依据工程测量规范,沉降监测工作精度要求较高,为能精确地反映出基坑的支护结构及建(构)筑物在不断加荷作用下的沉降情况,一般规定测量的误差应小于变形值的1P10θ1P20,并能反映出1θ2mm的变形量,故沉降监测应使用精密水准仪,水准尺必须使用高精度铟瓦合金水准尺。观测人员必须接受测量专业知识的学习及技能培训,熟练掌握精密仪器的操作规程,熟悉测量理论,并能针对不同工程特点及具体工作情况采用合理的观测方法及观测程序进行监测工作,对实施过程中出现的问题能够分析原因,并正确的运用误差理论进行平差计算,做到按时、快速、精确地完成每次观测任务,并对测量数据进行分析。
建(构)筑物的沉降监测工作对观测时间有严格的限制条件,特别是监测工作的首次观测必须按规定时间进行,否则沉降监测便得不到合理的原始数据,因而使整个监测程序得不到完整的观测数据资料。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。一般深基坑的支护结构每隔1～2d观测1次,在浇筑地下室底板后,可每隔3～4d观测1次,直至支护结构变形稳定为止;而对高层建筑的主体结构,在施工期间,建筑结构每增加1～2层应观测1次;竣工后的观测周期,可根据建筑物的稳定情况确定。
对深基坑的支护结构,其变形监测点应埋设在支护结构的锁口梁上,一般间距10～15m埋设一点,在结构的阳角处和施工现场周边的已有建筑物离基坑很近的地方应加密设置监测点。为了能够反映出建(构)筑物的准确沉降情况,其主体结构的沉降监测点应埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求建筑物上设置的沉降观测点纵、横向要对称,且相邻点之间间距以15～30m为宜,均匀地分布在建筑物的四周且应埋设在基础底板上。通常情况下,应在建筑物设计图纸上标注出专门的沉降观测点的位置,并绘制出变形监测点位布置图。另外,埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求,特别是当要在墙、柱饰面上埋设观测点时,应考虑到在进行墙、柱饰面的装修装饰施工阶段,可能会破坏或掩盖住观测点,而导至不能对这些点进行连续观测的情况,而进行更为合理的埋设。
(1)沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点其点位要稳定;
(2)测量用仪器、设备要稳定;
(3)观测者应固定;
(4)每次观测时的环境条件基本一致;
(5)观测路线、镜位、程序和方法要固定。这样可以尽量减少观测误差的不定性,使所测的结果具有统一的趋向性,保证各次观测结果与首次观测的结果具有可比性,使所观测的沉降量更真实。
根据建筑物的特性和建设单位、设计单位的要求选择沉降观测精度的等级。在没有特殊要求的情况下,一般性的高层建(构)筑物施工过程中,应采用二等水准测量的观测方法进行观测,以满足沉降观测工作的精度要求。各项观测指标要求如下:
(1)往返较差、附合或闭合线路的闭合差:fh≤0.30nmm(其中n表示测站数)。
(2)前、后视距:每站的后视距离、前视距离均不大于30m。
(3)前、后视距差:每站的后视距离与前视距离之差不大于10m。
(4)前、后视距累积差:各站后视距离与前视距离之差的累计值不大于3.0m。
(5)沉降观测点相对于后视点的高差容许差不大于0.5mm。
(6)水准仪的精度不低于N2级别。
原始数据要真实可靠,记录计算要符合施工测量规范的要求,依据正确、严谨有序、步步校核和结果有效的原则进行成果整理及计算,并分析数据。
首先了解工程的布局特点,熟悉施工现场的环境条件,编制出沉降监测施测方案。然后以建设单位提供的水准控制点为高等级已知水准控制点(基准点),按预先制定的施测方案和布网原则建立水准控制网。
(1)一般高层建筑物周围要布置3个以上水准点(工作基点),水准点的间距不大于100m。
(2)在场区内每安置一次仪器至少应保证有两个水准点可作后视点并且各水准点应构成闭合线路用以检核工作基点自身的稳定程度。
(3)各水准点要设在建筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外,其埋深要符合二等水准测量的要求。根据工程特点,建立合理的水准控制网,与基准点联测,平差计算出各水准点的高程。
