(jìn)出糧過(guò)程中糧倉(cāng)墻體的沉降是不規(guī)律的，特別是壓倉(cāng)完畢后4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)高變化量并不一致?？紤]原因可能是充氮這一工況的加入，擾亂了倉(cāng)體自身沉降的規(guī)律，觀測(cè)結(jié)果精度及頻率有待進(jìn)一步提高。

［1］R.G.鮑雷，C.L.英托.儲(chǔ)倉(cāng)稻谷通風(fēng)時(shí)的壓力損失［J］.糧食儲(chǔ)藏，1985（61）：41-42.

［2］張書華，毛寧利，王國(guó)營(yíng).國(guó)家大型糧庫(kù)新倉(cāng)初始裝糧壓倉(cāng)沉降監(jiān)測(cè)［J］.勘察科學(xué)技術(shù)，2009（2）：56-58.

［3］王振,潘國(guó)榮.提高建筑物沉降觀測(cè)精度的方法［J］.測(cè)繪信息與工程,2007,32(3)：44-46.

［4］國(guó)糧倉(cāng)儲(chǔ).中央直屬儲(chǔ)備糧庫(kù)新倉(cāng)初始裝糧壓倉(cāng)的暫行規(guī)定［S］.儲(chǔ)糧技術(shù)政策法規(guī)［1999］207號(hào).