鄭東新區(qū)森林公園家屬樓沉降監(jiān)測(cè)及穩(wěn)定性分析

金世欣 劉海寬

摘 要：為了避免建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生過(guò)大沉降，施工過(guò)程中需要對(duì)鄰近建筑物、構(gòu)筑物、地下管線(xiàn)和道路等進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，以掌握結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀態(tài)。本文以鄭東新區(qū)森林公園家屬樓的沉降監(jiān)測(cè)為工程背景，介紹了監(jiān)測(cè)實(shí)施方案，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判別了建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀況，供同類(lèi)工程沉監(jiān)測(cè)進(jìn)行參考。

關(guān)鍵詞：建筑結(jié)構(gòu);沉降監(jiān)測(cè);監(jiān)測(cè)精度

中圖分類(lèi)號(hào)：TU433文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）07-0075-03

Settlement Monitoring and Stability Analysis of Family Building in the Forest Park of Zhengdong New District

JIN Shixin1 LIU Haikuan2

（1.Henan Zhengda Engineering Inspection Consulting Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450001;2.Henan Transportation Research Institute Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450015）

Abstract： In order to avoid the occurrence of excessive settlement of the building structure， it is necessary to monitor the settlement of nearby buildings， structures， underground pipelines and roads during the construction process in order to grasp the stable state of the structure. Taking the settlement monitoring of the family building of the Forest Park in Zhengdong New District as the engineering background， this paper introduced the monitoring implementation plan， and analyzed the monitoring data to determine the stability of the building structure for reference for similar projects.

Keywords： building structure;settlement monitoring;monitoring accuracy

建筑結(jié)構(gòu)的沉降是指結(jié)構(gòu)受到地表區(qū)域沉降、自身重力、結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力釋放、結(jié)構(gòu)間相互作用等自然和人為因素影響產(chǎn)生的相對(duì)地面或其他結(jié)構(gòu)的差異沉降變形[1]。在工程建設(shè)施工過(guò)程中，難免會(huì)遇到建筑或構(gòu)筑物沉降帶來(lái)的問(wèn)題，發(fā)生較大沉降時(shí)，會(huì)造成施工停工和巨大經(jīng)濟(jì)損失。為了避免建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生過(guò)大沉降，在施工過(guò)程中一般需要對(duì)鄰近建筑物、構(gòu)筑物、地下管線(xiàn)和道路等進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)[2]。沉降監(jiān)測(cè)根據(jù)實(shí)測(cè)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)方法對(duì)沉降速率、總沉降量及工后沉降值進(jìn)行計(jì)算分析，確保工程結(jié)構(gòu)沉降得到有效的控制。通過(guò)監(jiān)測(cè)可以掌握沉降狀況，必要時(shí)可采取對(duì)應(yīng)措施，控制沉降的發(fā)展，保證結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量和周邊工程結(jié)構(gòu)的安全。本文以鄭東新區(qū)森林公園家屬樓的沉降監(jiān)測(cè)為工程背景，介紹了監(jiān)測(cè)實(shí)施方案，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，判別了建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定狀況，供同類(lèi)工程沉監(jiān)測(cè)進(jìn)行參考。

1 工程概況

鄭州市森林公園家屬樓位于中州大道與北三環(huán)交叉口東北處，為5層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，建筑物北側(cè)和東側(cè)因建筑垃圾和填土臨近家屬樓堆積，可能導(dǎo)致建筑物沉降。森林公園家屬樓及周邊堆土如圖1所示。2015年3月24日，研究者到現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查踏勘發(fā)現(xiàn)，家屬樓東側(cè)堆土已高出原地面約8 m，堆土坡腳已延伸至家屬樓東側(cè)圍墻，家屬樓北側(cè)堆土高約7 m，堆土坡腳距家屬樓外側(cè)圍墻最近處約10 m。若現(xiàn)場(chǎng)繼續(xù)靠近家屬樓堆載，勢(shì)必造成家屬樓沉降。為掌握堆土對(duì)家屬樓地基和基礎(chǔ)沉降的影響，需要對(duì)家屬樓進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，并將觀測(cè)數(shù)據(jù)反映給項(xiàng)目建設(shè)有關(guān)單位，為建筑物安全提供及時(shí)準(zhǔn)確的信息化數(shù)據(jù)。

