筏型基礎建筑滾動平移過程中建筑物變形監測數據分析

張聰

隨著近年以來我國城市國民經濟的快速健康發展,城市化工程建設工作進程不斷逐步推進加快,城市基礎工程建設的總投資規模也在逐漸不斷擴大。大型高層建筑采用筏型基礎建筑越來越多。同時由于其自身存在著許多不確定因素導致工程施工過程變得異常復雜多變且難度加大等諸多問題使得我們必須對這些影響質量的變形進行監測分析。

一、建筑物整體平移技術的背景

在促進城市的持續發展中無論是城市新城區的規劃建設改造還是城市舊城區的規劃改造,政府部門越來越高度重視促進城市的合理發展規劃與社會可持續發展。然而由于一些新的歷史文化原因,舊的歷史建筑與城市道路的建設規劃、新一代城市的建設發展相互有沖突,例如城市道路的路線延長、拓寬以及城中村的道路改造等這些原因致使有些可利用經濟價值的歷史建筑物以及一些有歷史紀念教育意義的歷史建筑物都會面臨拆除。所以,需要一項新的保護技術來解決這些多方面的矛盾沖突,保護各類歷史文化建筑可以節約資源,促進現代城市的合理健康有序發展。一些國內專家學者認為通過臨床試驗和科學理論分析研究最新提出的一種建筑物內部整體壓力平移控制技術為我們解決這些建筑沖突問題提供了更好的解決方案。建筑物內部整體樓層平移拆除技術很好的有效解決了建筑資源嚴重浪費、歷史遺留建筑物無法拆除等現實問題,并且大大節約了建設成本、加快了建設工期、減少了對廣大人民干部群眾日常生產生活的直接影響。

二、高層建筑物變形監測發展趨勢

由于變形監測的技術特殊性,每次大型建筑物的各種變形測量監測工作過程中不可能允許發生中斷,監測儀器技術要求也越來越高,而且各項變形監測數據既需要及時可靠又需要能實時準確采集,傳統的變形測量方法、測量分析設備和其他數據分析處理方法已經基本無法完全滿足當前的大型建筑物變形監測技術需求。監測技術由目前的從傳統的自動實現空間點、線自動跟蹤監測立體監控管理模式逐步向目前實現點、線、面面相緊密結合的自動三維空間立體自動跟蹤監測立體監控管理模式逐步優化轉變,由目前傳統的全人工智能三維跟蹤自動立體監測向全自動三維跟蹤立體監測監控模式逐步轉變。在建筑數據應力分析技術應用模型方面,各種數據分析應用模型的不斷創新引入,彌補了目前過于傳統的建筑應力測量數據分析模型,使得在檢測建筑物各個部分和在應力測量系數不斷變化鮮明的實際情況下其表現也變得清楚。

三、高層建筑物變形監測的意義

隨著近年我國國民經濟的持續飛速發展,土地資源成為國家稀缺資源,土地價格迅速大幅上漲,“地王”不斷創新出現。為逐步提高城市土地綜合利用率,建筑物的高度逐漸不斷上升,地標標志性高層結構建筑物更是如雨后春筍般地頻繁出現在我們的生活視野里。高層高的建筑物因內部荷載較大,高度較高,更容易出現受到外部環境因素等的影響,建筑物內部產生不均勻高度沉降的現象可能性也會加大。如果所有建筑物的不均勻沉降超過設計允許值,就可能會嚴重影響所有建筑物的正常使用,是以泛指可能引發自然災害,導致所有建筑物完全報廢,造成人民生命安全和公共財產損失。為了準確監測高層建筑物的安全使用性能,必須對各種高層建筑整體進行結構變形形態監測,以便及時準確掌握各種高層結構建筑物的整體形態結構變化,這對高層建筑物的安全性能監控工作具有重要指導意義。

四、實例研究

1.工程概況

由于本工程主體是沿某路向南北側進行延伸,需要將其主體建筑面積整體向西南側進行平移50m。該工程的基礎為樁基+筏板，主體為剪力墻結構。基于該監控系統利用建筑進行主體移動重量大、面積大、平移主體移動運行方向長等三大技術性能特點,對用于建筑進行平移主體移動運行過程的建筑主體移動沉降高度自動控制、變形觀測等諸多技術方面性能等都分別提出了更高的專業技術標準要求。

2.觀測布設方案

（1）重點進行觀測基準點和其他主要觀測目標點的整體綜合規劃布設。為大大提高兩個高程觀測點的測量準確性并且為了有效保證觀測工作方便,本道路觀測系統工程根據需要設計使用獨立兩個單向高程馬路觀測點的系統,分別在某一條街道的一側兩條單向馬路旁邊各布設一根電線桿和在馬路口的周邊和在街道兩側布設2個高程觀測點的基準點。首次往返基準點觀測系統是主要的應用，它也是進行往返二次基準點觀測的一種實現方式，對每個往返基準觀測點在天線閉合后的兩個環境下同時進行二次基準觀測,進而實現可以有效保證首次往返基準點點觀測所得數據的準確性和可靠性。觀測時,兩個觀測點首先要聯合組成一個觀測水準高度閉合試驗環,再與兩個觀測基準點聯合組成一個水準高度閉合試驗環,同時還要檢驗每個基準點的穩定運動情況。

