基于BI M+5G的超高層建筑健康監(jiān)測實踐研究

于泰，李建峰，侯景強，安磊，曾繁良

（中國建筑第二工程局有限公司，廣東 深圳 518000）

1 工程概況

本項目總占地面積為15511.55m2，總建筑面積約205602m2，容積率9.15，其中，計容建筑面積142 000 m2，不計容建筑面積63 602 m2。項目包含1 棟59 層塔樓（建筑高度374 m）。塔樓功能為辦公、酒店、商業(yè)；裙房功能為商業(yè)、宴會廳、餐飲；地下室層數(shù)5 層，功能為辦公下層大堂、商業(yè)、后勤用房、設備用房及汽車停車庫（見圖1）。

圖1 BI M模型

為了解建構(gòu)筑物在施工期間及使用期間的沉降變形以和結(jié)構(gòu)變化情況，對本項目主體進行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測，通過觀測其在上部荷載作用下地基基礎的沉降變形情況，判斷其地基沉降是否滿足使用的穩(wěn)定要求，從而為后續(xù)施工提供參考1 為工程驗收提供資料。同時，監(jiān)測筏板及核心筒內(nèi)力，與設計值進行比較，掌握超高層建筑在整個施工過程中的內(nèi)力變化情況，為后續(xù)施工推進提供數(shù)據(jù)支撐。

2 觀測或監(jiān)測方法

2.1 沉降觀測

2.1.1 基準點與控制網(wǎng)

1）基準點埋設方法。高程基準點為變形監(jiān)測控制點，一般采用鉆孔深埋式或在周邊已穩(wěn)定建筑物上安裝控制點，數(shù)量為3 個。在建筑區(qū)內(nèi)，其點位與鄰近建筑的距離應大于建筑基礎最大寬度的2 倍，其標石埋深應大于鄰近建筑基礎的深度。根據(jù)本項目周邊環(huán)境情況，擬將高程基準點布設在施工影響范圍外穩(wěn)定的建（構(gòu)）筑物上。筏板基礎沉降觀測，應在筏板基礎核心區(qū)外設置多個工作基點（見圖2），進行筏板基礎沉降觀測，工作基點定期與外部基準點進行聯(lián)測，校核其穩(wěn)定性。

圖2 筏板基礎沉降測點布置圖

2）水準控制網(wǎng)布設方法：水準控制網(wǎng)按兩級布設，根據(jù)周邊環(huán)境情況布設首級控制網(wǎng)（起始、閉合于首級基準點），觀測首級控制點高程，并每季度進行聯(lián)測校核，檢查其穩(wěn)定性。其次，布設二級水準網(wǎng)（起始、閉合于首級控制點），觀測各沉降監(jiān)測點高程。

3）觀測監(jiān)測點的水準線路組成閉合環(huán)。布設的兩級水準測量均按照二等水準觀測技術(shù)要求施測。技術(shù)要求見表1。

表1 水準觀測技術(shù)要求

2.1.2 測量結(jié)果整理

1）用SOKKIA 精密電子水準儀隨機軟件平差處理水準測量數(shù)據(jù)，得出各個觀測點的相對于基準點的平差后高程。

2）根據(jù)變形點的初始高程H1和各間隔時間段變形后的高程H2，可以計算出沉降量Δ=H1-H2，總沉降變形總量為各段間隔變形的總和。

2.2 筏板內(nèi)力監(jiān)測

1）筏板內(nèi)力監(jiān)測點。共埋設12 組測點（采用金碼鋼筋計），每個測點在筏板底板鋼筋的板面和板底的X、Y兩個方向上各埋設2 個傳感器，即每個測點埋設8 個鋼筋計傳感器。底板鋼筋綁扎時，將鋼筋計焊接在預定位置主筋上，導線可沿鋼筋延伸至底板頂面。在底板面層用PVC 管內(nèi)套導線保護，引出底板面層澆筑面至少20 cm，在底板澆筑完成后，再將導線接入預定位置數(shù)據(jù)采集儀內(nèi)，并將導線和采集儀妥善保護在附近剪力墻上安裝的電箱內(nèi)，并做好保護警示標識。在設計基礎上，遵循分散、對稱的布置點原則[1]。

2）觀測方法。采用振弦式頻率計對應力應變計進行監(jiān)測，通過監(jiān)測及時掌握筏板應力狀態(tài)，與初始值進行比較即可了解所監(jiān)測圍護樁的應力變化情況。目前，應力應變均可采用自動化數(shù)據(jù)采集儀實現(xiàn)自動監(jiān)測，一般監(jiān)測周期較長和監(jiān)測頻率較密的項目擬采取自動化監(jiān)測。

