浅谈建筑物沉降观测实践中的一点体会

2022-09-12

广东省珠海市的软土主要为滨海相软土。滨海相软土主要分布于滨海平原海湾地段, 为近代海退所形成的浅海堆积, 分布范围广, 厚度大。主要见于全新统灯笼沙组地层中, 局部见于全新统横栏组地层中。多裸露地表或伏于填土之下, 呈单层-多层结构, 以灰黑色淤泥、淤泥质土为主, 间夹薄层粘土或粉细砂、淤泥质砂。厚0.57m～43.82m, 一般8m～30m, 具有近山薄、近海厚的规律。分布范围和厚度以珠海西区 (珠海大桥以西, 包括三灶、红旗、小林、平沙、南水、高栏、斗门) 和横琴的滨海相软土最为突出。就因为珠海市西区有大片的软土地基, 所以沉降观测在珠海市已建好的建筑物、建设中的建筑物、建筑物的基坑施工中都广泛应用。

1 建筑物沉降的因素

土体由土颗粒和颗粒之间的孔隙组成, 具有可压缩性。在自然状态下的土经开挖后, 其体积因松散而增加。施工中经回填压实, 仍不能恢复成原来的体积。随着建筑物的施工, 上部荷载增加, 地基土慢慢受压, 导致地基土压缩变形引起了建筑物的沉降。其实, 引起建筑物沉降的因素还有很多, 它与建设场地的地形、地貌、地基岩性特征及建筑物本身有关, 这一般也可以分为内部因素和外部因素。

1.1 内部因素引起的变形

合理变形:建筑物自身的构筑形态造成荷载分布不均衡使建筑物发生变形, 这种变形一般小于允许变形值, 随着时间的推移而趋于稳定。

施工误差变形:由于施工误差而造成荷载分布和预计分布不符, 从而造成建筑物变形, 这种变形对局部来讲一般很小, 但考虑从下部到上部的累积变形间的相互影响时, 它是建筑物达到危险变形的一个重要因素。

1.2 外部因素引起的变形

地基变形:由于建筑物的重量, 使基础下的地基土被压实, 引起建筑物沉降。

其余因素引起的变形:由于场地的地质构造不均匀, 季节性的温度和地下水的变化引起以及风荷载引起的变形等。

2 沉降观测方法

沉降观测就是用仪器定期地测出观测点的高程, 利用两次测量的高程之差计算出沉降量。一般沉降观测的基本方法有:

(1) 首先必须建立沉降观测测网, 布设闭合环、结点工附合水准路线等形式。

(2) 沉降观测采用环形闭合法或往返闭合进行控制。

3 对沉降观测测量仪器的精度要求

3.1 所使用的仪器必须有产品合格证、定期的年检报告和检定证书

3.2 智能全站仪精度要求

智能全站仪测角精度;测距精度X:有棱镜X:X≤2〞;测距精度X:无棱镜X≤3mm+2ppmD。

3.3 精密数字水准仪精度要求

精密数字水准仪精度X:-0.3mm/k m≤X≤+0.3mm/km (铟钢尺) 用于控制点的高程引测、复验控制标高、沉降观测基准引测、沉降观降。

精密数字水准仪精度X:-0.9 m m/k m≤X+0.9 mm/km (铟钢尺) 用于重要部位的校核纠错、变形监测、校核。

3.4 GPS接收机精度要求

GPS接收机精密度X:静态平面X≤5 m m/k m+0.5 p p m D, 用于上部高层部位轴线投测的校核。

GPS接收机精度X:动态平面X≤5 m m/k m+0.5ppmD, 用于实时监测, 高层重要部位的校核纠错、变形监测、校核。

4 水准基点及沉降观测点的布设

4.1 水准基点的布设

水准基点一般埋设在变形范围以外便于长期保存的稳定位置, 即埋设在基岩上或原状土层中, 冰冻地区的水准点还必须埋设在冻土深度线以下0.5 m。工作基点可埋设在变形建筑物附近便于引测的地方, 也可利用便于联测的观测点。每一测区的水准基点连同工作基点不得少于3个。建筑区内点位与邻近建筑物的距离应大于建筑物基础最大宽度的两倍, 标石埋深应大于邻近建筑物基础的深度。各类水准点应避开交通干道、地下管线、仓库堆栈、水源地、河岸、松软填土、滑坡地段、机器振动区以及其他能使标石、标志易遭腐蚀破坏的地点。

4.2 沉降观测点的布设

沉降观测点的布设, 应能够全面地反映建 (构) 筑物及地基变形特征, 并顾及地质情况。

5 沉降观测的周期及频率

沉降观测的时间和次数, 应根据工程性质、工程进度、地基土质情况及基础荷载增加情况决定沉降观测的周期及频率, 一般高层建筑施工期间的沉降观测周期, 应每增加1～2层观测一次;建筑物封顶后, 应每3个月观测一次, 观测持续一年。如果最后两个周期的平均沉降速度小于0.01mm/d-0.04mm/d时, 可认为已进入稳定阶段, 即可终止观测。否则, 应继续每3个月观测一次, 直至建筑物稳定为止。

6 沉降观测成果整理

6.1 沉降观测资料的提供

应根据实际工程需要, 再要提供以下资料: (1) 沉降量成果表; (2) 建筑物或场地平面图上各观测点、基准点的分布图; (3) 时间-沉降量-荷载的关系曲线图; (4) 沉降观测分析报告。

6.2 资料处理

资料处理主要是分析原始实测资料的可靠性与消除实测值的误差。每次观测后都要检查记录、计算是否正确, 精度是否精确, 误差分配是否合理, 然后根据观测的高程计算相邻两次观测之间的沉降量, 填入沉降观测成果表中, 绘制出每一观测点的时间与沉降量、时间与荷载的关系曲线及沉降点布置图、沉降曲线图等。沉降量与时间关系曲线很重要, 要通过对它的分析来选择合适的变形模型。

6.3 安全性分析

其主要功能是对修正后的观测值找出变形规律, 进而利用这一规律对建筑物的变形原因做出解释并发出变形预报, 初步判断并对建筑物变形异常值发出警报, 即对建筑物的安全做出判断。

6.4 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。

7 结语

沉降观测是一项很严肃的工作, 其观测耗时长, 精度要求高, 又是一项艰巨而又细致的基础性工作。为了建筑物的施工安全, 必须对建筑物沉降引起高度重视, 做好这些建筑物的沉降观测工作, 及时地指导施工, 配合有关人员确保建筑物的运营安全, 是测量人员义不容辞的责任。在施工的同时, 也需按照工程测量规范, 只有这样, 才能使得观测过程顺利有序, 观测成果稳定精确有效。

摘要：本文在结合作业实践, 对珠海建筑物的沉降原因、沉降观测等级及精度确定、沉降观测基准网点及沉降观测点布设、沉降观测方法、沉降观测、对沉降观测测量仪器的精度要求和其周期和频率进行了浅析, 从而总结了沉降观测成果的整理内容, 以及在整个沉降观测中, 只要我们观测人员相互配合, 工作协调一致, 步步校核, 必将使得观测过程顺利有序, 观测成果稳定精确有效。

关键词：沉降观测,测量仪器,观测点,观测周期,安全性