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建筑物沉降观测数据处理应用分析

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伴随建设用地的日渐紧张,城市内部高层建筑日益增多,为确保建筑工程安全施工,务必加强建筑物主体施工、装修与运营阶段的监测工作,建立起高层建筑物沉降预警机制。拟从高层建筑物沉降监测的精度指标与技术流程出发,结合并实际探究其在建筑沉降数据处理中的应用分析。

1 建筑物沉降观测的程序和步骤

1.1 基准点埋石与监测点标志

采用精密水准测量进行沉降观测,沉降监测的测量点分为水准基点和监测点两种。按照建筑变形测量规范要求,对沉降观测的基准点和观测点进行埋设。对于施工现场来说, 可以就地取材,按照规范要求进行基准点埋石。其中深埋钢管水准基点埋石如图 1 所示。沉降监测点应埋设在建筑物重要结构位置,如承重柱或承重墙基础位置。所埋设监测点标志规格如图 2 所示。基准点要设在沉降影响之外,一般会避开地基开挖处、地面沉降区和震动区,基准点埋深至少要符合二等水准测量要求。


                               
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图 1 沉降观测基准点埋石示意图(单位:mm) 图 2 沉降观测点标志图(单位:mm)

1.2 建立固定的观测路线

建筑物施工过程较为复杂,堆料及施工人员容易干扰建筑物的沉降观测,因此固定优化的观测路线尤其重要。根据施工现场条件以及基准点、监测点布设位置制定出水准观测路线。规范要求在高层建筑物周围至少应布设三个基准点,间距不应大于100 m;在观测过程中,区域内架设仪器应能后视到两个或两个以上水准点,场区内闭合水准路线优于其他形式,多选择闭合水准路线以便检校。

1.3 沉降观测的外业实施

沉降观测一般是周期性的观测,整个周期大约维持3年~4年;根据监测的建筑物施工阶段,观测周期也不同。在建筑物基础开始时应进行首次观测,对基础的纵横轴线上埋设好的沉降观测点进行监测。首次监测的结果是整个沉降观测的关键,后期的所有观测数据都要与首期数据进行对比分析,直至整个过程结束。

因此,首期观测精度要求较高, 一般采用精密电子水准仪,每个观测点首次高程一般同期观测 2~3 次后确定。在建筑物施工过程中结构每升高一层,沉降观测尽量紧跟观测一次。若建筑物施工均匀增高,应至少在增加荷载的 25 %,50%,75%和 100%时各测一次,施工过程中若暂时停工,在停工时及重新开工时应各观测一次。停工期间可每隔 2 个月~3 个月观测一次。

1.4 数据分析统计

沉降观测过程中记录各次观测值,整理检查无误后进行平差计算,以每个观测点的高程值作为最终结果。若使用电子精密水准仪,可以利用电子仪器自动记录的功能进行保存原始数据,每测一次导出数据进行保存。

电子精密水准仪数据可以通过平差软件进行结果输出,使效率大大提高,避免人为计算误差。通过平差后的数据进行分析预报,规范要求最终应提交时间—荷载—沉降量曲线图和等沉降曲线图,这两幅图应根据各观测点的沉降情况绘出;基础数据是汇总各点周期平差计算的沉降量,然后根据沉降量统计表和沉降曲线图,对建筑物的沉降趋势进行分析,将建筑物的沉降预计情况及时反馈给相关负责部门。


                               
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2 建筑物沉降观测的保障条件

1)精密的测量仪器。

沉降观测属于高精度观测,为能精确地反映出建构筑物在加载作用下的沉降情况,一般规定测量的误差应小于变形值的0.05~0.1,故规范要求沉降观测应使用精密水准仪

现代电子水准仪可以满足以上需要,例如岩联高精度电子水准仪,每千米往返中误差可达±0.3mm,水准尺也应使用标准配套的高精度铟合金条码水准尺。在首次观测前要对仪器各项指标进行检测校正,包括轴系、成像各方面要求。

2)合理的观测时间。

高层建筑物在基础垫层或基础底部完成后开始观测,首次观测是整个观测过程的重点,首次观测结果将会影响整个沉降过程甚至导致整个观测无效。建筑物的各阶段的复测也根据施工情况定时进行,合理安排观测时间才能准确的反映沉降情况。另外,观测周期严格按照规范执行,一般高层建筑物的沉降观测周期约为每月 1 次;或按建筑物的加载情况,每升高一层(或数层)为一观测周期。

3)严格的等级要求。

根据工程需要,沉降观测精度共分为四个等级。一等适用于变形特别敏感的高层建筑物、高耸构筑物、重要古建筑、精密工程设施;二等适用于变形比较敏感的高层建筑物、高耸构筑物、古建筑、重要工程设施;三等适用于一般性高层建筑、工业建筑、高耸构筑物、滑坡监测;四等适用于观测精度要求不高的建筑物、滑坡监测。

3 建筑物沉降观测注意事项

建筑物施工过程周期长,而且工程繁琐;因此对沉降观测提出较高的要求:

1)合理规划沉降观测工作,制定明确的观测方案和计划;

2)根据建筑物结构特点进行合理布设基准点和监测点;

3)各次观测必须按照固定的观测路线进行;

4)观测过程中固定测量人员和仪器设备,设备做定期检查和检校;

5)电子仪器设备应由相对应的监测数据存档,数据为原始数据不可更改。

4 结束语

建筑物沉降观测技术在工程中是十分重要的,其具有专业性强、耗时长、易受外界影响等特点,因此,我们必须严格按照项目设计书及现行的相关工程的规范进行测量及观测。并且,适当的运用合理先进的观测技术及数据计算方法,以便能够得到更加精确的测量数据,从而准确的反映出建筑物沉降的实际情况。

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