由场区水准控制网,依据沉降观测点的埋设要求或事先编制的沉降观测点布点图,确定沉降观测点的位置。并在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线,在仪器设站点与转点处作好标记桩,保证各次观测均沿固定路线进行。
根据编制的垂直监测方案及确定好的观测周期进行施测,首次观测必须在变形观测点稳定后及时进行。一般高层建筑物有一或数层地下结构层,首次观测应从基础开始,在基础的纵、横轴线上(即基础底板边)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。首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础,其精度要求非常高,施测时一般用N2或N3级精密水准仪。并且要求每个观测点的首次高程应在同期观测两次后确定。结构每升高一层,临时观测点应移上一层并进行观测,直到建筑物±0.000m处。再按规定埋设永久观测点(永久观测点应设在±0.000m之上500mm处)并进行观测。以后每增加1层就复测1次,直至竣工。
将各次观测数据的原始记录进行整理、检查,确认无误后,进行平差计算,求出各次每个观测点的高程值。从而计算出各变形观测点的沉降量和累计沉降量。
(1)根据各观测周期平差计算的沉降量,列统计表,进行汇总。
(2)绘制各观测点的沉降曲线图。首先建立沉降曲线坐标,横坐标为时间坐标,纵坐标上半部为荷载值,下半部为各沉降观测周期的沉降量。将统计表中各观测点对应的观测周期所测得沉降量画于坐标中,并将相应的荷载值也画于坐标中,最后连线,就得到对应于荷载值的沉降曲线图。
(3)根据沉降量统计表和沉降曲线图,可以预测建筑物的沉降趋势,并将建筑物的沉降情况及时反馈到有关主管部门,以正确地指导施工。特别是处在沉陷性较大的地基上的重要建筑物的不均匀沉降的观测显得更为重要。
(1)严格按测量规范的要求施测。前、后视的观测最好用同一水准尺。
(2)每一次的观测必须按照固定的观测路线进行。观测时要避免阳光直射,且各次观测环境应基本一致。
(3)在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正。连续使用3～6个月后应对所用仪器、设备重新进行检校。
(4)在观测过程中,操作人员要相互配合,工作协调一致,认真仔细,做到步步有校核。全部观测点应连续一次测完。读数时必须保证成像清晰、稳定。
(5)在雨季前、后施测时必须对水准点进行联测,以检查水准点的标高是否有变动。
由于现行测量规范对施工过程的沉降观测要求不明确,因而在选定建筑物沉降观测精度指标时,随意性较大。但是精度指标的高低直接关系到沉降观测工作的成败。原则上,确定的沉降观测精度指标,既不能太高也不能太低,要合理适宜且必须适合于工程特性的需要;既不能定得太高,而加重观测工作的难度并造成无谓的浪费;也不能定得较低,而达不到工作的要求,也就无法保证观测结果的准确性。因此,一般高层及重要的建(构)筑物在首次观测过程中必须使用精密仪器及设备,且在±0.000m以上部分应按二等以上水准测量方法施测。
对高层建筑施工过程进行沉降监测具有极为重要的作用,其可以加强施工过程监控、指导项目经理制定合理的施工工序、避免及预防在施工过程中出现不均匀沉降现象、及时反馈信息为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料,并通过变形监测了解沉降原因制定对策以避免造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝,造成不必要的巨大的经济损失。
摘要：沉降观测技术在高层建筑施工过程中应用很广，在此对高层建筑施工过程中沉降监测技术的应用浅谈管窥之见。本文介绍了沉降监测基本要求、监测程序及步骤、常见问题的处理方法。
关键词：高层建筑,沉降监测,监测技术,施工期
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