关于建筑物沉降观测测量分析与探讨
关键字：沉降观测；精度；设计要求
1设计规范中要求进行沉降观测的工程
根据相关的建筑设计规范,下列建筑工程必须进行沉降观测:地基基础设计等级为甲级的建筑物;复合地基或软弱地基上的设计等级为乙级的建筑物;高层建筑物、高耸构筑物、重要古建筑物及连续生产设施基础、动力设备基础、滑坡监测;加层、扩建建筑物;深基坑工程、既有建筑地基加固、受邻近深基坑开挖施工影响或受地下水等环境因素变化影响的建筑物;建筑场地沉降、基坑回弹、地基土分层沉降、基础和上部结构沉降以及需要积累建筑经验或进行设计分析的工程。
2结构设计说明中相关沉降观测的要求
结构设计总说明中应明确工程的地基基础设计等级,工程的性质,测定建筑物地基的沉降量、沉降差及沉降速度的类型;是否需要对本工程实施沉降观测及沉降观测具体要求。沉降观测的原则是沉降观测点位要稳定,仪器、设备要稳定,观测人员要稳定,观测时的环境条件基本一致,观测路线、镜位、程序和方法要固定。根据以上原则应对沉降观测提出如下具体要求。
2.1沉降观测精度的要求
根据建筑物的特性和设计规范的要求选择沉降观测精度的等级。一般高层建、构筑物施工过程中,采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求;对于重要厂房和重要设备基础的观测,要求能反映出1~2mm的沉降量:对于一般厂房建筑物,精度要求可放宽些,可以使用四等水准测量的水准仪进行往返观测,观测闭合差应不超过±1.4mm。
2.2人员素质、仪器设备的要求
沉降观测任务必须由有测绘资质的单位和人员完成。观测人员必须熟练掌握测量理论,仪器的操作规程和观测方法。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、设备应进行检校。沉降观测应使用精密水准仪(S1或S05级)和高精度铟合金水准尺。
2.3观测时间的要求
建构筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件,特别是首次观测必须按时进行,否则沉降观测得不到原始数据,整个观测得不到完整的观测意义。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。
一般在增加较大荷重前后,如基础浇灌、回填土、安装柱子和屋架、砌筑砖墙、安装吊车和设备运转等都要进行沉降观测;当基础附近地面荷重突然增加,周围大量积水及暴雨后,或周围大量挖方等均应观测;施工期间每完成一层观测一次,沉降速度≥2.0mm/d应减缓加载速度并增加观测次数。如施工过程暂停,则在停工及重新开工时应各测一次,停工期间2~3个月测一次。主体结构封顶后,沉降观测2个月不少于一次。工程完工后,应连续进行观测,观测时间的间隔可按沉降量的大小及速度而定,开始时可每隔1~2月观测一次,以每次沉降量在5~10mm为限,否则要增加观测次数。以后随着沉降速度的减慢,再逐渐延长观测周期,直至沉降稳定为止。
2.4沉降观测的稳定标准和验收标准
稳定标准应由沉降量与时间关系曲线判定:二、三级多层建筑以0.04mm/d,高层和一级建筑以0•01mm/d为稳定标准。若施工过程中沉降大于2•0mm/d则应采取有效措施。建筑物竣工验收标准为最后一次观测的沉降速度:二、三级、多层建筑物和低层建筑物平均沉降速度≤0.10mm/d,最大沉降速度≤0.12mm/d,一级、高层建筑物平均沉降速度≤0.06mm/d,最大沉降速度≤0.08mm/d。
3结构设计相关沉降观测的图样
3.1沉降观测点和沉降观测基准点平面布置图
沉降观测点和沉降观测基准点平面布置图应注明观测点的位置和编号,注明水准基点的位置、编号和标高及水准点与建筑物的距离;注明观测点所用材料、埋入墙体深度、离开墙体的距离。观测基准点应设在基坑工程影响范围以外,水准点的布设要把水准点的稳定、观测方便和精度要求综合起来考虑。它们应埋设在受压、受震范围以外,埋设深度在冻土线以下0.5m,一般设置间距30~50m且数量不少于三个水准点。沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求,特别要避免装修装饰阶段因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住观测点而无法观测。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,如高低层建筑物、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等最容易变形的地方。建筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称,应布设在建筑物的四角、转角、沿外墙每10~15m处或每隔2~3根柱基上布置一个观测点;建筑物宽度大于或等于15m,或宽度小于15m但地质条件复杂的建筑物的内纵墙处;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6~10m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;对于烟囱、水塔和大型储藏罐等高耸构筑物的基础轴线的对称部位,每一构筑物不得少于4个观测点。