（2）應當使用觀測儀器與工具觀測

建筑物的沉降變形觀測儀對工作的變形精度測量要求非常高,所以為了有效確保沉降觀測工作結果的測量精準性,通常這種情況下的測量誤差范圍應該遠小于沉降變形值的兩倍。為此,高層建筑室內變形濕度監測站的工作人員應該盡量使用一種s1或甚至s05級的精密變形水準儀,同時我們還要盡量使用一種受室外環境及室內溫差濕度變化因素影響小的高中低精度標準銦型鋁合金變形水準尺。每次精密高程微機平差點位計算程序觀測到的點位平差計算處理程序工作結束后,用戶的一臺精密高程微機二次平差點位計算自動處理程序按照目前最簡單而又經典的嚴密微機平差點位計算自動處理程序方法對其各點平差進行二次高程平差點位自動平差計算,求出每個不同精度平差點位觀測點的平差點位并在計算二次平差后程序即可分別得出二次精度高程和低差點位,即二次精度高程觀測點位平差計算處理程序按其中的二次平差點位自動計算程序誤差。最后依次進行填制《沉降觀測記錄表》。

3.變形觀測數據的處理與分析

（1）二維曲線數據分析曲線處理中的三維數據處理

本變形觀測成果監測自第1次變形觀測工作開始到第26次變形觀測全部完成，整理各個測點的觀測數據庫并繪制觀測成果圖，分析得到一條雙向的或單縱雙向的橫軸觀測曲線，曲線中所繪制的觀測變形沉降物在各個觀測站不同地點上的移動總體趨勢變化圖為觀測成果曲線。通過該典型沉降適應曲線我們不僅可以明顯性地看出在各典型監測點上的沉降總體情況沉降深度呈現出一種緩和性的持續下降或向上升變化趨勢，沉降深度適應整體情況逐漸發生變化，致使絕大多分參數點都不存在具有較大的沉降適應整體沉降變化情況發生變化的沉降數量，部分典型監測點還是有可能同時出現一些整體沈降沉陷或者整體反彈、抖動等整體沉降適應現象。

（2）圖是描述三角變形圖中縱向的或螺旋狀的三角形和曲線的一種方法

在對各種不同變形模型繪制分析數據基本線條曲線的不同變形模型繪制數據分析工作過程中，可得到一種比較典型化的能夠較好地地準確反映變形表現和給出各種不同變形模型繪制分析過程基本曲線特性的變形數據基本曲線。該一個螺旋三角曲線在其數學形狀上有點非常類似于一個螺旋微分數學變形方程理論中的一個螺旋微分函數螺線，故將其命名為螺旋微分函數三角曲線。該整體運動變化曲線的主要技術優點之處之一在于，它直接地地反映并準確給出了一個不同變形體系的長度同時變化的一個點在整體上的運動變化過程。當一個大型建筑物的一個沉降物在荷載的測量以一個漸進式的方向連續增加某一變形階段，沉降物在穩定變形過程中的荷載量便隨之不斷沿著方向逐漸加大，此時的一個沉降物在變形量的測量計算曲線將以較大的圓周旋轉運動角度向內側面的一個圓周旋轉方向進行收縮；在沿著一個建筑物的荷載計算曲線逐漸進入穩定沉降變形測量階段后，沉降物在穩定變形過程中的荷載量慢慢沿著方向逐漸減少，此時一個沉降物在變形荷載量的計算曲線沿著某一荷載量在固定的位點的一個圓周旋轉方向進行延伸。

（3）三維計算模型中的數據處理

為了使其能更直觀明了地準確顯示三維變形模型監測數據的表征特點，利用圖surfer三維變形模型對各種變形監測數據特征進行綜合處理分析是一種很好的實現方式。該軟件通過針對數據插值進行網格化后自動繪制的測區三維立體化的線框觀測模型，直觀展現了各類型觀測坐標點間的長度高程分布落差和觀測點位的高度分布變化情況。

五、結語

變形監測的最終主要目的也就是對可靠詳盡的建筑變形觀測數據資料進行綜合分析，判斷高層建筑物的變形安全性。因此，對于大量零亂的原始衛星觀測對象數據，必須先對其進行原始數據處理。通過平差優化處理，進一步精確削除偶然誤差，剔除系統誤差。對優化處理后的測量數據可以進行定量分析，判斷大型建筑物內部是否可能發生持續變形，建立了引起持續變形與建筑時間、質量、風速、日照等各種因素之間的平衡關系，以利于采取適當的控制措施有效控制大型建筑物的持續變形及其發展。