2 沉降監(jiān)測(cè)實(shí)施方案

2.1 沉降觀測(cè)點(diǎn)的布置

觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)是沉降觀測(cè)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。在沉降觀測(cè)過(guò)程中，數(shù)據(jù)獲取的精度固然重要，觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)也應(yīng)科學(xué)合理。沉降觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)依據(jù)建筑物的形狀、結(jié)構(gòu)、地質(zhì)條件等因素綜合考慮，布設(shè)在最能敏感反映建筑物沉降變化的位置。建筑物上設(shè)置的沉降觀測(cè)點(diǎn)一般縱橫向?qū)ΨQ(chēng)，相鄰點(diǎn)之間的間距以15～30 m為宜，均勻地分布在建筑物的周?chē)退慕?、差異沉降量大的位置、地質(zhì)條件有明顯不同的區(qū)段以及沉降裂縫的兩側(cè)。埋設(shè)的沉降觀測(cè)點(diǎn)要符合各施工階段的觀測(cè)要求，特別要考慮到裝修裝飾階段因墻或柱飾面施工而破壞或掩蓋住觀測(cè)點(diǎn)。

觀測(cè)點(diǎn)一般直接埋設(shè)在要測(cè)定的沉降變形體上，且點(diǎn)位應(yīng)位于能反映沉降變形體沉降變形的特征部位，不但要求設(shè)置牢固，便于觀測(cè)，而且要求形式美觀，結(jié)構(gòu)合理[3]。對(duì)于鄭州市森林公園家屬樓，現(xiàn)場(chǎng)堆土主要集中在家屬樓圍墻北側(cè)和東北側(cè)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在圍墻外側(cè)布設(shè)了4個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距為16 m。沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖2所示。

沉降監(jiān)測(cè)采用獨(dú)立高程系統(tǒng)，該項(xiàng)目共布設(shè)3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，構(gòu)成監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)全部布設(shè)在遠(yuǎn)離堆土影響區(qū)域以外穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)物上。基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)完成后，對(duì)高程基準(zhǔn)網(wǎng)經(jīng)過(guò)多次復(fù)測(cè)，確認(rèn)高程基準(zhǔn)點(diǎn)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)方可使用，并定期對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定情況進(jìn)行校核。在基準(zhǔn)點(diǎn)與沉降觀測(cè)點(diǎn)之間建立固定的觀測(cè)路線(xiàn)，并在架設(shè)儀器站點(diǎn)與轉(zhuǎn)點(diǎn)處做好標(biāo)記樁，保證后續(xù)觀測(cè)均沿統(tǒng)一路線(xiàn)，以減小觀測(cè)誤差的影響[4]。

2.2 監(jiān)測(cè)精度與儀器設(shè)備

沉降監(jiān)測(cè)的測(cè)量精度一般根據(jù)工程項(xiàng)目特點(diǎn)、監(jiān)測(cè)內(nèi)容和規(guī)范要求確定。根據(jù)《工程測(cè)量規(guī)范》（GB 50026—2007）[5]的有關(guān)規(guī)定，對(duì)本項(xiàng)目沉降變形測(cè)量按二等執(zhí)行，其精度按表1的要求確定。

選擇測(cè)量?jī)x器時(shí)，并不是測(cè)量精度越高越好，而在于測(cè)量?jī)x器的檢測(cè)范圍應(yīng)與目的相符，而且必須滿(mǎn)足操作方便、測(cè)量迅速和費(fèi)用經(jīng)濟(jì)的要求。因此，必須選擇與測(cè)量?jī)?nèi)容和要求精度相符的測(cè)量?jī)x器，同時(shí)還要考慮現(xiàn)場(chǎng)使用環(huán)境和條件。目前，在工程高精度測(cè)量中，電子水準(zhǔn)儀已普遍使用。電子水準(zhǔn)儀又稱(chēng)數(shù)字水準(zhǔn)儀，是以自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀為基礎(chǔ)，在望遠(yuǎn)鏡光路中增加了分光鏡和讀數(shù)器，并采用條碼標(biāo)尺和圖像處理電子系統(tǒng)構(gòu)成的光機(jī)電測(cè)一體化的高科技產(chǎn)品。電子水準(zhǔn)儀采用條碼標(biāo)尺，其讀數(shù)采用自動(dòng)電子讀數(shù)，即利用儀器里的十字絲瞄準(zhǔn)的電子照相機(jī)，當(dāng)按下測(cè)量鍵時(shí)，儀器就會(huì)把瞄準(zhǔn)并調(diào)焦好的尺子上的條碼圖片來(lái)一個(gè)快照，然后把它與儀器內(nèi)存中的同樣的尺子條碼圖片進(jìn)行比較和計(jì)算。這樣，尺子的讀數(shù)就可以被計(jì)算出來(lái)并且保存在儀器內(nèi)存中。

