地下連續(xù)墻成槽施工對智能建筑沉降的影響分析

李凌云 羅春艷 付孟生

摘 要：由于連續(xù)墻成槽工藝在實際地下施工中，受工藝控制不當影響會破壞原有土體的應力平衡狀態(tài)，產(chǎn)生槽壁后方的土體層損失情況，建筑地基為彌補損失會發(fā)生一定的變形，從而引起不同程度的沉降?；诖耍芯苛说叵逻B續(xù)墻成槽施工對智能建筑沉降的影響。設定智能建筑施工工程地質(zhì)條件，布置多組沉降變形監(jiān)測點位，選擇基準點沉降觀測方法，構(gòu)建建筑沉降數(shù)學預測模型，完成地下連續(xù)墻成槽施工對智能建筑沉降的分析方法設計。實驗結(jié)果表明：以軟土和粘土兩種土質(zhì)作為測試樣本，設置三種不同距離的房屋建筑，距離連續(xù)墻較近的建筑沉降量較大，且軟土地質(zhì)的建筑沉降變化較比粘土地質(zhì)更持久。因此，必須根據(jù)建筑環(huán)境嚴格控制連續(xù)墻施工，使其滿足工程精度要求。

關鍵詞：地下施工技術(shù);連續(xù)墻成槽;智能建筑;沉降影響

中圖分類號：TM862 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-6903（2022）05-0001-03

0 引言

隨著智能建筑規(guī)模的不斷擴大，建造速度也不斷加快。為此，在智能建筑施工前需要對地基狀況進行檢查，并選擇合適的方法進行建筑物變形監(jiān)測，以保障施工人員人身安全，減少安全事故的發(fā)生[1]。現(xiàn)階段，在城鎮(zhèn)化的推進過程中，建筑施工呈現(xiàn)密集型狀態(tài)，伴隨而來的是開挖深度越來越深的基坑，在其內(nèi)部構(gòu)建地下管線等，由此會對建筑物本身造成一定影響。而且在城鎮(zhèn)化進程不斷加快的形勢下，在城市內(nèi)部已經(jīng)形成了智能建筑群林立，與地下隧道和市政管線縱橫交錯的局面[2]。受到施工地點的復雜性影響，在不同的建筑群體中選定的施工方法有所不同。根據(jù)常態(tài)下對基坑的施工應用技術(shù)，大部分為大基坑或者深基坑的施工方式，主要仍以連續(xù)墻成槽為主[3]。本文以此為基礎，明確建筑物變形監(jiān)測的重要性，重點分析地下連續(xù)成槽施工技術(shù)對智能建筑沉降的影響，為建筑施工提供全程的數(shù)據(jù)資料，以期在發(fā)生不正?，F(xiàn)象時，相關人員能夠及時作出防范措施。

1 實驗準備

1.1 設定智能建筑施工工程地質(zhì)條件

在智能建筑施工過程中，地基結(jié)構(gòu)要承擔建筑整體的全部荷載，因此，想要保證工程能夠安全穩(wěn)定地進行，需要對樁基的深度和樁基的承載力進行設計[4]。一般情況下，為了增加建筑的防固效力，采用連續(xù)墻成槽技術(shù)進行地基穩(wěn)固，但由于實際監(jiān)測技術(shù)的不足，對復雜地質(zhì)內(nèi)的施工無法全程進行全方位預測，建筑施工完成后出現(xiàn)產(chǎn)生不等量沉降情況時有發(fā)生。

在實際智能建筑工況施工中，選擇實際施工的土質(zhì)類型，將連續(xù)墻成槽技術(shù)應用在施工工況中，根據(jù)不同含水量和孔隙大小，進行天然承重比重分析，施工槽段地層土質(zhì)類型主要包括軟土、淤泥粘土、粉質(zhì)粘土以及粘土四種。由于每種土層內(nèi)的自身承重比重有所不同，需要根據(jù)其土層厚度和類型進行樁基設定，以插入深度和樁基直徑作為設置前提，在軟土地質(zhì)中樁基深度要超過1.5倍的樁基直徑，而粘土地質(zhì)中插入深度可以控制在大于2倍樁基直徑標準下，隨著持力層土質(zhì)的風化程度和含水量不同，可以按照實際工況進行樁基深度縮減，但必須保證在0.5 m以上。