2.3 土壓力監(jiān)測

在基坑開挖至坑底時，借助抗浮錨桿鉆機鉆孔（鉆孔位置可根據(jù)測點平面圖位置在現(xiàn)場測量放樣位置），鉆孔深度為0.5～1 m。將土壓力盒放入鉆孔前，先回填厚約20 cm 的細砂，進行找平，然后將土壓力盒平放在細砂上，使土壓力盒受力面與孔底平面充分接觸，然后分層回填細砂，將鉆孔回填密實?；靥钸^程中應注意保護導線，并將導線引出至孔口妥善保護（注意錨桿在施工中對其影響，可在孔口埋設1 條50～80 cm 長的鋼筋，先將導線綁扎在鋼筋上，并做好保護警示）。底板鋼筋綁扎時，可沿鋼筋延伸導線至底板頂面，在底板面層用PVC 管內(nèi)套導線保護，引出底板面層澆筑面至少20 cm，在底板澆筑完成后，再將導線接入預定位置數(shù)據(jù)采集儀內(nèi)，并將導線和采集儀妥善保護在附近剪力墻上安裝的電箱內(nèi)，做好保護警示標識。在設計基礎上，遵循均勻、對稱的原則，防止超高層建筑傾斜抬升造成監(jiān)測盲區(qū)，力求做到對筏板底部受壓力全面掌握。

2.4 孔隙水壓力監(jiān)測

在基坑開挖至坑底時，借助抗浮錨桿鉆機鉆孔（鉆孔位置可根據(jù)測點平面圖位置，在現(xiàn)場測量放樣位置），鉆孔深度0.5～1 m。將孔隙水壓力計放入鉆孔內(nèi)，然后用細砂回填密實，安裝及保護做法與土壓力測試埋件做法相同，為掌握筏板整體區(qū)域的孔隙水壓力分布情況，在設計基礎上，遵循分散、對稱的布置點原則，可得到筏板底部核心筒范圍整體水位的分布狀況。

2.5 自動化監(jiān)測

結(jié)合本工程的監(jiān)測內(nèi)容及工程情況，采用基于物聯(lián)網(wǎng)的施工監(jiān)測系統(tǒng)，根據(jù)設計要求和施工方案，對底板內(nèi)力、土壓力和孔隙水壓力等參數(shù)進行實時自動化監(jiān)測。利用遠程無線智能監(jiān)測采集器對測得的監(jiān)測參數(shù)進行采集，并將數(shù)據(jù)無線上傳至監(jiān)測云平臺。監(jiān)測云平臺對數(shù)據(jù)進行處理、分析，預警、報警判斷，控制報警器報警，實現(xiàn)實時遠程監(jiān)控。

3 觀測或監(jiān)測頻率及周期

沉降監(jiān)測頻次要求如下，基礎底板混凝土初凝后進行第一次觀測，筏板沉降觀測在地下室施工時每層觀測1 次；地上施工階段，筏板沉降觀測和首層沉降觀測同步進行，每施工完3 層應進行1 次觀測，記錄1 次；建筑物竣工后的觀測，第一年不少于4 次，第二年不少于3 次，以后每年1 次，直到下沉穩(wěn)定為止，觀測期限不少于5 a。沉降穩(wěn)定標準：連續(xù)2 次半年沉降量≤2 mm（見表2）。

表2 監(jiān)測頻率及周期

4 觀測點保護

水準基點和觀測點的保護及管理工作極為重要，是取得準確觀測數(shù)據(jù)的關鍵。在觀測期間，有關施工單位應負責對其保管，如需移動觀測點，應提前通知觀測單位，采取處理措施，以保證觀測工作順利完成。如果發(fā)生控制點和觀測點被擾動或損壞的情況，導致無法獲得準確觀測數(shù)據(jù)，觀測單位將不承擔任何責任?，F(xiàn)場施工單位應對觀測工作給予大力支持和配合，并提供方便，保證觀測工作的順利完成。

5 結(jié)語

綜上所述，超高層建筑建造難度較大，需進行有效的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。超高層建筑健康監(jiān)測檢測方法、導線布置需要經(jīng)過科學計算和分析，制訂科學合理的施工方案，保證關鍵技術(shù)應用的有效性和可靠性。本文針對實際案例展開探討，根據(jù)工程特點，明確超高層建筑結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測施工的工藝流程，強調(diào)了觀測點的平面布置、監(jiān)測方法、導線布置、自動化監(jiān)測等主要的技術(shù)要點，在做好現(xiàn)場施工管理的情況下，可以避免安全事故的發(fā)生，維護工程建設的順利進行。