3.2 沉降观测基准点、沉降观测点做法详图
观测基准点、观测点的埋设要求稳固,通常采用角钢、圆钢或铆钉作为观测点的标志,并分别埋设在砖墙上、钢筋混凝土柱子上和设备基础上。埋入墙体的观测点,材料应采用直径不小于12mm的圆钢,一般埋人深度不小于12cm,钢筋外端要有90°弯钩弯上,并稍离墙体,以便于置尺测量。两种测点均应绘制出节点做法详图。
4工程建设过程中沉降观测应按设计要求实施
在沉降观测前,设计单位应进行技术交底,讲清观测目的和要求,观测过程中注意事项。如操作人员步步有校核,每次观测结束后,应检查数据和计算是否正确,精度是否符合要求,计算两次观测之间的沉降量和累计沉降量,绘制观测日期和沉降—荷重—时间关系曲线图;并及时和设计单位紧密联系,提交阶段性观测成果,相互反馈信息,做到对建筑沉降的动态控制,确保工程质量。
5工程实例
1)工程概况。某集团主楼和南、北楼组成,改造对象是其南、北楼,改造内容为加层和装饰,论证结果可以实施改造,为此进行地基加固,并对地基加固过程实施监测,进行沉降测量。
2)沉降观测。是通过定期测量观测点相对于水准点的高差,求得观测点的高程,并将不同时期所测得的高程加以比较,得出建筑物的沉降情况。沉降观测的目的是监控地基加固过程中建
筑物的变形。a.水准点的布设。建筑物的沉降要根据沉降观测的基准点即水准基点来确定,对于水准基点的选择、埋设,考虑到此建筑物为已形成建筑群的已有建筑物,其周围布设着住宅、商业楼和道路,而且分布比较密集,而施工场地又非常狭小并堆放着施工用料,在这样的情况下,选择了在稳定的建筑物上设立墙上水准点,以保证它的稳定不变和长久保存。水准基点按A,B,C,D做了编号,与附近高级水准点做了连测。b.沉降观测点的布设。沉降观测点选择设立在建筑物变形体上,在南、北楼四角点、中点、转角处布设了沉降观测点(如图1所示),其中6点和13点因为建筑物的附属建筑而做了调整;在建筑物的沉降缝两侧也布设了观测点8,9,10,11(见图1),尽管主楼不实施改造的加层但也要对其进行装饰,9点和10点的设置也考虑了此原因,如此形成了沉降观测点的能够全面、准确地反映变形体的沉降特征,并与建筑物牢靠连接。沉降观测点按1,2,3,…做了编号,共布设了13个点(如图1所示)。c.沉降观测时间和次数安排。沉降观测的时间和次数应根据建筑物(构筑物)的特征、变形速率、观测精度和工程地质条件等因素综合考虑,并根据沉降量的变化情况适当调整。在埋设的观测点稳固后就开始了第一次观测,注浆前期3d观测一次,注浆稳定后5d观测一次,地基加固工程结束后每10d观测一次,直至沉降稳定为止。d.沉降观测工作要求。此项工程的沉降观测采用了精密水准测量方法,按国家四等水准技术要求施测,将观测点布设成了闭合环联测到水准基点上,并且为提高观测精度,固定了人员、仪器和施测路线、镜位。观测时前、后视使用了同一根水准尺,前、后视距大致相等。仪器配备为DS1精密水准仪与铟钢尺。e.沉降观测的精度。观测精度的确定考虑了此项变形观测的目的是为了确保建筑物的安全,结合工程测量规范有关变形观测的规定,以及从事测量工作的经验。按变形观测数据的统计分析确定观测精度,四等水准测量高差闭合差容许值为±1.4nmm,闭合差按测站平均分配。变形点高程中误差为±2.0mm。
3)成果整理。每次观测结束,及时对观测记录进行整理,检查记录的数据和计算是否正确,精度是否合格,然后调整闭合差,推算各沉降观测点的高程,计算各观测点本次沉降量和累计沉降量,并将计算结果、观测日期和工程进展情况,一并记入沉降量观测记录表,表格设计要合理,方便记录与计算,具体如表1所示。
4)沉降曲线图。通过绘制的沉降曲线图可以更形象的表示沉降和时间之间的相互关系,同时也反映出了沉降过程渐趋稳定(如图2所示)。
6结束语
观测单位明确观测要求,并根据沉降观测单位对现场沉降监测数据的反馈信息,确保观测成果能更好地指导工程生产实践。设计单位应在施工图设计中对建筑物沉降观测目的进行阐述,对沉降观测测量的等级及精度、测量人员及测量仪器等提出具体要求,并在工程建设过程中做好动态监测。建设主体才能及时地做出比较合理的技术决策和现场的应变决定,使得沉降观测在建筑物的施工、竣工验收以及竣工后的监测等过程中,充分发挥安全预报、科学评价及检验施工质量等职能,有效预防地基沉降事故。
参考文献:
[1]GB50026-93,工程测量规范[S].
[2]JGJ/T8-97,建筑变形测量规程[S].
[3]周荣先,曹必武.沉降观测精度设计及适用范围探讨[J].矿山测量,2008(1):51-52,68,4.