1.2 布置多組沉降變形監(jiān)測點位

地下連續(xù)成槽技術(shù)以較大的剛性支撐墻作為支護方式，被廣泛應用在地下控制土方開挖施工階段，可對不同地質(zhì)下的房屋建筑進行測試點布置[5]。智能建筑物的特點為層數(shù)高，因此在監(jiān)測點布置中要充分考慮建筑的設計承重載荷，根據(jù)地質(zhì)的天然承重分布情況以及實際連續(xù)墻成槽施工情況在建筑物周圍依次均勻布置。

在沉降與變形監(jiān)測點位布置過程中，要充分考慮智能建筑物的周圍環(huán)境，在不易遭到損害的建筑地段做好位置規(guī)劃工作。要注重對容易引起下沉的建筑土層的差位設置，在考慮建筑物承重與運動受力狀態(tài)的分布等情況下，使其布置點位多于正常點的位置。在進行定點布置時要嚴格按照三點定位原則進行分類，根據(jù)特殊情況標記不同的沉降監(jiān)測點，并重點注意周圍建筑物的不同沉降情況。按照點位布設方向，沿從上向下走的方向進行連接，與建筑基巖位置的距離呈現(xiàn)按等量分配，同時與設計單位做好施工協(xié)調(diào)，既確保監(jiān)測點間的互不影響又可以共同監(jiān)督。

2 實驗過程

2.1 選擇基準點沉降觀測方法

分析連續(xù)墻成槽技術(shù)對智能建筑的沉降影響，是展開更多建筑施工的前提保障。通過必要的手段和信息化技術(shù)對建筑物進行全面監(jiān)測，可將變形監(jiān)測應用在專業(yè)施工進度中。按照上述監(jiān)測點位的布置條件，選擇基準點沉降觀測方法，將所有標志點位視作一個整體，在施工完成后對智能建筑進行沉降觀測。將固定的測量設備置入到監(jiān)測環(huán)境中，選擇好監(jiān)測人員和監(jiān)測路線，對每次監(jiān)測的同一基準點進行連續(xù)兩個監(jiān)測點的基點檢查，通過二等水準的測量標準進行驗證。

監(jiān)測時要保證建筑成像的清晰和穩(wěn)定，每組儀器的前后視水準尺，要按照視距法測定觀測距離，一般視距距離不會大于25 m，每個監(jiān)測點的視線高差不小于0.50 m。為保證各時間段內(nèi)監(jiān)測點的同一精度，在觀測前后需要采用同一根標尺進行閉合測量，其中閉合差不可大于0.5 m，誤差不得高過0.2 mm。對智能建筑的沉降分析主要依靠變形監(jiān)測，在自然條件的變化因素中，進行連續(xù)墻成槽施工的技術(shù)應用測試，利用變形監(jiān)測原理貫穿于建筑設計施工全過程。

2.2 構(gòu)建建筑沉降數(shù)學預測模型

盡量選擇固定的監(jiān)測站，進行不同土質(zhì)建筑的逐點監(jiān)測，通過施工成槽的環(huán)線閉合差值，計算監(jiān)測站數(shù)據(jù)的平差變化，準確預測出智能建筑的各點高程，構(gòu)建建筑的數(shù)字沉降預測模型，完成連續(xù)墻成槽技術(shù)對建筑沉降量的影響分析。02EE8B5C-AEA7-4B11-B51B-DC34D4AA5AD5

將小波函數(shù)應用在預測模型中，通過不同衍生的正交函數(shù)集合，進行建筑沉降量分析，設置智能建筑監(jiān)測點產(chǎn)生的位移量為q，在其自身小波變換的函數(shù)周期內(nèi)，存在單頻率重復的正弦函數(shù)，其數(shù)學表達式為：

（1）

公式中：將建筑自身的位移量作為沉降的信號數(shù)據(jù)，用e（q）來表示，能夠看出在不同位置上的變化時域呈現(xiàn)連續(xù)性。以相鄰監(jiān)測點中兩個相近信號作為分布規(guī)則，同每一次頻率變換的數(shù)據(jù)函數(shù)作對比，根據(jù)每次位移變化的尺度預測沉降范圍，具體預測過程為智能建筑沉降監(jiān)測點進行數(shù)據(jù)收集，再對觀測數(shù)據(jù)進行分類，經(jīng)過建筑位移統(tǒng)計窗口和影響因素去噪窗口進行處理后，依次通過引入小波去噪理論、選擇數(shù)據(jù)樣本、劃分建筑監(jiān)測高程、獲取相鄰高程度對比值后，再輸出最后結(jié)果。在監(jiān)測過程中會存在影響沉降測試的噪點因素，將整個預測模型分成兩部分，一部分為位移統(tǒng)計窗口，另一部分為信號去噪窗口。將兩者統(tǒng)計完成的數(shù)據(jù)進行樣本調(diào)試，通過相鄰兩次觀測的高程差，設定為該點的沉降量。按照連續(xù)成槽施工技術(shù)的主要施工階段進行劃分，對每個階段中施工量進行統(tǒng)計，以不同施工段的成槽參數(shù)作為樣本數(shù)據(jù)，進行各部分連續(xù)成墻技術(shù)下的沉降規(guī)律預測。

