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        沉降觀測(cè)技術(shù)在高層建筑施工中的應(yīng)用

        2018-04-09 07:10:29鐘鴻東
        建材與裝飾 2018年11期
        關(guān)鍵詞:基準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)點(diǎn)水準(zhǔn)

        鐘鴻東

        (惠州市惠城區(qū)建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)中心 廣東惠州 516001)

        1 引言

        沉降變形是影響高層建筑工程施工質(zhì)量的重要因素之一,在高層建筑工程施工過(guò)程中進(jìn)行沉降觀測(cè),能夠及時(shí)有效預(yù)防建筑工程因不均勻沉降而造成的破壞,進(jìn)而指導(dǎo)施工有序進(jìn)行。因此,對(duì)高層建筑工程沉降觀測(cè)進(jìn)行探究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

        2 高層建筑沉降危害

        在高層建筑施工過(guò)程中,不均勻沉降量過(guò)大,將直接導(dǎo)致建筑存在安全隱患,過(guò)大的不均勻沉降容易使建筑物上部結(jié)構(gòu)開(kāi)裂和破壞,造成建筑物滲水、下水道堵塞不順等,引起墻體或者樓面開(kāi)裂,甚至整個(gè)結(jié)構(gòu)嚴(yán)重傾斜,影響建筑物使用,危及安全。

        3 高層建筑沉降觀測(cè)原則

        在進(jìn)行高層建筑沉降觀測(cè)時(shí),每次觀測(cè)時(shí)應(yīng)遵守“三定”要求,即定機(jī)、定人、定路線(xiàn),以盡可能的避免人為和設(shè)備造成的誤差。沉降觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)的選擇和埋設(shè)必須保證穩(wěn)定,被觀測(cè)對(duì)象上沉降觀測(cè)點(diǎn)的也必須保證穩(wěn)定,每次觀測(cè)時(shí)測(cè)站點(diǎn)周邊環(huán)境條件也要求基本一致以避免誤差過(guò)大,觀測(cè)路線(xiàn)、觀測(cè)程序及方法也要求基本一致,要按照施工測(cè)量規(guī)范的要求測(cè)量出真實(shí)可靠的原始數(shù)據(jù)。這些要求能在一定程度上使所測(cè)得的觀測(cè)數(shù)據(jù)誤差得以減少,保證每一次的觀測(cè)結(jié)果和首次觀測(cè)結(jié)果具有一定的可比性,使所測(cè)得的沉降量更接近真實(shí)沉降量。

        4 高層建筑沉降觀測(cè)作業(yè)過(guò)程

        4.1 高層建筑沉降觀測(cè)步驟

        (1)建立沉降觀測(cè)點(diǎn),確定觀測(cè)路線(xiàn)。基于觀測(cè)區(qū)域的水準(zhǔn)控制網(wǎng),按照高層建筑沉降觀測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)要求,參照事先編制好的沉降觀測(cè)點(diǎn)布置圖,可確定沉降觀測(cè)點(diǎn)的位置。接著,在水準(zhǔn)控制點(diǎn)和沉降觀測(cè)點(diǎn)之間建立相應(yīng)的觀測(cè)路線(xiàn),將標(biāo)記樁設(shè)置在儀器設(shè)站點(diǎn)和觀測(cè)路線(xiàn)轉(zhuǎn)折處,以保證每次觀測(cè)都沿著固定的觀測(cè)路線(xiàn)進(jìn)行。

        (2)依據(jù)所編制的高層建筑豎直沉降觀測(cè)方案和事先確定好的觀測(cè)周期進(jìn)行觀測(cè)。要先將沉降觀測(cè)點(diǎn)埋設(shè)穩(wěn)定,及時(shí)進(jìn)行首次觀測(cè)。首次觀測(cè)時(shí),通常用N2或N3級(jí)精密水準(zhǔn)儀以滿(mǎn)足高精度要求,首次觀測(cè)要求每個(gè)測(cè)點(diǎn)的高程測(cè)兩次后方確定。隨著結(jié)構(gòu)的不斷增高,每增加1~3層結(jié)構(gòu)應(yīng)觀測(cè)一次至工程竣工為止。

        4.2 沉降量計(jì)算和處理

        高層建筑沉降觀測(cè)所測(cè)得的沉降量要按以下步驟進(jìn)行計(jì)算和處理:①對(duì)每一次沉降觀測(cè)得到的原始數(shù)據(jù)記錄進(jìn)行認(rèn)真檢查,仔細(xì)整理,確認(rèn)正確后,進(jìn)行平差計(jì)算,求出每一次觀測(cè)各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的高程值。再計(jì)算出各個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)的單次沉降量以及累計(jì)沉降量。依據(jù)各個(gè)沉降觀測(cè)周期利用平差計(jì)算而得的沉降量,進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總。②以時(shí)間為橫坐標(biāo)、荷載值為上半部縱坐標(biāo)、各個(gè)沉降觀測(cè)周期測(cè)得的沉降量為下半部縱坐標(biāo)繪制各個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)相應(yīng)的沉降曲線(xiàn)圖。

