浅谈关于建筑物沉降观测实践研究与分析

2022-06-09

太原分公司 武文锐

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  随着城市的发展,高层建筑及重点工程不断地建设,建筑物特别是高层建筑在建设、运营管理阶段的安全问题越来越被关注,而建筑物沉降观测可以为建筑物稳定性提供最有价值的变形数据与信息,同时为其设计与安全维护提供参考依据。为此建筑物沉降观测内容、方法、沉降分析及变形趋势预测的研究越来越被重视。现行规范要求下列建筑在施工期间和使用期间应进行变形测量:①地基基础设计等级为甲级的建筑;②软弱地基上的地基基础设计等级为乙级的建筑;③加层、扩建建筑或处理地基上的建筑;④受邻近施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑;⑤采用新型基础或新型结构的建筑;⑥大型城市基础设施;⑦体型狭长且地基土变化明显的建筑。我在多年从事沉降观测工作中积累了一定的经验,下面以太原市某高层住宅楼沉降观测项目为例,说明高层建筑沉降观测中需要注意的几个问题,和大家一起分享和探讨。

  一、沉降观测点的实施过程

  (一)基准点的布设

  基准点应布设在沉降范围之外,且不受施工影响的地方。为保证水准点的稳定,用于检查和恢复工作基点的可靠性,埋没深度应在冻土深度以下,基准点最少应布设三个。实践证明沉降点布设至少为三个才可有效对测量成果进行检核,同时由于沉降观测周期较长(一般为一年以上),为防止水准基点被破坏(包括人为的意外破坏,例如不懂得水准点为何物而随便破坏或由于工程施工而不得已破坏),基准点选择三个或三个以上是完全必要的,个人认为若条件允许可多设水准基点而不仅限于三个。所布设的基准点,在未确定其稳定性前,严禁使用。每次都要测定基准点间的高差,以判定它们之间是否相对稳定,并且基准点要定期与远离建筑物的高等级水准点联测,以检核其本身的稳定性。

  (二)沉降观测点的布设

  沉降观测点应布设在能全面反映建筑物沉降情况的部位,如建筑物四角,沉降缝两侧或建筑物荷载较大的地方,距离为10~20m。布点时还需考虑观测点保护问题,由于观测周期长,可布设隐藏标志以防止人为破坏;在施工过程中,还要注意采取保护措施(例如喷上醒目的红漆、设置警示标、修盖防护设施等等),并及时与施工单位沟通协同保护,以保证沉降观测的连续性,一旦发现丢失或被破坏一定要马上恢复,并立即进行补测。

  (三)沉降观测

  用DS1级水准仪按照国家二等水准测量的要求进行观测,观测频率及次数应根据工程性质、施工进度、地基土质情况以及基础荷载的变化情况而定。观测时应从基准点开始,一站一站地进行观测。在观测过程中不能随意更换观测人员和仪器,确保观测人员和仪器的固定性,并严格按照规范要求控制前后视距,以防出现人为或仪器误差。脚架要架稳,尺垫要踩实,并采用如下的观测程序:往测奇数站的观测程序为:后前前后;往测偶数站的观测程序为:前后后前;返测奇数站的观测程序为:前后后前;返测偶数站的观测程序为:后前前后。每次进行沉降观测时都要对每一测站的高差中误差及闭合环的闭合差进行检查,如有超限立即重测。由于沉降观测项目周期较长,过程中要及时询问施工进度,以免延误观测。

  (四)变形趋势预报

  确定建筑物沉降原因的方法有三种:统计分析法、确定函数法和二者的混合应用。统计方法主要是基于时序分析和灰色理论建立预测模型,即利用实测资料,将沉降值作为随机量或灰色量建立数学监控模型。确定函数法主要是结合建筑物及其地基的实际工作状态,用有限元法计算荷载作用下的变形场,然后与实测值进行优化拟合,以求得调整参数,从而建立变形确定性模型。或者统计分析法和确定函数法结合使用。利用建筑物施工开始、竣工至沉降稳定阶段的观测数据,采取以上三种方法建立预测变形模型,为建设单位估算出建筑物沉降稳定以后的可能沉降值,作为以后建筑物运营期间安全监测的依据。

  二、建筑物沉降观测实践研究与分析

  (一)首次观测后发生回升现象

  在第二次观测时即发现曲线上升,至第三次后,曲线又逐渐下降。发生此种现象,一般都是由于初测精度不高,而使观测成果存在较大误差所引起的。为避免发生此类现象,首次观测应适当提高测量精度,认真施测,并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定,以资比较,确保首次观测成果可靠。

  (二)观测周期中某点骤升或骤降

  发生此种现象的原因,多半是因为基准点或观测点被碰动所致;由于基准点或观测点被碰撞,其外型必有损伤,比较容易发现。如基准点被碰动时,可改用其它基准点来继续观测。并再埋设新基准点,以保证基准点个数不少于三个;如观测点被碰动后已活动(如果采用隐蔽式沉降观测点则不会发生此现象),则需另行埋设新点;若碰后点位尚牢固,则可继续使用。埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求,特别要考虑到装修装饰阶段因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住观测点,不能连续观测而失去观测意义。但因为高程改变,对这个问题必须进行合理的处理,其办法是:选择结构、荷重及地质等条件都相同的临近另一沉降观测点,取该点在同一期间内的沉降量,作为被碰观测点之沉降量。此法虽不能真正反映被碰观测点的沉降量,但如选择适当,可得到比较接近实际情况的结果。

  (三)观测周期中观测点整体上升

  产生此种现象一般是基准点或工作基点下沉所致,如采用建筑物上的基准点,由于建筑物尚未稳定而下沉;或者新埋设的基准点,由于埋设地点不当,时间不长,以致发生下沉现象。基准点是逐渐下沉的,而且沉降量较小,但建筑物初期沉降量较大,即当建筑物沉降量大于基准点沉降量时,曲线不发生回升。到了后期,建筑物下沉逐渐稳定,如基准点继续下沉,则曲线就会发生逐渐回升现象。因此在选择或埋设水准点时,特别是在建筑物上设置基准点时,应保证其点位的稳定性。如已查明确系基准点下沉而使曲线逐渐回升,则应测出基准点的下沉量,以便修正观测点的高程。或者根据基准点之间的高差来判断出最稳定的水准点,以此作为新基准点,将原来下沉的基准点废除。另外,埋设在裙楼上的沉降观测点,由于受主楼的影响,有可能会出现属于正常的渐渐回升现象。

  (四)观测周期中观测点整体下沉

  产生此种现象一般是春季土壤解冻后,基准点随之升高引起的。因此,在冬春季节交替,气温明显上升过程中,要加密对基准点的联测检查频率,以便及时发现其是否出现不稳定现象,消除对观测成果的影响。

  以上是我的一些工作经验和方法,也许不是很完善,欢迎大家提出不同的意见,我们一起改进、共同进步。

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