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        大型人防工程變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與分析

        2016-01-14 17:07:05徐健梅
        科技資訊 2015年5期
        關(guān)鍵詞:人防工程數(shù)據(jù)分析

        摘 要:介紹變形監(jiān)測的意義和重要性,分析了影響人防工程安全穩(wěn)定的因素。給出了人防工程變形監(jiān)測方案設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng),重點(diǎn)對沉降監(jiān)測中的成果整理、變形分析和預(yù)測預(yù)報(bào)方法進(jìn)行了介紹。以某工程人防工程為例,通過對該工程實(shí)施沉降監(jiān)測,對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析,根據(jù)實(shí)際變形量和預(yù)測變形量的比較,清楚看出實(shí)測的累計(jì)沉降量與預(yù)測預(yù)報(bào)的沉降量基本相當(dāng),說明可以采用預(yù)測方法對沉降趨勢進(jìn)行預(yù)測,為工程施工、運(yùn)營管理和領(lǐng)導(dǎo)決策提供了第一手資料。

        【關(guān)鍵詞】人防工程,沉降監(jiān)測,數(shù)據(jù)分析

        中圖分類號: P258 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號:1672-3791(2015)01(c)-0000-00

        人防工程在建設(shè)和運(yùn)營期間由于各種因素會(huì)產(chǎn)生沉降等方面的變形,其安全直接影響建筑物的安全與穩(wěn)定。本文是以人防工程的地表沉降為主線,對地表沉降進(jìn)行監(jiān)測并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析來研究其穩(wěn)定性。

        一、沉降監(jiān)測的概念

        人防工程施工初期基坑開挖和建筑物主體工程施工,因荷載變化會(huì)引起建筑物自身的沉降。為保證工程施工建設(shè)正常實(shí)施,須監(jiān)控其沉降過程,得出基礎(chǔ)深陷或回彈的變形量,這種變形監(jiān)測即沉降觀測。

        二、沉降監(jiān)測研究現(xiàn)狀

        1980年前,變形監(jiān)測主要是采用常規(guī)測量儀器進(jìn)行,而后, 近景攝影測量得到了廣泛應(yīng)用,近幾年,數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)也在建筑物及滑坡等變形監(jiān)測中得到了成功的應(yīng)用,目前最新技術(shù)是變形監(jiān)測機(jī)器人的應(yīng)用。

        三、人防工程沉降監(jiān)測方案

        1、影響人防工程穩(wěn)定的因素

        影響人防工程穩(wěn)定內(nèi)在因素有組成建筑物基礎(chǔ)的巖體、地質(zhì)構(gòu)造、巖體結(jié)構(gòu)等,其影響是長期而緩慢的;外部因素包括自身的載重、施工的質(zhì)量、施工和營運(yùn)期間工作不合理,以及周圍環(huán)境影響產(chǎn)生額外的變形,它們直接影響人防工程的穩(wěn)定。

        2、沉降監(jiān)測方案設(shè)計(jì)

        為保證監(jiān)測成果符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)部門的要求,沉降監(jiān)測實(shí)施前,必須進(jìn)行技術(shù)設(shè)計(jì)。

        (1) 基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)及沉降監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)

        根據(jù)人防工程地質(zhì)條件和人防工程布置情況,選擇一些基準(zhǔn)點(diǎn),作為位移變形監(jiān)測的參照基準(zhǔn);工作基點(diǎn)是監(jiān)測變形體的起算點(diǎn),布置在變形體的周邊,并方便與基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測;觀測點(diǎn)布設(shè)在能明顯反映變形地方。

        (2) 沉降變形監(jiān)測的精度及周期

        沉降觀測的測量精度等級采用II級水準(zhǔn)測量,周期根據(jù)工程進(jìn)度和變形速率擬定。

        (3) 測量儀器和方法的選擇

        通常采用精密水準(zhǔn)儀,按照《工程測量規(guī)范》(GB50026-2007)二等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求施測。

