柴新宇

(廣東工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣州 510510)

0 引 言

通過沉降觀測，可以得到建筑物及其配套設(shè)施準確可靠的沉降數(shù)據(jù)(沉降和差異沉降量)，可以了解不同荷載下地基隨時間的變形規(guī)律，真實地反映建筑物和支撐設(shè)施的沉降情況，提供建筑物的沉降參數(shù)[1]，所積累的資料和經(jīng)驗可為今后類似工程設(shè)計提供類比依據(jù)。通過對位移計算和最終平移計算的分析，及時發(fā)現(xiàn)建筑物的不利沉降現(xiàn)象，從而采取措施保證施工的順利進行和周圍建筑物的安全使用，為今后的合理設(shè)計提供了數(shù)據(jù)，對工程進行施工監(jiān)測[2]。

1 工作方案

1.1 監(jiān)測方案

監(jiān)測項目主要包括：支護結(jié)構(gòu)水平位移，支護結(jié)構(gòu)垂直位移，周圍建筑物沉降監(jiān)測。沉降觀測是一項精密細致的工作，水準基點是觀測的基礎(chǔ)，點應(yīng)埋在變形區(qū)外的基巖或原狀土層上，也可采用穩(wěn)定建筑物[3]，當(dāng)條件限制時，深金屬管水準點也可埋在變形區(qū)內(nèi)，點位堅固穩(wěn)定，便于長期使用。本工程在醫(yī)院北側(cè)布置2個水準基點，便于隨時檢測水準點的穩(wěn)定情況?；鶞庶c采用電錘，水平鉆直徑20 mm孔，孔深20～25 cm，植入Φ18鋼筋并用建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)牢固。鋼筋端部焊接直徑為20 mm的鍍鉻球，球上最高點為該點的標(biāo)記[2]。

1.2 沉降觀測點的布置

周圍建筑物沉降觀測點的布置?；颖眰?cè)有地鐵，距離基坑開挖邊線最近距離大約9 m，基坑靠近基坑開挖側(cè)邊線，均在基坑的影響范圍內(nèi)。因此，在3號樓外墻設(shè)置20個觀測點，觀測點高出自然地面30 cm，每個點用電錘鉆孔，孔深20～25 cm，洞的直徑是20～25 cm，Φ18鋼筋預(yù)埋，與建筑結(jié)構(gòu)膠粘結(jié)牢固。

布置基坑沉降觀測點。基坑周長306.5 m，拐點比較多，且各條邊長短不等。根據(jù)實際情況，按照一定距離，在基坑的每一角和直線段處布置20個垂直位移觀測點，每個點均在冠梁頂端及微型鋼樁頂面上砌筑300×300×300 mm(長×寬×高)混凝土墩，將球狀沉降觀測點標(biāo)志安裝在混凝土墩中心。

1.3 沉降觀測與位移觀測

觀測儀器采用美國產(chǎn)S05型號的天寶dini03精密光學(xué)水準儀、精密銦鋼條碼水準尺。每次觀測前，必須對儀器進行檢驗校正，其i角不得大于15″。觀測時的視距長度≤30 m，前后視差≤0.7 m，前后視距不等，累計差≤1.0 m。為減少誤差，每次觀測由固定人員觀測，固定測站位置[4]。

2 沉降觀測和位移觀測

2.1 沉降觀測和數(shù)據(jù)處理

由基準點及工作基點組成平面控制網(wǎng)，用基準點前方交會法測量監(jiān)測工作基點的穩(wěn)定情況，測角中誤差±2″，導(dǎo)線全長相對閉合差1∶45 000。

用精密水準測量方法進行垂直位移監(jiān)測。由工作基點開始測量，經(jīng)過作為水準點的監(jiān)測點可以形成多個閉合水準路線或附和水準路線，一般采用閉合水準路線。如果檢測地區(qū)地形比較復(fù)雜，難以構(gòu)成閉合或者附和水準路線，也可采用支水準路線進行往返測量[6]。嚴格控制前后視距差和前后視距累積差，可有效減弱磁場和大氣垂直折光的影響。檢測期間為了保持誤差穩(wěn)定性，需要固定檢測儀器、檢測人員、檢測路線和檢測測站，檢測周期和監(jiān)測時段相對固定[7]。

根據(jù)水準測量規(guī)范對觀測程序的要求，水準測量往測時，奇數(shù)站的觀測順序為“后前前后”，偶數(shù)站的觀測順序為“前后后前”。返測時，奇、偶數(shù)站的觀測順序?qū)?yīng)往測時的偶、奇數(shù)站[8]。

未經(jīng)檢定的標(biāo)尺長度屬于名義長度，需要在實驗室進行檢校得到標(biāo)尺實際長度，當(dāng)超過一定誤差時應(yīng)進行相應(yīng)改正(尺長改正、溫度改正、傾斜改正等)。奇數(shù)測站為后-前-前-后，偶數(shù)測站為前-后-后-前。

采用正確的觀測步驟進行測量觀測。共選擇20個觀測點，一年觀測了6期18次，數(shù)據(jù)見基坑垂直位移監(jiān)測階段報表，選擇其中二期數(shù)據(jù)列出表1、表2。

表1 基坑垂直位移觀測數(shù)據(jù) (1～3次)

表2 基坑垂直位移觀測數(shù)據(jù) (16～18次)