本項(xiàng)目變形測(cè)量按二等要求執(zhí)行，對(duì)測(cè)量精度要求較高，采用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)。本項(xiàng)目選用徠卡DNA03高精度電子水準(zhǔn)儀（見(jiàn)圖3）并配合銦鋼尺進(jìn)行沉降觀測(cè)。與普通水準(zhǔn)儀相比，電子水準(zhǔn)儀具有以下優(yōu)點(diǎn)。

①讀數(shù)客觀。不存在誤記問(wèn)題，沒(méi)有人為讀數(shù)誤差。

②精度高。視線(xiàn)高和視距讀數(shù)都是采用大量條碼分劃圖像經(jīng)處理后取平均得出來(lái)的，因此削弱了標(biāo)尺分劃誤差的影響;具有進(jìn)行多次讀數(shù)取平均的功能，可以削弱外界條件的影響。

③測(cè)量速度快、效率高。由于省去了報(bào)數(shù)、聽(tīng)記、現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算的時(shí)間，減少了人為出錯(cuò)的重測(cè)數(shù)量，測(cè)量時(shí)間與傳統(tǒng)儀器相比可以節(jié)省1/3左右;使用中只需要調(diào)焦和按鍵就可以自動(dòng)讀數(shù)，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。

3 沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

觀測(cè)完成后，對(duì)數(shù)據(jù)的處理至關(guān)重要，因?yàn)閿?shù)據(jù)分析結(jié)果是衡量建筑物是否安全的重要指標(biāo)。數(shù)據(jù)處理分析是一個(gè)煩瑣的過(guò)程，處理不慎將會(huì)導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)誤，直接影響分析結(jié)論。為減少隨機(jī)誤差，做到測(cè)量、采集數(shù)據(jù)專(zhuān)人專(zhuān)項(xiàng)負(fù)責(zé)，外業(yè)觀測(cè)值和記事項(xiàng)目應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)直接記錄于觀測(cè)記錄表中。對(duì)于手工記錄資料，要保存好原始記錄表;對(duì)于智能式記錄器，要及時(shí)將測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入電腦，以防丟失。觀測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)分析原因，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行重測(cè)。應(yīng)對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)整理分析，繪制變形曲線(xiàn)，根據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行綜合判斷。

2015年3月24日進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)踏勘后，完成了觀測(cè)點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)的布置。2015年3月26日在確定基準(zhǔn)點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)穩(wěn)固后，進(jìn)行了第一次初始測(cè)量，截至2015年4月21日，累計(jì)進(jìn)行了12次測(cè)量。對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，結(jié)果如表2所示。

根據(jù)測(cè)點(diǎn)各次累計(jì)沉降值，繪制測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降曲線(xiàn)，如圖4所示。由圖4可知，在堆載早期，監(jiān)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)較明顯的沉降，其中測(cè)點(diǎn)4監(jiān)測(cè)到的最大沉降值為-2.4 mm，未超過(guò)預(yù)先設(shè)定的沉降預(yù)警值-10 mm[6]。考慮到繼續(xù)堆土?xí)疬M(jìn)一步沉降，建議暫停堆土并對(duì)建筑進(jìn)行持續(xù)沉降觀測(cè)，以免造成進(jìn)一步的影響。截至2015年4月21日共進(jìn)行了12次觀測(cè)，2015年4月8日至2015年4月21日3期觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，測(cè)點(diǎn)沉降基本趨于穩(wěn)定，地基和基礎(chǔ)未發(fā)生過(guò)大沉降，家屬樓主體結(jié)構(gòu)安全。

4 結(jié)語(yǔ)

沉降觀測(cè)的目的是及時(shí)發(fā)現(xiàn)建筑物或構(gòu)筑物的不正常沉降、不均勻沉降，以便能及時(shí)采取措施，防止結(jié)構(gòu)損壞。在沉降變形觀測(cè)中，水準(zhǔn)測(cè)量是最常用的方法。目前，數(shù)字水準(zhǔn)儀和條碼式水準(zhǔn)標(biāo)尺已經(jīng)普遍應(yīng)用于水準(zhǔn)測(cè)量作業(yè)中，測(cè)量精度大幅提高。本文以鄭東新區(qū)森林公園家屬院沉降觀測(cè)為工程背景，采用高精度電子水準(zhǔn)儀和銦鋼尺，在建筑周邊堆土施工過(guò)程中對(duì)其沉降進(jìn)行觀測(cè)，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，堆土早期，地基發(fā)生明顯沉降，在堆土停止后，持續(xù)觀測(cè)顯示，測(cè)點(diǎn)最大沉降量未超預(yù)警值，建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)安全。

參考文獻(xiàn)：

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