        ③觀測的時(shí)間和氣象條件

        應(yīng)在標(biāo)尺分劃線成像清晰而穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行。

        ④監(jiān)測數(shù)據(jù)采集作業(yè)技術(shù)要求

        技術(shù)要求見《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》

        3、成果整理及變形分析

        外業(yè)觀測工作完成后,應(yīng)檢查觀測成果,確??煽啃?,對水準(zhǔn)路線計(jì)算高差閉合差、高差全中誤差和高差偶然中誤差,若不滿足規(guī)范要求,應(yīng)查明原因,并及時(shí)進(jìn)行重測。水準(zhǔn)網(wǎng)的計(jì)算按最小二乘原理,采用間接平差進(jìn)行網(wǎng)平差計(jì)算,并進(jìn)行精度評定。

        計(jì)算結(jié)果出來后,應(yīng)結(jié)合內(nèi)、外在因素進(jìn)行初步的變形分析。比較相鄰兩觀測周期、相同觀測點(diǎn)有無顯著變化,并繪制變形過程線,及時(shí)提供變形分析報(bào)告等。

        4、預(yù)測預(yù)報(bào)

        建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的方法有GM(1,1)模型、曲線擬合模型、指數(shù)平滑模型、自回歸法等,需要根據(jù)工程情況選擇。GM(1,1)模型法是最常用、最簡單的一種灰色模型。

        四、人防工程變形監(jiān)測實(shí)例分析

        1、工程概況

        某工程位于長江大橋西南端,根據(jù)工程建設(shè)需要,在工程竣工后對其人防工程進(jìn)行變形監(jiān)測與分析,以4號5號樓為例。

        2、沉降監(jiān)測及分析

        (1) 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

        對某人防工程地表沉降測點(diǎn)埋設(shè)后進(jìn)行了首次觀測,并以此次觀測點(diǎn)位高程做基準(zhǔn)。點(diǎn)位埋設(shè)分布示意圖如圖1.1所示。 (2) 沉降監(jiān)測初步分析 1.1地下室地表沉降監(jiān)測點(diǎn)分布示意圖

        表1.1為每次觀測相對于首次觀測點(diǎn)位的沉降量。由此沉降量,結(jié)合觀測時(shí)間間隔,可計(jì)算出各點(diǎn)位的沉降速率,見表1.2、表1.3。