        4.3 高層建筑沉降趨勢(shì)預(yù)測(cè)模型

        依據(jù)高層建筑沉降量統(tǒng)計(jì)表、沉降量等值線(xiàn)圖以及沉降曲線(xiàn)圖,對(duì)高層建筑沉降趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè),并將相關(guān)數(shù)據(jù)和情況及時(shí)上交相關(guān)部門(mén),以使工程施工順利進(jìn)行。常用于高層建筑沉降趨勢(shì)預(yù)測(cè)的模型有GM模型、多元線(xiàn)性回歸模型等。

        4.4 觀測(cè)精度控制

        觀測(cè)者要想從事高層建筑的沉降觀測(cè)需要符合比較高的要求,觀測(cè)者必須學(xué)習(xí)與測(cè)量相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí),接收相關(guān)的技能培訓(xùn),熟悉測(cè)量專(zhuān)業(yè)相關(guān)理論知識(shí),熟練操作與測(cè)量專(zhuān)業(yè)相關(guān)的精密儀器并熟悉相應(yīng)操作規(guī)程,針對(duì)不同工程的各自特點(diǎn)和實(shí)際情況科學(xué)合理地采取與之相適應(yīng)的觀測(cè)方法和程序,在觀測(cè)過(guò)程中如果出現(xiàn)問(wèn)題能夠合理分析問(wèn)題發(fā)生的原因,能夠正確運(yùn)用誤差理論知識(shí)進(jìn)行相應(yīng)的平差計(jì)算,準(zhǔn)確快速地按時(shí)完成每次高層建筑沉降觀測(cè)任務(wù),能科學(xué)地分析所測(cè)得的觀測(cè)數(shù)據(jù)。為了能準(zhǔn)確地反映出在荷載不斷增加情況下建筑物及相應(yīng)的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的沉降情況,根據(jù)《工程測(cè)量規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定,所進(jìn)行的測(cè)量的誤差應(yīng)該小于相應(yīng)變形值的1/10~1/20,并且能夠反映出1~2mm的變形量。一般情況下,可以根據(jù)建筑物的特性以及相關(guān)單位的要求,采用液體靜力水準(zhǔn)儀等精密水準(zhǔn)儀器來(lái)測(cè)定沉降變化值。為了滿(mǎn)足高層建筑沉降觀測(cè)工作的精度要求,應(yīng)根據(jù)建筑物的特性和建設(shè)、設(shè)計(jì)單位的要求進(jìn)行選擇沉降觀測(cè)精度的等級(jí)。如果沒(méi)有特殊的要求情況下,一般的高層建筑物施工過(guò)程中,采取二等水準(zhǔn)測(cè)量方法,是能夠滿(mǎn)足沉降觀測(cè)要求的。

        4.5 高層建筑沉降觀測(cè)注意事項(xiàng)

        在高層建筑沉降觀測(cè)過(guò)程中,要注意以下事項(xiàng)。

        (1)在首次觀測(cè)前要對(duì)沉降觀測(cè)所用到儀器的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和校正以保證準(zhǔn)確。在雨季前后一段時(shí)間,要對(duì)水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)確認(rèn)其標(biāo)高是否有影響觀測(cè)結(jié)果的變動(dòng)后,方能正式進(jìn)行沉降觀測(cè)。

        (2)要嚴(yán)格遵照測(cè)量規(guī)范的相應(yīng)要求,對(duì)高層建筑的沉降進(jìn)行觀測(cè)。要安排專(zhuān)門(mén)的人員對(duì)高層建筑的沉降進(jìn)行觀測(cè)并整理所得出的結(jié)果,盡量使每次觀測(cè)都在一致或相接近的條件下進(jìn)行,如用同一水準(zhǔn)尺、使用固定觀測(cè)路線(xiàn)、觀測(cè)點(diǎn)周邊環(huán)境保持一致或相接近。

        (3)在進(jìn)行高層建筑沉降觀測(cè)過(guò)程中,參與觀測(cè)的人員要互相合作,協(xié)調(diào)工作,嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真,做到每一個(gè)步驟都有校核。全部的沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)爭(zhēng)取連續(xù)一次測(cè)完,讀取數(shù)據(jù)時(shí)要保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,所形成的圖像清晰和穩(wěn)定。

        5 高層建筑工程沉降觀測(cè)實(shí)例

        5.1 變形觀測(cè)的精度

        在高層建筑工程沉降觀測(cè)精度控制中,需要以觀測(cè)目標(biāo)為依據(jù),觀測(cè)的中誤差不應(yīng)超過(guò)其變形允許值的1/20《建筑變形測(cè)量規(guī)范》(JGJ8-2007)。

