氮氣儲糧平房倉全過程沉降監測

孫景輝 許啟鏗

（河南工業大學 土木建筑學院，河南 鄭州450001）

河南工業大學模擬平房倉是國家工程儲倉實驗室,位于河南省鄭州市高新區蓮花街河南工業大學校區西南角。建筑場地類別為三類，特征周期0.45s，場地土為中軟土，四周素土回填分層夯實。基礎為柱下獨立樁基礎。基礎墊層為C10混凝土，南北寬9m，東西長20.5m。分為4個隔間，東邊敖間放置有溫控設備和制氮設備，從東向西3個厫間分別編號為1號、2號、3號，如圖1、圖2所示。

圖1 模擬倉

圖2 建筑平面圖

1 測試方法

1.1 沉降觀測起點布設

沉降觀測起點布設在距目標模擬倉300m遠直線處，且將標高穩定的點作為沉降觀測起始點，以保證倉體沉降不會對起始點標高產生影響。

1.2 測試時間點的選取

考慮模擬倉現場進出糧，充氮，充氮結束等情況，特別是確保進出糧后3天內選取合適時間點及時進行觀測，且確保初次進糧前一個星期進行觀測并記錄沉降起始標高。

1.3 模擬平房倉觀測基準點選取

以在倉壁上4個角分別探出的約5cm，離地面約高度60cm的鋼片為模擬倉墻體沉降觀測基準點進行全過程觀測。并在進糧前即空倉時2號、3號倉倉內地坪中部選取一點作為地坪沉降觀測基準點，在出糧過程后與空倉初始地坪標高進行對比，如圖3、圖4所示。

圖3 墻體基準點

圖4 地面觀測點

1.4 測試要求

嚴格遵照三等平地水準測量規范要求，采用后前前后的觀測順序，各項限差執行相應規范。閉合水準路線共設10個測站，每次觀測時要做到“三定”，即定測量路線、定觀測儀器(包括定水準儀和水準尺)、定觀測人員，另外還要注意選擇最佳觀測時段，盡量選擇在一天同一時段、同天氣、同光照的基本條件下進行觀測。堅持地面定點定路線，用自噴漆在地面測站位置處做標記。若因外界因素，如汽車意外停靠將已標記測站點壓住，可適當向一個方向平移，臨時改變該點位置，如圖5所示。

圖5 觀測點分布圖

1.5 測試數據處理要求

測量采用的三等平地水準測量高差閉合差容許值±12,L約為0.7km，得出高差閉合差容許值約為±10mm，若測量結果不符合要求，需重新選取時間重新測量。后經9次觀測，每次高差閉合差容許值均在±5mm以內。

2 裝糧過程

2.1 裝糧要求

裝糧過程參照國家糧食儲備局《中央直屬儲備糧庫新倉初始裝糧壓倉的暫行規定》，裝糧采用輪換、分層、分階段的方式。每層厚度約為1m左右，且3個廒間輪換裝糧。裝糧過程總體上分為2個階段，第一階段裝糧數量為倉容總量的60%，第二階段裝糧數量為倉容總量的40%，每階段裝糧后靜置時間不少于3個月。

2.2 裝糧具體步驟

2.2.1 1號倉緩速裝糧，預計裝糧攤平后糧堆厚度為1m，當接近預期數量時停止裝糧，人工攤平糧面；

2.2.2 2號倉裝糧，同1；

2.2.3 3號倉裝糧，同1；

2.2.4 依次重復第1、2、3步，各重復2次，結束后糧堆高度約3m；

2.2.5 依次重復第1、2、3步，本層糧堆厚度控制在1.2m左右，第一階段裝糧結束；

2.2.6 三個月之后，依次重復第1、2、3步，本層糧堆厚度控制在0.8m左右；

2.2.7 依次重復第1、2、3步，第二階段裝糧結束，即整個裝糧過程結束。

3 測試重點

通風會使糧層內部的壓力出現一定損失，每米糧食的壓力損失與氣體表面速度、品種、孔隙度都有關系[1]。充氮會使糧食內部壓力出現損失，是否也會使底部壓力產生損失從而影響糧倉沉降變化不得而知。因此將充氮過程中模擬平房倉墻體上4個基準點的觀測作為此次觀測重點[2-3]。

