污水处理厂施工阶段沉降观测技术设计

关键词:沉降观测;污水处理厂;技术设计 

　　0引言 

　　城市水环境质量的改善是绿色城市建设的重要内容之一,近年来各个加大了对环境的整治,为创建“园林式城市”提供硬件保障,特别是"水环境综合整治"更是作为各个市政府工作的重中之重。某市第二污水处理厂就是为提高城市污水处理能力,根据《某市中心城水环境整治规划》兴建的重要工程项目,规模为日处理污水30万立方米,总投资4.7亿元。厂区占地212.37亩,服务某市第三排水分区,是处理设施完善的现代化污水处理厂,已跻身于国内特大型污水处理行列。该工程的兴建对提高城市环境综合质量,促进城市的城市建设和经济发展,创建全国文明城市,构建和谐城市将起到重要的作用。 

　　1准备工作 

　　1.1 作业内容。此污水处理厂由4个初沉池、8个曝气池、8个二沉池及各种辅助设施和办公楼构成,本工程是对其中的初沉池、曝气池和二沉池进行施工阶段的沉降观测,保证其施工安全。 

　　本次沉降观测拟对上述污水处理池进行6个周期的观测,具体观测时间随施工进度合理的安排,确保施工如期顺利进行。 

　　1.2 测区概况。测区位于某市南郊锦江区琉璃乡包江桥村,三环路外侧,锦江东岸。 

　　测区平均海拔高度约500米,属亚热带季风气候,年平均气温16摄氏度,年降雨量1000毫米左右,平时多云雾,日照时间短。 

　　测区内部施工车辆往返穿梭、场地开挖、施工人员往来、设备震动等因素将对观测产生影响。 

　　1.3 基础资料的收集分析。已收集的基础资料见表1: 

　　利用以上资料进行沉降观测点的布设、水准线路的设计。 

　　1.4 仪器选用。此次沉降观测拟采用DS05级的Trimble Dini12电子水准仪配合Zeiss铟瓦合金水准标尺进行测量。外业观测时,Trimble Dini12电子水准仪能自动读数并记录,每测站仪器将自动检验各项限差,这样,即提高了观测、记录的速度,又避免了手工记录可能出现的粗差。 

　　1.5 仪器检校。所采用观测仪器的精度等级应不低于DS1级,采用线划式铟瓦水准尺和不低于5公斤标准重量的尺垫,对所采用的水准仪和水准尺,应按《城市测量规范》水准测量要求的检验项目定期进行检验和校正。因该工程在施工过程中,各方面的干扰较大,故水准仪i角应控制在±6"以内,水准尺上水准器安置的正确性也要经常地进行检验和校正。 

　　2.1 技术设计依据。①中华人民共和国国家标准GB 12897-91《国家一、二等水准测量规范》。②中华人民共和国国家标准GB50026-93《工程测量规范》。③中华人民共和国国家标准GBJ 7-89《建筑地基基础设计规范》。④中华人民共和国测绘行业标准JGJ/T 8-97《建筑变形测量规程》。⑤中华人民共和国测绘行业标准CH-1003-95《测绘产品质量评定标准》。⑥中华人民共和国测绘行业标准CH-1002-95《测绘产品检查验收规定》。⑦本项目技术设计书。 

　　2.2 观测线路设计。为杜绝粗差,提高观测成果的可靠性和精度,基准点水准线路布设成闭合环线,对监测点的观测仍采用闭合水准线路观测且将各基准点联测到一起。 

　　2.3 基准点、监测点的点位设计。 

　　2.3.1 基准点的选埋。①沉降基准点的选设应在变形影响范围以外且便于长期保存的稳定位置。②工作基点应选设在靠近观测目标且便于联测观测点的稳定或相对稳定位置;使用前应利用基准点对其进行稳定性检测。③基准点、工作基点的埋设选用深埋钢管水准基点标石的方式,用钻机下钻10米,并用水泥沙浆现场浇注,确保标石的稳固。④测区的基准点应不少于3个。⑤基准点布设应避开交通干道、地下管线、仓库堆栈、水源地、河岸、松软堆土、滑坡地段、机器振动区以及其它能使标石、标志遭腐蚀和破坏的地点。 

　　本次沉降观测拟布设四个基准点,分别布设在施工现场的四个角点方向,编号为BM1、BM2、BM3、BM4。 

　　2.3.2 沉降监测点选埋。①在能够全面反映建筑物地基变形特征。②建筑物的四角、大转角处以及沿外墙每10-15m处或每隔2-3根柱基上。③高低层建筑物、纵横墙等交接处的两侧。④建筑物裂缝和沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人工地基与天然地基接壤外、不同结构的分界处及填挖方分界处。⑤邻近堆置重物处、受振动有显著影响的部位及基础下的暗滨(沟)处。⑥框架结构建筑物的每个或部分柱基上或沿纵横轴线设点。⑦片筏基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分之四角处及其中部位置。⑧重型设备基础和动力设备基础的四角、基础型式或埋深改变处以及地质条件变化处两侧。 