數(shù)據(jù)處理結(jié)果繪圖。為了預(yù)估下一次觀測點沉降的大約數(shù)值和沉降過程是否漸趨穩(wěn)定或已經(jīng)穩(wěn)定，可分別繪制時間與沉降量關(guān)系曲線和時間與荷重的關(guān)系曲線。其中，時間與沉降量的關(guān)系曲線：縱軸為沉降量S，橫軸為時間T，根據(jù)沉降觀測量和觀測日期按照比例得到坐標(biāo)畫出每個點位置，然后各點連接起來。時間與荷重的關(guān)系曲線：縱軸為荷載重量P，橫軸為時間T。根據(jù)每次荷載重量和相應(yīng)觀測日期，按照比例畫出每個點位置，將點連接起來見圖1。

圖1 時間、荷重、沉降量曲線圖

2.2 水平位移及數(shù)據(jù)處理

由于各變形監(jiān)測點往往向基坑內(nèi)移動，在邊坡穩(wěn)定的條件下，大部分點移動較為均勻，當(dāng)各觀測點坐標(biāo)觀測值精度相同時，各點坐標(biāo)權(quán)重相等，因此最小二乘估計接近于大多數(shù)一致運動點[9]。在與大部分勻速運動點相差較大的點中，加入了坐標(biāo)改正較大的點，使[δδ]/n顯著增加。

用工作基點采用雙測站極坐標(biāo)觀測，每次測量前必須對儀器進行檢驗，半測回歸零差≤±8″，一測回內(nèi)2C互差≤±13″，每次固定人員觀測，嚴格定向。

根據(jù)第一次觀測的坐標(biāo)確定基準。

數(shù)據(jù)處理程序設(shè)計流程：

A.分析問題：對要解決的問題，必須分析清楚，明確具體要求，找出其內(nèi)在規(guī)律。

B.建立數(shù)據(jù)庫及其對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，按照分析結(jié)果建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫及數(shù)學(xué)模型。

C.選擇算法[10]：建立數(shù)據(jù)庫和數(shù)學(xué)模型后，選擇解決問題的最佳算法。選擇算法時要注意算法的邏輯結(jié)構(gòu)盡可能簡單，避免不必要的循環(huán)，減少算法執(zhí)行時間，在滿足題目條件要求下使所需計算量最小。

需要求出每次測量的形心坐標(biāo)，計算出坐標(biāo)平移量(形心坐標(biāo)之差)，以后的計算求出每個三角形的形心坐標(biāo)之差。各個三角形的形心坐標(biāo)之差公式：ΔX=Xn-Xi，ΔY=Yn-Yi。用它在坐標(biāo)系上的投影來表示，以沿坐標(biāo)軸正方向為正，負方向為負，3個投影稱為在該點的位移分量。一般說來，位移分量也是坐標(biāo)的函數(shù)：

其余的三角形同理可求出邊長D、方位角A及角度。

D.編寫程序：以此次計算的坐標(biāo)為基準點構(gòu)成基準平面。程序設(shè)計中，編輯DATA_O.TXT得到第一次觀測數(shù)據(jù)DATA_O.TXT，打開VFP6，輸入MODI FILE?進入編輯數(shù)據(jù)文件，打開DATA_I，進入程序編輯界面。

E.調(diào)試運行：查看程序是否滿足具體要求，如果沒有達到實際要求，應(yīng)對程序反復(fù)進行修改調(diào)試，直到滿足實際要求為止。模擬計算點是專門為此次設(shè)計設(shè)定的，移動量統(tǒng)一為 5 mm，總共設(shè)置了 20個監(jiān)測點，分別命名標(biāo)記為C1～C20。根據(jù)相關(guān)規(guī)范和施工要求，計算各點位移量報警值，如表3。

表3 位移量報警值

通過處理完成后，分析數(shù)據(jù)，以最后一次測量坐標(biāo)為例，變形圖如圖2。

圖2 水平位移對比圖

監(jiān)測數(shù)據(jù)按要求記錄，當(dāng)出現(xiàn)異常情況，應(yīng)加密監(jiān)測點，并立即上報相關(guān)單位，采取緊急措施。通過上述數(shù)據(jù)顯示，C2、C3、C4...C21 位移變化量趨于穩(wěn)定，其中C6點與C8點監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生較大位移，超過報警值，可能出現(xiàn)問題，因此上報相關(guān)部門調(diào)整，及時加固，確保施工。

發(fā)現(xiàn)問題點后，對數(shù)據(jù)進行重新優(yōu)化，結(jié)果如下：

DELTA_A=FRAD(-0.00075000000101)

[vv]=0.000227159897276

用多邊形法對某醫(yī)院工程第 6 次測量結(jié)果進行數(shù)據(jù)處理，準確地給出了變形異常點中C6、C8點發(fā)生較大位移，對C6、C8點及時進行了加固，確保了施工安全，且實測變形規(guī)律與數(shù)值模擬得到的變形規(guī)律基本一致。數(shù)值模擬后的程序可以成功運用于實際工程施工中，因此多邊形法符合基坑水平變形監(jiān)測網(wǎng)的共有特征，具有實用性。簡化了外業(yè)測量環(huán)節(jié)，顯著提高了測量精度。依據(jù)相對基準計算監(jiān)測點相對水平位移量，簡化了數(shù)據(jù)處理運算，可以很好地指導(dǎo)實際工程施工。