4 測試過程及數據

4.1 觀測過程

表1 測試數據（mm）

根據模擬倉進出糧、充氮等不同工況進行代表性的階段性觀測。首次觀測模擬平房倉已竣工靜置一年以上，可認定為模擬平房倉初始標高已穩定。糧倉開始進糧，持續一周進糧至60%，進行第二三四次觀測為60%倉容。第五第六次觀測糧倉開始充氮，持續1個月，充氮結束后第3天進行第七次觀測沉降觀測，25天后進糧至滿倉100%，進行第八第九次滿倉倉容觀測，進糧過程持續一周。2014年4月1日2號3號隔間開始出糧，4號結束出糧，立刻進行第十次觀測。

4.2 觀測數據

觀測數據記錄共10次，如表1、表2所示。

表2 柱狀圖（mm）

4.3 測試數據表象

第二次觀測，已進糧至60%，二、三、四次觀測糧倉墻體四個觀測基準點沉降明顯，且沉降趨勢遞減。第五第六次觀測60%倉容的糧倉充氮，持續1個月（充氮危險、注意安全），數據顯示觀測基準點下沉降趨勢改為上升。充氮結束后第3天進行第七次觀測沉降觀測，數據顯示4個觀測基準點中3個點恢復充氮前沉降趨勢。第八次觀測，此時已進糧至滿倉100%，墻體四個基準點不下沉反而上升。第九次又恢復下沉趨勢。2號3號厫間出糧完成后進行第十次觀測，并觀測倉內地坪觀測基準點，2號3號所在的西邊兩基準點下沉，東南角東北角上升。

4個基準點總體沉降量如表3所示，四角沉降量并不一致，且4個點中有一點甚至較初始標高略有上升。

表3 四基準點總體沉降量（mm）

2號3號厫間地坪沉降基準點沉降量如表4所示，可見糧倉地坪沉降與墻體沉降并不一致。

表4 2、3號厫間室內地坪基準點沉降量

5 結論及展望

4個觀測基準點來模擬倉墻體具有一定的代表性。從充氮過程中的沉降觀測結果可以推斷出，充氮對糧倉墻體自身沉降有一定影響，甚至改變糧倉墻體下降趨勢，對倉體自身結構穩定可能同樣造成一定影響，在建筑安全設計中應加以考慮。

通過對倉內地坪壓倉前后標高進行比較可以發現，糧倉墻體與糧倉地坪沉降量并不一致，因此推斷糧倉墻體沉降量可能并不能代表整個糧倉的沉降量。因此我們考慮糧倉結構安全性時，墻體和地坪應分開考慮，考慮通風充氮過程對它的影響，同時還要考慮糧倉地坪沉降與墻體沉降的不一致性[4]。

觀測結果中可以看到倉體充氮和進出糧過程中糧倉墻體的沉降是不規律的，特別是壓倉完畢后4個基準點的標高變化量并不一致。考慮原因可能是充氮這一工況的加入，擾亂了倉體自身沉降的規律，觀測結果精度及頻率有待進一步提高。

［1］R.G.鮑雷，C.L.英托.儲倉稻谷通風時的壓力損失［J］.糧食儲藏，1985（61）：41-42.

［2］張書華，毛寧利，王國營.國家大型糧庫新倉初始裝糧壓倉沉降監測［J］.勘察科學技術，2009（2）：56-58.

［3］王振,潘國榮.提高建筑物沉降觀測精度的方法［J］.測繪信息與工程,2007,32(3)：44-46.

［4］國糧倉儲.中央直屬儲備糧庫新倉初始裝糧壓倉的暫行規定［S］.儲糧技術政策法規［1999］207號.