　　本工程监测对象为初沉池、曝气池、二沉池,其结构均由密度强,厚度大的优质钢筋混凝土浇铸而成的槽状实体,而且,其槽体深度较浅(约4米),其内部的变形相对于其沉降变形是很小的,在本工程精度范围内可忽略,因此其底部与顶部的沉降量可近视为相同,故其监测点的布设可在池体上布设,为便于观测,监测点应布设在池体上沿的外侧。 

　　本次沉降观测点的布设是根据排水公司提供的各个污水处理池的施工结构图来设计的。 

　　初沉池是由6个板块构成,每个板块之间有沉降缝,在沉降缝之间个布设一对点,即每个板块上都有2个沉降观测点,6个板块共计12个点,4个初沉池共计48个点,编号分别为C1-C48。 

　　曝气池和二沉池个8个,沉降观测点的布设方法与初沉池相同。曝气池由7个板块构成,每个曝气池有14个观测点,合计112点,编号分别为A1-A112。二沉池由8个板块构成,每个二沉池有16个观测点,合计128点,编号分别为B1-B128。鉴于以往沉降观测点屡遭破坏,本次沉降观测点位布设较为密集,即使部分点位被破坏也不会对本次观测的结果造成影响。 

　　2.4 沉降监测的技术指标。沉降监测精度取决于监测目的、建筑物结构和基础类型,为了监测建筑物的安全,其观测中误差应小于变形值的1/10-1/20,根据这一原则,通常采用“以当时可能达到的最高精度”确定变形观测的精度。本次沉降观测从外业数据采集到内业数据处理均按国家二等水准测量的相关规定来执行,其精度完全能够达到本工程的要求。各种限差及精度要求均按照国家二等水准测量来执行。 

　　2.5 沉降观测的观测方法、要求。本工程拟采用Trimble Dini12电子水准仪进行测量,在作业前,Trimble Dini12电子水准仪可测定i角并存储到仪器中,仪器将自动计算并改正由i角引起的读数改正数。此仪器测距较便捷,智能化较高,其精度更高,更可靠。 

　　各周期水准观测作业,应符合下列要求:①基准点与基准点、基准点与监测点、监测点与监测点之间均设成偶数站,观测顺序为:奇数站:后―前―前―后,偶数站:前―后―后―前。②在连续各测站上安置水准仪的三脚架时,应使其中两脚与水准路线的方向平行,而第三脚轮换置于路线方向的左侧与右侧。③观测中不允许为了增加标尺读数而把尺垫安置在沟边或壕坑中的方法。④观测时,仪器应避免安置在有空压机、搅拌机、卷扬机等振动影响的范围内,塔式起重机等施工机械附近也不宜设站。⑤在观测过程中,如果出现尺垫和仪器绊动的情况,整个测段都必须重测。⑥每次观测应记录施工进度、增加荷载量、发现的点位变动、地质地貌异常、建筑物倾斜和裂缝等情况。 

　　2.6 内业数据处理。外业观测结束后,利用计算机进行内业数据处理,高程平差采用由武汉大学(原武汉测绘科技大学)编制的《科傻地面控制测量数据处理系统》,并进行精度评定,之后采用我院编制的《沉降观测数据处理》软件进行沉降分析。 

　　首先进行外业精度评定,计算水准路线闭合差或附合差;计算水准测量每公里高差中数的偶然中误差和每公里高差中数的全中误差,这两个精度指标应分别小于±1毫米和±2毫米。 

　　符合以上精度要求的成果即为合格的外业成果。然后进行监测点高程的计算和观测精度的评定,并计算每个监测点本周期监测相对于前一周期监测的相对沉降量和相对于第一周期的总沉降量,最后绘制时间――沉降曲线图,书写每一周期观测的技术总结。 

　　当发现有较大或异常的沉降量时,要分析引起沉降异常的原因,并及时反映给建设单位供分析决策,若由于观测误差超限所引起的较大或异常的沉降量,应及时返工重测,直到满足要求为止。 

　　工程完工以后,将以前所有周期观测的成果按数理统计的方法进行处理:①对观测成果进行严密平差和综合精度评定。②用平均间隙法判别基准点的稳定性。③用t-检验的方法判别监测点的稳定性。 

