高大建筑物的沉降观测

更新时间:2024-03-21 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:27623 浏览:129667

摘 要:随着建筑物的增高和荷载的增加,在地基基础和上部结构的共同作用下,建筑物将发生匀沉降.本论文采用精密水准测量的方法测定布设于高大建筑物上观测点的高程变化来监测建筑物的沉降情况在周期性的监测过程中观测点下沉量较大或者不均匀沉降.

关 键 词:高大建筑沉降观测水准测量

1.引言

在当今社会的不断发展中,土地资源与人口增长之间的矛盾日渐显现,为合理利用有限的地面资源,楼房建设正向空间发展,高层及超高层建筑物越来越多,高层建筑物像雨后春笋般地涌现,建筑物的沉降观测越来越受到人们的重视和关注.沉降观测已经关系到人们的生活和安全,同时也是建筑物施工必不可少的环节.

2.高大建筑物沉降的因素

高大建筑物沉降的因素很多,建设场地的地形、地貌、地基岩性特征都可能影响建筑物的沉降,总的来说可以分为内部因素和外部因素.

(1)内部因素引起的变形:

①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,这种变形对建筑物是不会造成较大危害的.

②施工误差变形:由于施工误差而造在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整体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.

(2)外部因素引起的变形:

①基础变形:由于建筑物的重量,使基础上的土壤被压实,引起建筑物沉降.

②其它因素引起的变形:由于基础的地质构造不均匀,季节性和周期性的温度和地下水的变化引起以及受风力引起的摆动等.

3.沉降观测的精度要求及分析

水准点是作为比较观测点沉降量的依据,因此要求必须以永久性水准点为根据来精确测定.测定应往返进行观测,并检查有无变动.对重要厂房、高层建筑物重要设备基础的观测,要能反映出1―2mm的沉降量.因此,必须以S1以上的精密水准仪与精密水准尺进行观测,其闭合差不得超过±mm(n为测站数),观测应在目标清晰、稳定的时间段进行.

沉降水准网的观测可以分段进行,每段往返高差不符值不得超过M限等于±4M(M为所采用水准测量等级每千米的高差中数的偶然中误差,L是测段长度,以公里计).采用附合或者闭合线路水准测量,其闭合差不得超过M限等于±2MW(MW为所采用的水准测量每公里高差中数的权中误差,L是附合或闭合线路的长度,以公里计).

沉降观测的精度,要根据具体建筑物预计的允许变形值的大小与进行观测的目的来定.国际测量工作者联合会规定:如果观测的目的是为了确保建筑物的安全,其观测中误差应小于允许变形值的1/10―1/20;如果观测的目的是为了精度高,那就要尽量的提高观测精度.下面是估算一座建筑物的沉降监测精度的例子:

西安某酒店是28层楼,两沉降点的距离L等于8m,其差异沉降最大容许值A等于(1/2000)L,其沉降中误差为:

A等于×8×105等于16mm

取1/10为沉降观测的容许误差:f等于A/10等于1.6mm

由于差异沉降可以直接由亮点高差求得,所以取两倍中误差为容许误差,则沉降观测中误差:

M沉等于f等于±0.8mm

4.沉降观测

(1)建立水准控制网

沉降观测点应布设在能全面反映建筑物地基变形特征的点位,一般布设在建筑物的四角、在转角及沿外墙每10―15米处;高低层建筑物、新旧建筑物、不同地质条件、不同荷载分布、不同基础类型、不同基础埋深、不同上部结构、沉降缝和建筑物裂缝处的两侧;建筑物宽度大于或等于15米,或宽度小于15米但地质条件复杂的建筑物的内纵墙处,以及框架、框剪、框筒、筒中筒结构体系的楼、电梯井和中心筒处;筏基、箱基的四角和中部位置处;多层砌体房屋,纵墙间距6―10米横墙对应墙端处;框架结构可能产生较大不均匀沉降的相邻柱基处;高层建筑横向和纵向两个方向对应尽端处.各种建筑物沿四周或基础轴线的对称位置上布点,数量不少于4个测点.观测点的布设是沉降观测工作中一个很重要的环节,它直接影响观测数据能否真实地反映出建筑物的整体沉降趋势及沉降特点.