        表1.1 人防工程地表沉降監(jiān)測點(diǎn)沉降情況 單位:mm

        測量時(shí)間

        R-1

        R-2

        R-3

        R-4

        R-5

        R-6

        R-7

        R-8

        R-9

        R-10

        R-11

        R-12

        R-13

        R-14

        2013-5-13

        0

        0

        0

        0

        0

        0

        0

        0

        0

        0

        0

        0

        0

        0

        2013-5-21

        -0.4

        -1.6

        -2.8

        -1.2

        -2.5

        -1.4

        -1.7

        -0.8

        -1.4

        -1.9

        -1.8

        -2.4

        -0.9

        -2.4

        2013-5-28

        -2.9

        -3.5

        -4.0

        -1.9

        ——

        -1.1

        -1.9

        -2.9

        -2.7

        -0.8

        -2.2

        -3.1

        -4.1

        -4.6

        2013-6-3

        -4.9

        -6.5

        -5.8

        -5.8

        ——

        -3.7

        -4.3

        -6.4

        ——

        -2.8

        -4.0

        -5.5

        -6.1

        -6.5

        2013-6-11

        -3.3

        -3.7

        -5.0

        -4.8

        ——

        -1.9

        -2.5

        -5.7

        ——

        -1.3

        -3.3

        -3.7

        -6.7

        -7.1

        2013-6-22

        -3.5

        -5.4

        -6.3

        -4.8

        ——

        -2.9

        -4.9

        -5.9

        -2.8

        -3.1

        -4.4

        -3.9

        -6.7

        -6.1

        2013-7-3

        -4.2

        -4.1

        -5.0

        -5.8

        ——

        -1.7

        -3.5

        -5.2

        ——

        -2.1

        -4.8

        -4.2

        -7.9

        -9.6

        2013-7-15

        -4.4

        -4.2

        -5.4

        -4.4

        ——

        -3.3

        -4.2

        ——

        ——

        -2.4

        -4.3

        ——

        -8.3

        -9.1

        2013-7-25

        1.6

        3.6

        3.6

        2.8

        ——

        -1.3

        -3.1

        ——

        ——

        -1

        -0.8

        ——

        -7.4

        -4.8

        2013-8-4

        -2.2

        -2.1

        -3.2

        -5

        -3.1

        1.4

        -0.7

        ——

        ——

        2.7

        -8.2

        ——

        ——

        ——

        2013-8-14

        -8.5

        -9.2

        -8.3

        -6.8

        -3.8

        -6.6

        -7.7

        -5.8

        -3.9

        -4.5

        -8.6

        -4.8

        -24.7

        -19.9

        2013-8-23

        ——

        -6.9

        -4.5

        -10.9

        -3.4

        -0.9

        -3.7

        ——

        -1.8

        -0.1

        -3.0

        ——

        ——

        -18.6

        2013-8-28

        -5.2

        -4.7

        -6.4

        -6.4

        -3.0

        -2.3

        -5.9

        -4.9

        -2.4

        -1.3

        -4.4

        -5.2

        -20.3

        -16.1

        2013-9-3

        -5.5

        -5.3

        -6.8

        -7.2

        -3.6

        -3.5

        -4.8

        -6.2

        -3.8

        -1.8

        -5.7

        -5.9

        -22.5

        -17.8

        2013-9-9

        -6.9

        -5.8

        -7.9

        -7.8

        -4.4

        -4.1

        -5.7

        -7.5

        -3.5

        -2.4

        -6.6

        -6.8

        -23.6

        -19.4

        2013-9-15

        -9.3

        -10.3

        -9.2

        -8.9

        -5.7

        -8.7

        -7.1

        -6.9

        -4.0

        -2.3

        -8.0

        -7.5

        -25.2

        -20.6

        注:沉降量為相對于首次觀測(2013.5.13)累計(jì)沉降量(正號為升,負(fù)號為降)

        表1.2 人防工程地表沉降監(jiān)測點(diǎn)沉降 表1.3 人防工程地表沉降監(jiān)測點(diǎn)沉降

        速率情況(2013.9.15相對于2013.5.13) 速率情況(2013.9.15相對于2013.8.14)

        樓號

        點(diǎn)名

        累計(jì)沉降量(mm)

        本次與首次觀測時(shí)間間隔(d)

        沉降速率(mm/d)

        樓號

        點(diǎn)名

        累計(jì)沉降量(mm)

        本次

        與2011.8.14間隔(d)

        沉降速率(mm/d)

        人防工程地表沉降測點(diǎn)

        R-1

        -9.3

        125

        -0.074

        人防工程地表沉降測點(diǎn)