　　根据以上数理统计成果绘制时间――沉降量曲线,并对以上观测成果进行综合分析,提出沉降观测报告,对以后的沉降情况进行预测、预报。 

　　3实施计划 

　　3.1 观测周期。根据污水处理池的地基土类型和施工进度,制定了本次沉降观测的周期。 

　　①待监测点初埋稳固后进行第一次观测。②蓄水实验至设计水位1/3时进行第二次观测。③蓄水实验至设计水位2/3时进行第三次观测。④蓄水实验至设计水位时进行第四次观测。⑤蓄水实验完毕放水时进行第五次观测。⑥待各部件安装完毕后进行第六次观测。 

　　3.2 沉降监测点保护方案。鉴于以往沉降观测的基准点和监测点不断的遭受破坏,本次沉降观测将加大保护力度,加大与各方协调力度,力争不再使一个点遭受破坏。 

　　沉降监测的基准点露出部分均为磨圆的不锈钢钢球。沉降监测点用水泥将粗螺纹钢浇灌在混凝土基柱上。钢筋露出柱子表面约3至4厘米,露出部分磨成半圆球形。沉降监测点系悬空伸出物,而施工现场情况复杂,为更好地保护沉降监测点,使之免受碰撞损伤等,特制定以下保护方案。 

　　在沉降监测点周围砌240毫米厚砖墙,外抹水泥沙浆,上盖16毫米(两层8毫米)竹胶板或钢板起保护作用。 

　　3.3 资料审查。资料审查是鉴别成果正确与否,优良等级的重要一环,借助以往沉降观测的成功经验,本项目资料仍实行三级检查制度。 

　　①工程负责人严格自检,之后由组审查员进行审查。②测绘室主任工程师或具有资格的审核人员对作业组上交的测绘资料进行审核。③总工办专职质量审核员负责审定。 

　　4成果及资料上交 

　　4.1 每周期观测后,交付该期观测成果资料含该期观测精度评定,测量点高程、监测点的相对沉降量和总沉降量。 

　　4.2 全部观测结束后提交技术总结报告,包括:①垂直位移量成果表。②观测点位置图。③荷载、时间、沉降量曲线图。④变形分析报告。⑤全部沉降观测的技术总结 

　　5安全生产及文明施工 

　　5.1 安全生产措施。①依托我院完善的安全保证体系,现场建立组长安全生产岗位责任,贯彻“安全第一,预防为主”的安全生产方针。②落实安全生产制度,制订管理细则,做到人人重视生产安全,大家自觉遵守安全规定。③做好安全教育、安全防护等方面的工作,以确保工程的安全施工。 

　　为作好本次沉降观测,不出现任何的安全事故,本次沉降外业观测将继续按以往的积累经验做好以下几项安全工作:①所有测量人员进入施工现场必须戴安全帽。②禁止测量人员上到池顶,以防溺水。③测量时积极与建设单位沟通,请他们予以配合。④测站上必须有专人负责测站安全。⑤每天外业结束时都要对仪器、水准尺、对讲机等设备进行清查。⑥由于要自己开车到现场,所以要注意行车安全。 

　　内业处理采用三级检查制度,保证数据的正确性,真实性。 

　　5.2 文明施工措施。文明施工是企业文明积累的必然结果,是企业精神风貌的展现,是企业赢取良好社会形象的手段。 

　　我院将以此为契机,展现我院测量队伍的风采,进一步树立我院良好的社会形象,由此特制定以下文明施工措施:①搞好文明施工生产,提高现场管理水平,根据施工部署,将每次观测工作有序和合理的进行。②严格按操作规程施工,做到语言文明,行为规范。③在施测过程中,应积极与厂方协调配合,遵守厂方制定的规章制度。 

　　地面沉降是自然因素和人为因素而形成的地面标高损失。沉降观测的目的就是要准确获得变形数据,预测其发展趋势,从而有效预防灾害的发生。对土木工程而言,其目的为工程的动态设计和信息化施工及时提供可靠的形变信息,确保施工场地临近建筑物在施工期间的安全性和稳定性。 

　　参考文献: 

　　[1]中华人民共和国国家标准.GB 12897-91国家一、二等水准测量规范[S]. 

　　[2]中华人民共和国国家标准.GB50026-93 工程测量规范[S]. 

　　[3]中华人民共和国国家标准.GBJ 7-89 建筑地基基础设计规范[S]. 

　　[4]中华人民共和国测绘行业标准.JGJ/T 8-97 建筑变形测量规程[S]. 

　　[5]中华人民共和国测绘行业标准.CH-1003-95 测绘产品质量评定标[S]. 

　　[6]中华人民共和国测绘行业标准.CH-1002-95 测绘产品检查验收规定[S].