鋼筋混凝土水池沉降監測及數據分析

楊兆敬，朱小寧

(中石化中原建設工程有限公司，河南 濮陽 457001)

1 引 言

隨著我國社會的快速發展和國民經濟水平的提高，人們的環保意識也在不斷增強，市政污水處理池和工業企業的大型儲水池的建設也變得頻繁起來。為了保證水池使用過程中的基本功能和結構安全，在水池結構混凝土已達到設計強度等級后進行蓄水試驗是十分必要的。然而，由于水池基底地質狀況和池體結構自身及試驗用水的重力作用，在蓄水試驗過程中必然出現不同程度的沉降現象，特別是位于填挖交界區域的大型鋼筋混凝土水池，其出現大面積不均勻沉降的可能性更大，如不及時發現并采取切實有效的處理措施，將會發生安全生產事故和重大經濟損失。

2 工程概況

普光氣田天然氣凈化廠循環水應急池位于普光氣田天然氣凈化廠一臺地的填挖交界區域，地質狀況復雜。水池平面尺寸110 m×50 m，深6 m(泵區深6.5 m)，設計有效容積30 000 m3，主要用于廠內緊急情況下循環水的應急排放。池體結構為鋼筋混凝土，設有一縱五橫6 條沉降縫，池體混凝土強度等級為C30、抗滲等級為S6，基礎采用C15 毛石混凝土換填，換填深度為3 m。

3 沉降監測網的布設與施測

3.1 沉降監測網的布設

為了保證水池蓄水試驗過程中，池體沉降監測的順利進行，需在水池周邊布設一個獨立沉降監測網。沉降監測網布設過程中，考慮到新建沉降監測網基準點自身穩固需要一定的時間跨度和本地區常年多雨的氣候條件限制，在沉降監測網基準點布設時不再重新埋設基準點，而是利用距離水池100 m以外的3 個廠內原有的、且經過施工期間多次觀測精度可靠的控制點作為本工程水池沉降觀測的基準點［1］。

為便于后期對池體進行沉降監測和能夠反映出池體的準確沉降情況，沉降觀測點設在最能反映池體沉降的沉降縫兩側及轉角處［2］。在池底板混凝土澆筑時預先埋設沉降監測點，沉降監測點埋設位置為距池壁外側約50 cm的底板上，沉降監測點分布原則為每條沉降縫兩側及轉角處各埋設1 個，共計28 個。監測點點位分布如圖1 所示。

圖1 監測點點位分布圖

3.2 儀器選擇與施測

為了保證水池沉降觀測數據的準確有效，為水池蓄水試驗過程中池體結構安全提供參考依據以及為3個基準點賦予新的獨立高程數值。蓄水試驗前使用蘇州一光EL302A 電子水準儀對沉降監測網內的3 個基準點，分別按照閉合水準路線和附合水準路線進行多次二等水準測量，其偶然中誤差M△和全中誤差MW均小于0.8 mm，完全符合二等水準測量的精度要求。

EL302A 電子水準儀主要技術參數［3］表1

4 沉降監測

4.1 確定觀測次數

為了取得水池沉降監測的參照數據，水池充水前應進行一次與沉降監測精度(二等)相同的水準測量，以測得的各監測點高程數據為基準，計算蓄水試驗期間各監測點的沉降量。同時，為了保證水池蓄水試驗過程中池體結構安全，避免因水池充水速度過快導致池體失穩垮塌，水池蓄水試驗過程中應緩慢充水。每2 m高度或每次充水觀測一次，發生不均勻沉降時應停止充水，并增加觀測次數，直至穩定后再繼續充水;水池蓄水達到設計高度后，觀測一次，24 h后觀測一次，連續觀測3 d，以后每15 d觀測一次，直至沉降穩定;放水前后再各觀測一次［4］。

4.2 沉降監測

本工程沉降監測的測量儀器使用蘇州一光EL302A 電子水準儀。測量時除了轉角點外，均采用間視法進行觀測。但是，最長視線長度不得大于50 m，最短視線長度不得小于3 m，最低視線高度不得低于0.6 m［5］;觀測讀數應精確到0.01 mm，從而達到保證測量精度的目的，以保證沉降監測數據的有效性。

5 數據分析

5.1 數據處理數學模型

為了保證沉降監測數據計算的準確無誤，在數據計算時利用Excel 表格進行［6］。同時，為了充分體現各監測點的沉降變化和不均勻沉降程度，首先用充水后的每次觀測的各監測點的高程與蓄水試驗前測得的相應點的高程進行計算比較，以取得各監測點的沉降量。計算公式如下:

式中:Si前為蓄水試驗前測得的點i 的高程;Si后為充水后的每次觀測的點i 的高程，Si為點i 充水以后相對蓄水試驗前的沉降量。

沉降速度計算可參照相關規范和公式，由于本工程水池的沉降在第3 次充水后的第3 天(3月27日)后已基本穩定，所以這里不再贅述該水池的沉降速度計算和數據處理等。

5.2 數據處理結果與分析

根據每次觀測的各監測點的高程，通過以上數學模型可以計算得出:各監測點的沉降量，如表2 所示。

各監測點沉降量(單位/mm) 表2

續表2

若在沉降監測中發現建筑物有較大不均勻沉降時，需根據沉降量計算基礎的傾斜度。因本工程沉降監測過程中未發現較大不均勻沉降現象，這里不再贅述。其計算方法可參照《建筑變形測量規范》(JGJ 8－2007)中有關沉降觀測的內容。

通過表2 中的相關數據可以清晰看出，在蓄水試驗過程中各監測點均有不同程度的沉降，試驗前期沉降量較大，隨著試驗的進行逐漸減小、趨于穩定，雖然沉降量的大小各異，但基本趨于均勻;總體來看，位于填方區的東南方向的沉降量大于位于挖方區的西北區域，但未出現較大的不均勻沉降現象;某些測點略有回升，也可能是由于測量過程中的誤差造成的。另外，在蓄水試驗完成水池內試驗用水全部排出后，各監測點均出現了一定程度的回升現象，其可能是因為水池基底土體受到的荷載卸載后，在基底應力場平衡的影響下，基底出現了回彈現象所致。

6 結 論

由于各種因素的共同作用，建筑物的沉降是必然的，而且不均勻沉降是絕對的，均勻沉降是相對的;通過對本工程沉降監測數據的分析，可以發現在本次觀測的周期內，池體結構未出現較為明顯的不均勻沉降以及較大的沉降變形。由此可以推斷，本工程基礎及主體結構比較穩定，符合相關規范要求。

［1］徐炳前．電子水準儀在沉降觀測中的應用［J］．廣東科技，2011(14):88．

［2］張興德．高層建筑沉降觀測技術及數據處理［J］．安徽建筑，2008(5):165～166．

［3］數字鍵電子水準儀EL300 系列使用說明書［Z］．

［4］SH/T 3535－2012．石油化工混凝土水池工程施工及驗收規范［S］．

［5］JBJ82007．建筑變形測量規范［S］．

［6］李紅，張鳳姑，徐洪．基于Excel 沉降觀測內業計算與異常數據處理［J］．福建建筑，2010(3):124～125．