3 實驗結(jié)果

為保證此次設計的分析方法能夠預測連續(xù)成槽技術(shù)對智能建筑沉降量的影響，通過三組監(jiān)測點位的設定進行影響因素論證。以實際智能建筑地基施工為測試環(huán)境，將連續(xù)墻成槽技術(shù)應用在圍護結(jié)構(gòu)施工階段，測試槽段與建筑監(jiān)測點之間變化關系。分別對施工場所的地質(zhì)進行勘察，發(fā)現(xiàn)施工槽段中主要包含軟土層和粘土層兩個類別，對各槽段的中心與建筑距離進行設定。測試分為兩個階段：首先進行沉降量測試，即驗證是否連續(xù)墻施工技術(shù)在不同土質(zhì)內(nèi)會對建筑沉降產(chǎn)生影響;其次對影響因素進行分析，在不同距離中心設定下成墻對房屋的影響。

在完成施工后對三組建筑進行沉降測試，為減少此次測試成本，將施工全程通過MTLAB測試平臺進行模擬，以施工結(jié)束后兩個月開始，進行為期2年的沉降量測試，監(jiān)測間隔設定在2個月，具體變化如圖1所示。

根據(jù)圖1中的內(nèi)容所示，無論是哪一種土質(zhì)類型，在連續(xù)墻成槽施工技術(shù)應用下，建筑房屋均會產(chǎn)生沉降變化。其中軟土地質(zhì)變形主要出現(xiàn)在測試后期，其持續(xù)時間較長，且基本可以持續(xù)一年半之久，在施工接近兩年時沉降趨于平穩(wěn)。粘土地質(zhì)變形情況主要出現(xiàn)在前期階段，且持續(xù)時間較短，基本在11個月內(nèi)基本形成變量定值，沉降不會再發(fā)生變化。

為進一步驗證該技術(shù)對智能建筑沉降的影響，在不同施工土質(zhì)環(huán)境中，各自設置三組槽段和建筑監(jiān)測點，兩個土質(zhì)上的建筑A1距離槽段中心10 m，建筑A2距離槽段中心15 m，建筑A3距離槽段中心20 m。分別對每個距離中心的沉降量進行測試，取施工一年內(nèi)的沉降變化值作為測試結(jié)果，具體數(shù)據(jù)如表1所示。

根據(jù)表1中的內(nèi)容所示，兩種土質(zhì)類型在不同的槽段中心距離中呈現(xiàn)的變化趨勢較為一致，距離連續(xù)墻越近的房屋沉降量數(shù)值越大，距離越遠沉降量數(shù)值越小。兩種土質(zhì)下沉降量測試結(jié)果均為：建筑A1的沉降量大于A2，建筑A2的沉降量大于A3。由于軟土的沉降持續(xù)時間較長，在總體沉降變化上每組房屋建筑的沉降變化值會高于粘土土質(zhì)。綜合實驗結(jié)果可知：在連續(xù)墻成槽技術(shù)下，距離連續(xù)墻中心越近的房屋建筑沉降量越大，其中軟土土質(zhì)下沉降變化較為持久，需要根據(jù)建筑環(huán)境進行嚴格施工把控。

4 結(jié)語

本文以地下連續(xù)墻成槽技術(shù)為施工標準，構(gòu)建建筑數(shù)字預測模型，完成沉降量參數(shù)測試。實驗結(jié)果表明：在軟土和粘土兩種地質(zhì)中，各模擬三組房屋建筑，在施工完成后一個月內(nèi)進行沉降量測試，其中軟土地質(zhì)的沉降量持續(xù)較長久，粘土地質(zhì)的沉降量變化周期較短，而離連續(xù)墻距離越短的房屋，其沉降量越大，需要根據(jù)實際情況進行嚴格監(jiān)測。

參考文獻

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