基准点的布设,建筑工程沉降观测的期限一般较长,例如对于软土地基上的建筑工程,其沉降观测的期限约为10年,因此基准点的长久稳固不动是十分重要的.为了保证沉降观测工作的长期连续性,设置在工地附近的基准点只能作为工作基点,且必须与市内较近的水准点进行联测,从而得到沉降观测点在国家统一高程系统中的高程值.这样,即使工作基点和与之联测的基准点都遭破坏,也仍可用市内国家统一高程系统中的其他基准点恢复.测的基准点都遭破坏,也仍可用市内国家统一高程.

观测点体系,根据整个工程地理面貌和布局、现场的环境条件,制订测量网路原则建立水准控制网.水准控制网中的观测点的数目和位置,应能全面正确反映建筑物沉降的情况.一般来说,在民用建筑中,是沿房屋的周围每隔6―12m设立一点.另外,在房屋转角及沉降缝两侧也应布设观测点.当房屋宽度大于15m时,还应在房屋内部纵轴线上和楼梯间布置观测点.在工业厂房中,除承重墙及厂房转角处设立观测点外,在最容易沉降变形的地方,如设备基础、柱子基础、伸缩缝两旁、基础形式改变处、地质条件改变处等也应设立观测点.高大圆形烟囱、水塔等,可在其周围或轴线上布置观测点.固定的观测点应是完整固定的观测路线,并在架设仪器站点与转点处作好标记桩,保证主次观测均沿统一路线.

(2)观测时间、周期

沉降观测时间和周期是正确反映建筑物的沉降变形规律.建筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件,特别是首次观测得出的原始数据将贯穿整个工程.因此,必须按时、按周期进行,否则沉降观测得不到原始数据,从而使整个观测得不到完整的观测结果.其他各阶段的复测,根据工程进展情况必须定时进行,不得漏测或补测,只有这样,才能得到准确的沉降情况或规律.

表1沉降量、沉降点密度与复测周期关系表

(3)沉降观测

沉降观测实质是根据水准点用精密水准仪定期进行水准测量[1-6],测出建筑物上观测点的高程,从而计算其下沉量.高大建筑物的沉降观测应用二等水准测量就能满足测量的精度.观测应在成像清晰、稳定的时间内进行,同时应尽量在不转站的情况下测出各观测点的高程,以便保证精度.前后视观测最好用同一根水准尺,水准尺离仪器的距离不应超过50m,并用皮尺丈量,使之大致相等.测完观测点后,必须再次后视水准尺,先后两次后视读数之差不应超过±1mm.对一般厂房的基础或构筑物,同一后视点先后两次后视读数之差不应超过±2mm.根据编制的工程施测方案及确定的观测周期,首次观测应在观测点安稳固后及时进行.一般高层建筑物有一或数层地下结构,首次观测应自基础开始,在基础的纵横轴线上(基础局边)按设计好的位置埋设沉降观测点(临时的),等临时观测点稳固好,进行首次观测.在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正,必要时经计量单位予以鉴定.连续使用3―6个月重新对所用仪器、设备进行检校.

5.结论

高大建筑物的沉降观测是一项技术要求高,耗时长且易受外界条件影响的工作,因此应严格按照测量规范的要求作业,尽量减小人为和其他外界因素的影响造成的误差,通过合理地布设基准点和沉降点,采用恰当的观测方法和数据处理方法,得到可靠的观测数据,最终就能够合理、科学、准确地反映、分析、预测出建筑物的整体沉降状况.

沉降观测是建筑物竣工验收中的一项重要工作,也是营运管理中的一项重要工作,它除了应满足测量专业规定的精度要求外,还应接受建筑力学、土力学等相关学科的验证.因此,沉降观测的作业人员,不但要具有一定的测量理论基础,而且还应具备工程地质、水文地质、建筑结构方面的知识,可见建筑物沉降观测不仅仅是测量学科范围内的,也是一门交叉学科.