        高層建筑物整體傾斜度α的允許值為在0.002~0.003之間,傾斜度計(jì)算方式如下。

        公式(1)中,SA、SB分別指的是傾斜方向上 A,B 兩點(diǎn)的沉降量(mm)允許差異沉降量。

        在公式(2)中,α指的是建筑物整體傾斜度;ΔS指的是基礎(chǔ)兩端點(diǎn)的沉降差即差異沉降量(m);L指的是基礎(chǔ)兩端點(diǎn)的水平距離(m)。

        通過(guò)對(duì)允許差異沉降量進(jìn)行計(jì)算,即可得出觀測(cè)中誤差,進(jìn)而確定高層建筑工程沉降觀測(cè)中的精度要求。

        比如,某高層建筑工程高度為80m,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查,基礎(chǔ)寬度為15m,傾斜度α=0.002,根據(jù)上述公式,即可計(jì)算出差異沉降量△S為30mm,取差異沉降量的觀測(cè)中誤差取1/20·0S,即:

        觀測(cè)點(diǎn)高程中誤差為:

        5.2 基準(zhǔn)點(diǎn)及沉降觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)

        對(duì)于觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離,可以根據(jù)觀測(cè)長(zhǎng)度進(jìn)行估算,根據(jù)二等水準(zhǔn)觀測(cè)要求,水準(zhǔn)視線(xiàn)長(zhǎng)應(yīng)該控制在30m以?xún)?nèi),單位權(quán)中誤差μ為0.3mm.路線(xiàn)的權(quán)P為1/n,路線(xiàn)長(zhǎng)度L為n60,而往返觀測(cè)最弱點(diǎn)的偶然中誤差允許為0.5mm。

        由于水準(zhǔn)觀測(cè)為偶數(shù),因此,取n=10,基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離應(yīng)該控制在600m以?xún)?nèi)。該建筑工程觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)情況如圖1所示,SH為附近國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn);A,B,C,D點(diǎn)為設(shè)置的基準(zhǔn)點(diǎn)。

        圖1 基準(zhǔn)點(diǎn)及沉降觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)圖為設(shè)置的基準(zhǔn)點(diǎn)

        5.3 沉降觀測(cè)

        5.3.1基準(zhǔn)點(diǎn)的觀測(cè)

        在進(jìn)行觀測(cè)前,首先對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè),根據(jù)環(huán)形閉合網(wǎng)對(duì)閉合差進(jìn)行計(jì)算,并驗(yàn)證基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性,要求基準(zhǔn)點(diǎn)接近國(guó)家水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)。

        5.3.2沉降點(diǎn)的觀測(cè)

        在沉降點(diǎn)觀測(cè)過(guò)程中,應(yīng)該將基準(zhǔn)點(diǎn)作為起始點(diǎn),并根據(jù)二等水準(zhǔn)觀測(cè)精度要求進(jìn)行單向觀測(cè),進(jìn)而形成環(huán)形閉合網(wǎng),在實(shí)際觀測(cè)過(guò)程中,應(yīng)該盡量選擇固定測(cè)站,并逐點(diǎn)觀測(cè),對(duì)閉合差進(jìn)行計(jì)算,對(duì)各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)高程進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算,形成觀測(cè)點(diǎn)沉降量。

        5.4 沉降成果分析

        列表匯總。

        該建筑工程沉降觀測(cè)結(jié)果如表1所示。

        表1 沉降觀測(cè)成果表

        通過(guò)對(duì)表1進(jìn)行分析可見(jiàn),該建筑工程有反彈現(xiàn)象,反應(yīng)回彈量上的數(shù)值較小,這種現(xiàn)象應(yīng)屬正常,在觀測(cè)中,觀測(cè)數(shù)據(jù)沒(méi)有發(fā)生較大起浮,縱觀整個(gè)建筑物的沉降觀測(cè)值,建筑物的沉降趨于平穩(wěn),安全可靠。

        6 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,本文主要對(duì)沉降觀測(cè)在高層建筑工程施工中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)探究,在高層建筑工程施工中,隨著主體荷載的不斷增加,主體荷載容易發(fā)生不均勻沉降問(wèn)題,隨著不均勻沉降量的增加,就會(huì)造成建筑工程傾斜或者產(chǎn)生裂縫,為了保證高層建筑工程施工安全,必須加強(qiáng)建筑工程沉降觀測(cè)和數(shù)據(jù)處理,以此為施工質(zhì)量控制提供可靠依據(jù)。

        [1]袁偉韜,施昆,李振.高層建筑沉降觀測(cè)水準(zhǔn)基點(diǎn)穩(wěn)定性分析[J].河南科學(xué),2014,32(7):1263~1265.

        [2]王志城,湯江龍.高層建筑沉降觀測(cè)實(shí)例及數(shù)據(jù)分析[J].地理空間信息,2012,10(3):153~154.

        [3]陳忠,錢(qián)寶源.高層建筑樁基沉降觀測(cè)及長(zhǎng)期變形預(yù)測(cè)研究[J].工程勘察,2017,45(5):1~6.

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