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高层建筑物沉降监测方案与实例分析

时间:2015-12-21 00:01:51 所属分类:建筑科学 浏览量:

当前城市土地日益稀缺,从提高容积率的角度,高层建筑物不断涌现,而高层建筑物在施工、装修与竣工期的稳定性,关系到工程的生产安全,为及时发现建筑结构不均匀沉降问题,必须加强高层建筑物的周期性沉降监测工作,分析与预测建筑物的沉降变化规律,对工程

  当前城市土地日益稀缺,从提高容积率的角度,高层建筑物不断涌现,而高层建筑物在施工、装修与竣工期的稳定性,关系到工程的生产安全,为及时发现建筑结构不均匀沉降问题,必须加强高层建筑物的周期性沉降监测工作,分析与预测建筑物的沉降变化规律,对工程建设具有重要参考价值。

  1 沉降监测概述    高层建筑物沉降监测,即为首先在建筑物四角、拐点、中点等特征位置布设沉降监测点,然后以高等级水准观测的形式,根据技术设计和施工要求,进行定期与非定期的监测点高程重复式采集,计算每周期间的沉降变化量,进而判断建筑物基础的沉降与地面荷载间的关系,科学反馈监测对象的安全状况。

  现以某住宅小区建设期间的高层建筑沉降监测为例,阐述建筑物沉降监测的布设方法、施测周期与数据分析处理。该住宅小区位于市区繁华地段,共有 8 栋高层建筑,其中 1 -4#为 26F、4 - 8#为 24F,主体为钢混框架结构,基础类型为筏板基础,自 2013 年 4 月至 10 月期间,为建筑物浇筑至封顶期,现以该时期的监测数据为基础,进行相应的阶段性数据分析。

  2 高层建筑物沉降监测方案    建筑物沉降监测方案设计时,应明确作业依据、点位布设和精度要求、测绘周期与数据处理方法等,以维持沉降监测数据的精度。

  ( 1) 沉降观测作业依据。本工程测绘作业中主要执行下列现行的规范规程: GB12897 -2006《国家一、二等水准测量规范》、JGJ8 - 2007《建筑变形测量规范》、GB50026 -2007《工程测量规范》、甲方和设计方提供的有关技术要求。

  ( 2) 基准点及沉降观测点点位布设与精度要求。沉降监测的点位布设包含基准点与监测点两部分,在远离工程现场的稳固地区埋设 3个以上的基准点,作为工程水准测量的控制点,构成闭合水准环路; 监测点的布设,则在建筑物四角、沉降缝、后浇带等特征位置布设,点位应易于保护,施测时按照二等水准要求测量。

  ( 3) 观测周期与观测技术要求。根据相关规范的要求,基准点复测周期为半年,考虑复测工程量较小,本工程拟以 3 个月为周期复测; 监测点的测绘周期随施工阶段的不同有所差异,主体浇筑施工期间每 3层 1 期,封顶后装饰期间隔3 月1 期,竣工交付后间隔6 个月1 期,直至沉降稳定为止; 遇到停工或点位异变情况,及时加测相关数据。测量时需要严格执行 GB12897 - 2006《国家一、二等水准测量规范》、JGJ8 -2007《建筑变形测量规范》的相关要求。

  ( 4) 数据处理要求。每期测量完成后及时将观测数据传输并备份,并按照规定及时处理数据,发现沉降异常分析原因并通知施工方、监理方及甲方。平差时采用 COSA 进行高程网一维平差,数据汇总以 Excel表格形式为主。

  3 工程案例分析    现以该工程 6#楼为研究对象,以浇筑与封顶期的 9 期沉降监测为例,分析其数据采集方式,探究数据处理方法,并有针对性的分析沉降原因。该栋建筑共 24 层,主体造型相对简单,共计布设 6 个沉降点,分别布设在建筑物四角和南北两侧的中间位置。基准点与沉降点数据采集时,采用 Trimble Dini03 自动安平精密电子水准仪配以 LD -2 型条形码铟钢水准尺,按照二等水准的原则进行测绘作业; 沉降基准网点经 6月15 日、9 月10 日复测,点位最大变化量为0. 17mm,相对稳固,可以视为沉降观测基准点无变化。

  按照技术设计要求进行沉降观测工作,将周期性采集的沉降监测数据,经 COSA 系统平差之后,导入 Excel 表格,进行统计分析,因工程所在地为软土地区,施工中沉降总量相对明显。以时间作为横轴、以沉降总量作为纵轴,建立沉降总量 - 时间曲线图,可以直观的表现各个沉降观测点的沉降变形情况,对于发现异常沉降点位、分析施工中的变形特征具有重要意义,本工程中 6#楼的沉降总量-时间曲线图,如图 1 所示:

  以每期周期性沉降的差值为分子,以周期间的日期数为分母,求取沉降速率变换曲线,可客观反映楼体在各时期的沉降变化状态。自2013 年 4 月 8 日起至 10 月 17 日的 9 期沉降监测数据发现,建筑物施工期间的沉降大致分 3 个阶段,现以 A03 点为例,进行分析。第一阶段,初期随建筑物层高增加,地表负重荷载的迅速增加,建筑物监测点在一段时间内,沉降速率呈现略微加快的趋势,由 0. 06mm/d 变化至0. 12mm / d 附近,此后随土体压缩程度的增加,底部基础抗压性的增强,楼体沉降速率又缓慢减小至 0. 05mm/d 附近,但同一楼体的各沉降监测点沉降均匀,属施工期间的正常沉降; 第二阶段,随施工进行,随楼层不断增高,当混凝土加气块填充后,楼体沉降速率略微增大至 0. 07mm/d,通过监测发现,楼体沉降点沉降较为均匀; 第三阶段,楼体主封顶及混凝土加气块填充完成后,楼体沉降速率随时间延续呈现减小的趋势,而且沉降平缓,速率维持在 0. 01mm/d - 0. 04mm/d 之间,按照 JGJ8 -2007《建筑变形测量规范》对高层建筑物沉降速率的要求,该楼体建筑物正处于缓慢沉降并趋于稳定的良性状态,但伴随装饰期与竣工使用期间的荷载增加,必须加强后期沉降的持续监测工作,一般竣工后半年无明显沉降,可视为沉降稳定,并停止沉降观测工作。

  4 结语    在高层建筑物沉降监测中,为保证数据的精度与可靠性,要按照相对固定的施测原则,维持周期性数据间的精度统一,固定主测人员、固定仪器设备、固定观测路线,即“三定”原则,同时要注意施测时的前后视距基本相等,减小球气折光差与 i 角偏差的影响,避免施工震动对沉降观测的影响等; 在数据分析处理方面,充分利用沉降结果表、沉降量- 时间曲线图、沉降量三维模型来反映沉降情况,也可融入灰色系统理论模型、双曲线模型、神经网络模型等进行沉降量预测,科学指导建筑物的工程施工,确保安全。

  参考文献    [1]韩正,杜海霞,龙飞,等。 高层建筑沉降观测及其数据分析[J]. 城市勘测,2009( 1) : 108 -110.  [2]冯云德。 建筑物沉降观测技术方法探讨[J]. 北京测绘,2009( 4) : 88- 90.

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