        R-1

        -0.8

        31

        -0.026

        R-2

        -10.3

        125

        -0.082

        R-2

        -1.1

        31

        -0.035

        R-3

        -9.2

        125

        -0.074

        R-3

        -0.9

        31

        -0.029

        R-4

        -8.9

        125

        -0.071

        R-4

        -2.1

        31

        -0.068

        R-5

        -5.7

        125

        -0.046

        R-5

        -1.9

        31

        -0.061

        R-6

        -8.7

        125

        -0.070

        R-6

        -2.1

        31

        -0.068

        R-7

        -7.1

        125

        -0.057

        R-7

        0.6

        31

        0.019

        R-8

        -6.9

        125

        -0.055

        R-8

        -1.1

        31

        -0.035

        R-9

        -4.0

        125

        -0.032

        R-9

        -0.1

        31

        -0.003

        R-10

        -2.3

        125

        -0.018

        R-10

        2.2

        31

        0.071

        R-11

        -8.0

        125

        -0.064

        R-11

        0.6

        31

        0.019

        R-12

        -7.5

        125

        -0.060

        R-12

        -2.7

        31

        -0.087

        R-13

        -25.2

        125

        -0.202

        R-13

        -0.5

        31

        -0.016

        R-14

        -20.6

        125

        -0.165

        R-14

        -0.7

        31

        -0.023

        由表可以看出: 9月15日相對于首期觀測(5月13日),所有點(diǎn)位都出現(xiàn)下沉,R-13最大下沉了25.2mm,平均沉降速率為-0.076mm/d。9月15日相對于8月14日觀測,間隔31天,點(diǎn)位有升有降,R-10最大上升2.2mm, R-12最大下降2.7mm。平均沉降速率為-0.024mm/d,各沉降點(diǎn)趨于穩(wěn)定。

        該工程地處長江邊,故考慮引起人防工程地表不均勻沉降的原因主要是地質(zhì)結(jié)構(gòu)和建筑物的載荷。而沉降量較大的R-13、R-14兩個(gè)監(jiān)測點(diǎn),所處地基為較松軟土質(zhì),加上建筑物自身的荷載,造成其沉降較大,可以采用地基加固的方法對此處進(jìn)行處理。

        從整體監(jiān)測成果來看,該人防工程除少數(shù)點(diǎn)沉降速度超過規(guī)范要求外,其余均滿足規(guī)范0.04mm/d的要求。從最近一個(gè)月來看,各沉降點(diǎn)的沉降速度均滿足規(guī)范0.04mm/d的要求,說明該人防工程趨于穩(wěn)定。

        五 預(yù)測預(yù)報(bào)

        表1.4 9.15地表沉降監(jiān)測點(diǎn)沉降情況預(yù)測與實(shí)測

        樓號

        點(diǎn)名

        預(yù)測沉降量(mm)

        實(shí)測沉降量(mm)

        人防工程地表沉降測點(diǎn)

        R-1

        -9.97

        -9.3

        R-2

        -9.20

        -10.3

        R-3

        -7.16

        -9.2

        R-4

        -12.29

        -8.9

        R-5

        -4.34

        -5.7

        R-6

        -5.03

        -8.7

        R-7

        -7.19

        -7.1

        R-8

        -7.16

        -6.9

        R-9

        -3.05

        -4.0

        R-10

        -1.95

        -2.3

        R-11

        -6.89

        -8.0

        R-12

        -7.50

        -7.5

        R-13

        -25.44

        -25.2

        R-14

        -23.91

        -20.6

        根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù),利用2013年5月13日至2013年9月9日共15期沉降監(jiān)測數(shù)據(jù),采用GM(1,1)模型預(yù)測法,建立預(yù)報(bào)模型,對2013年9月15日沉降量進(jìn)行了預(yù)報(bào),預(yù)報(bào)和實(shí)測沉降量見表1.4,將預(yù)測結(jié)果與實(shí)際沉降觀測結(jié)果進(jìn)行了比較,見圖1.2。

        圖1.2預(yù)報(bào)結(jié)果與實(shí)際沉降觀測結(jié)果比較

        從表1.4和圖1.2可以清楚看出實(shí)測的累計(jì)沉降量與預(yù)報(bào)的沉降量基本相當(dāng),說明可以采用預(yù)報(bào)方法對沉降趨勢進(jìn)行預(yù)測,以便為工程施工、運(yùn)營管理和領(lǐng)導(dǎo)決策提供了第一手資料。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 華錫生,黃騰等編著.精密工程測量技術(shù)及應(yīng)用.2002.

        [2] 黃聲享,尹暉,蔣征.變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理[M].武漢:武漢大學(xué)出版社.2007.

        作者簡介:徐健梅(1982-),女,云南賓川人,講師,工程碩士,主要從事測量專業(yè)課的教學(xué)與研究工作

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