建筑物沉降觀測(cè)的幾個(gè)問題

景建彬

隨著社會(huì)發(fā)展、科技進(jìn)步,各種大型、復(fù)雜的建筑物日益增多。由于它們大型、稀有、耗資巨大、效益高,因而,必須保證它們?cè)诎踩⒖煽康臓顟B(tài)下,無故障、高效能的運(yùn)行。但是,工程建筑的興修,不僅改變了地面原有的狀況,在土層內(nèi)部由于開挖,施加了一定的外力,從而破壞了原有的應(yīng)力平衡,在達(dá)到新的應(yīng)力平衡過程中,地基、周圍土層及建筑物本身產(chǎn)生下沉、位移、傾斜等變形是不可避免的。此外,“三下開采”,地震,爆炸,季節(jié)性、周圍性溫度和地下水位變化等,也會(huì)導(dǎo)致地表面移動(dòng)、建筑物變形。變形在一定限度內(nèi)是正常的,但超過了某限度就會(huì)影響建筑物的正常使用,嚴(yán)重時(shí)會(huì)危及建筑本身和人民生命財(cái)產(chǎn)安全。因而,通過對(duì)建筑物進(jìn)行變形觀測(cè),及時(shí)了解和監(jiān)視建筑變形狀況,為其安全、正常運(yùn)行提供信息。沉降觀測(cè)是變形觀測(cè)方法之一,是發(fā)現(xiàn)建筑物異常變形的重要手段。

1 沉降觀測(cè)精度指標(biāo)的確定

建筑物產(chǎn)生變形有其本身結(jié)構(gòu)、應(yīng)力作用方面的原因,也有工程地質(zhì)、水文地質(zhì)及使用過程不當(dāng)?shù)脑颉Ｒ蚨_定沉降觀測(cè)精度指標(biāo),是一個(gè)不易準(zhǔn)確回答的問題。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)這也作過多次討論,在1997年FIG第十三屆會(huì)議上,工程測(cè)量專家指出:“如果觀測(cè)目的是為了使變形值不超過某一允許而確定建筑物的安全,則其觀測(cè)中誤差應(yīng)小于允許變形的1/20～1/10,如果觀測(cè)目的是為了研究其變形過程,則其中誤差應(yīng)比這個(gè)數(shù)值小得多。”

1)沉降觀測(cè)精度指標(biāo)的確定與觀測(cè)目的有關(guān)。從目前變形觀測(cè)的目的來看有三個(gè):安全監(jiān)測(cè)、積累資料和科學(xué)實(shí)驗(yàn)。目前比較一致的看法:為積累資料而進(jìn)行的變形觀測(cè),其精度指標(biāo)可低一些,而另兩種目的精度指標(biāo)要高一些。2)沉降觀測(cè)精度指標(biāo)的確定與建筑物的允許變形值有關(guān)。建筑物的允許變形值與建筑的性質(zhì)、重要性、安全可靠有關(guān)。如江河大壩的允許值、粒子加速器的允許變形值、一般民用建筑物的允許值等是各不相同的,考慮到建筑物的安全性,設(shè)計(jì)人員總希望它變形允許值定小些,觀測(cè)精度定高些,但作為測(cè)量人員,則希望它精度定低些。一般而言,建筑物允許變形值應(yīng)是重要建筑物很小,一般建筑其次,次要建筑物可大些。其精度指標(biāo)從低到高排也應(yīng)是次要建筑物,一般建筑物,重要建筑物。3)沉降觀測(cè)精度指標(biāo)的確定要考慮需要與可能。需要也就是它需要怎樣的精度指標(biāo),這應(yīng)由設(shè)計(jì)、施工、測(cè)量等幾方面的人員共同商定;也就是在目前的技術(shù)、儀器設(shè)備條件下,可能達(dá)到的觀測(cè)精度。觀測(cè)精度指標(biāo)的確定就應(yīng)是需要與可能之間妥協(xié)的結(jié)果。

某建筑高30 m,基礎(chǔ)寬12 m,設(shè)計(jì)時(shí)允許傾斜度a=4‰,試確定建筑物安全時(shí),其沉降觀測(cè)精度要求為:

頂部允許偏移量:Δ=a,H=4‰×30=0.12 m=120 mm。

若取觀測(cè)誤差與允許變形值的1/20,則 m=1/20Δ=±6 mm。

由于傾斜是沉降和水平位移共同影響的結(jié)果,而沉降觀測(cè)相對(duì)水平位移觀測(cè)來說,可達(dá)到較高精度。取m沉=±2 mm,如果通過基礎(chǔ)的沉陷來監(jiān)測(cè)建筑物的傾斜,引下沉的觀測(cè)中誤差為:

2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的布設(shè)

監(jiān)測(cè)點(diǎn)位是工作的對(duì)象,也是確定建筑物變形狀況的依據(jù)。其點(diǎn)位的選擇原則:1)應(yīng)根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)、內(nèi)部應(yīng)力分布情況來確定點(diǎn)位,如框架結(jié)構(gòu)的柱基,新舊建筑物的連接處對(duì)稱建筑物的軸線上等。2)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)應(yīng)具有代表性,能全面反映沉降狀況。如建筑物的轉(zhuǎn)角處,縱橫墻交接處沿墻間隔一定距離等。3)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位應(yīng)便于作業(yè),安全和保護(hù)。

除了上述監(jiān)測(cè)點(diǎn)位外,包括有基準(zhǔn)點(diǎn)和工作點(diǎn)位布置(見圖1),其中基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)為3個(gè)以上,互相連接,并且布設(shè)在變形區(qū)外,工作點(diǎn)應(yīng)靠近建筑物,同時(shí)要方便作業(yè),保護(hù)和安全。

3 沉降觀測(cè)方法

3.1 施測(cè)要求

1)采用國產(chǎn)S1和N1007儀器及配套附件,儀器I角不大于10″。2)各項(xiàng)指標(biāo)及作業(yè)要求按國家二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)定進(jìn)行。

3.2 施測(cè)方法

1)水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)和國家水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)。2)監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)中,每期觀測(cè)站及后視點(diǎn)應(yīng)相對(duì)固定,在前后視距不等的情況下要進(jìn)行i角改正(H=-ΔS?I,其中,I為儀器檢定時(shí)i角;ΔS為前后視距差)。3)每周期觀測(cè)前應(yīng)檢測(cè)儀器。

3.3 水準(zhǔn)網(wǎng)平差計(jì)算

若水準(zhǔn)點(diǎn)在變形區(qū)外,用經(jīng)典平方差方法,否則采用秩虧自由平差,上機(jī)計(jì)算。

4 沉降觀測(cè)資料的分析和整理

1)在原始記錄和各種計(jì)算準(zhǔn)確無誤的前提下,列出高程表。2)在觀測(cè)值達(dá)到設(shè)計(jì)精度的前提下,進(jìn)行觀測(cè)值的相互對(duì)照和比較,分析觀測(cè)成果的規(guī)律性,查找有無不合規(guī)律的異常值,并對(duì)異常進(jìn)行分析,判斷其異常程度,原因及影響。

5 實(shí)例

某酒店(24層,高62 m)占地 0.85 hm2,在施工初期對(duì)地基埋設(shè)有40個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn),施工中(1993年3月～1995年12月)分別進(jìn)行了10次沉降觀測(cè)。

1)其測(cè)點(diǎn)站中誤差為±0.67 mm。2)沉降統(tǒng)計(jì)曲線見圖 2。

6 結(jié)語

1)沉降觀測(cè)的目的是通過沉降測(cè)點(diǎn)速度和沉降量來分析建筑物的變形狀況,因而,測(cè)站、儀器、工作人員應(yīng)固定好。

2)首次觀測(cè)是后續(xù)觀測(cè)的比較依據(jù),應(yīng)特別重視。

3)對(duì)同一建筑,若沉降量較大,其觀測(cè)精度可適當(dāng)放寬,觀測(cè)周期可短些;若沉降量小,其觀測(cè)精度可重些,觀測(cè)周期可長些。

4)在有爆炸、附近開挖、大的降雨、地震等特殊情況時(shí)要加密觀測(cè)次數(shù)。

[1] 中南工業(yè)大學(xué)測(cè)量教研室.地表和工程建筑物的變形觀測(cè)[Z].1984.

[2] 《城市測(cè)量手冊(cè)》編寫組.城市測(cè)量手冊(cè)[M].北京:建筑工業(yè)出版社,1995.

[3] 馬加坤.高層建筑物變形監(jiān)測(cè)及危險(xiǎn)問題討論[J].四川測(cè)繪,1992(5):103-104.

[4] 傅玉虎,許國鋒,陳立松.淺談紹興某高層商住樓建筑沉降觀測(cè)及分析[J].山西建筑,2008,34(11):117-119.