基于高精度水準(zhǔn)測(cè)量的高層建筑沉降觀測(cè)

謝旭暉,許錫文

(江西應(yīng)用技術(shù)職業(yè)學(xué)院,江西 贛州 341000)

1 沉降觀測(cè)的原理和方法概述

1.1 建筑物發(fā)生沉降的原因

建筑物發(fā)生沉降的現(xiàn)象大致由三種原因造成：第一種是因?yàn)槭┕み^程存在誤差,當(dāng)建筑物的負(fù)荷分布在計(jì)算時(shí)出現(xiàn)誤差,導(dǎo)致在實(shí)際建設(shè)過程建筑物的承受力度不同,這種細(xì)微的壓力差就能夠?qū)е陆ㄖ锇l(fā)生變形,但是在實(shí)際過程中這種誤差是不能避免的。第二種原因是建筑在使用過程中的合理變形。隨著建筑物的使用時(shí)間變久,建筑物由于其自身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)就會(huì)因?yàn)榻ㄖ飪?nèi)部的負(fù)載不同造成變形。第三種原因是外部因素導(dǎo)致的建筑物變形。這種變形因素是由于建筑物在使用過程中,由于建筑物內(nèi)部不斷增加的壓力,無論是在其負(fù)荷內(nèi)還是超負(fù)荷,都會(huì)漸漸地使建筑物發(fā)生沉降變形。

1.2 沉降觀測(cè)原理

在建筑物的變形觀測(cè)中,沉降觀測(cè)是比較重要的一個(gè)方式,也是用的比較多的一種,它是觀測(cè)建筑物在垂直方向上的變形效果的,所以其觀測(cè)點(diǎn)是設(shè)置在垂直方向上的,通過檢測(cè)沉降程度來判斷整個(gè)建筑物的施工質(zhì)量和效果。沉降觀測(cè)雖然在操作方面相對(duì)來說比較簡(jiǎn)單,但是要求其精度要非常高,它不僅需要測(cè)定建筑物的沉降量,還要通過測(cè)得的數(shù)據(jù)來計(jì)算建筑物的傾斜程度等各種參量數(shù)據(jù),且沉降的觀測(cè)要從建筑物的準(zhǔn)備期到施工期再到竣工后的試用期都要持續(xù)進(jìn)行。建筑物有沉降現(xiàn)象是正?，F(xiàn)象,不能避免,但是沉降量要保持在一定范圍內(nèi),如果超出一定的范圍,則這個(gè)建筑物在某些方面就不合格,建筑物在后續(xù)的使用過程中就有發(fā)生危險(xiǎn)的可能性。

1.3 沉降觀測(cè)的方法

目前,我國的沉降觀測(cè)方法大致有這幾種：高精度水準(zhǔn)測(cè)量法、三角高程測(cè)量法、地面沉降監(jiān)測(cè)站、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量方法、GPS方法等等。

2 高精度水準(zhǔn)測(cè)量的高層建筑物沉降觀測(cè)實(shí)例

2.1 對(duì)工程基本情況的概述

該項(xiàng)目占地面積為88317.68平方米,建筑物的基本框架采用的是剪力墻結(jié)構(gòu),地基則采用的是樁基,建筑物的層數(shù)是二十五層,性質(zhì)是民用住宅。

2.2 對(duì)沉降觀測(cè)進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)的布置及具體觀測(cè)情況

首先要進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)。在布設(shè)時(shí),要選擇建筑物的四個(gè)角、比較大的轉(zhuǎn)角和建筑物的外墻上進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè),每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的距離大概要間隔十米至二十米。除此之外,在建筑物的一些特殊位置,比如縱橫墻的交界點(diǎn)、建筑物的裂縫點(diǎn)等部位設(shè)置觀測(cè)點(diǎn),這些觀測(cè)點(diǎn)之間的距離是大約十五米。再復(fù)雜一些的建筑物中還會(huì)在承重墻的中點(diǎn)處也設(shè)置上觀測(cè)點(diǎn)。

當(dāng)沉降觀測(cè)點(diǎn)安置好之后,就要通過高精度水準(zhǔn)測(cè)量的方法對(duì)這些點(diǎn)進(jìn)行物沉降觀測(cè)。此次觀測(cè)的儀器采用的是天寶電子水準(zhǔn)儀和配套水準(zhǔn)尺,利用這些儀器從觀測(cè)點(diǎn)的基點(diǎn)開始觀測(cè)。

在施工過程中進(jìn)行檢測(cè)時(shí),需要在建筑物每升高2層時(shí)觀測(cè)一次,建筑物竣工后,需要對(duì)建筑物每?jī)傻饺齻€(gè)月進(jìn)行一次觀測(cè),當(dāng)建筑物的沉降觀測(cè)點(diǎn)獲取的數(shù)據(jù)能夠達(dá)到《建筑變形測(cè)量規(guī)程》中所規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)則可以撤去觀測(cè)點(diǎn)。如果觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)到的沉降數(shù)據(jù)不夠穩(wěn)定或者沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)時(shí),則需要繼續(xù)觀察直到建筑物的沉降數(shù)據(jù)達(dá)到所要求的標(biāo)準(zhǔn)為止。

3 獲取的沉降數(shù)據(jù)分析

沉降觀測(cè)得到的數(shù)據(jù)經(jīng)過整理后得到的是一條曲線,出現(xiàn)曲線的情況有兩方面的原因,一是在觀測(cè)時(shí)精度不夠高,造成了一定的誤差。二是在施工過程中,施工區(qū)的降水變化比較大,這也會(huì)影響觀測(cè)的數(shù)據(jù)。這兩方面的原因中,如果是施工地的降水變化引起數(shù)據(jù)的誤差,則出現(xiàn)曲線屬于正?，F(xiàn)象,但如果曲線是因?yàn)橛^測(cè)時(shí)的精度不夠高造成的,那么就需要檢測(cè)人員重新測(cè)量,且上次觀測(cè)的數(shù)據(jù)也隨之作廢,不能夠使用。

得到的曲線還有另一個(gè)特點(diǎn),就是在后期有高低起伏的情況,這種情況在很多建筑物的觀測(cè)數(shù)據(jù)中都有所出現(xiàn),造成曲線后期高低起伏的原因往往是因?yàn)闇y(cè)量上存在誤差。而高低起伏出現(xiàn)在后期卻不出現(xiàn)在前期的原因是：前期的時(shí)候建筑物的下沉比較大,而誤差比較小,所以繪制成曲線圖就看的不明顯,但是隨著后來建筑物的下沉量不斷減小,誤差就被逐步地放大,就出現(xiàn)了曲線后期的高低起伏現(xiàn)象。所以在繪制曲線時(shí),相關(guān)技術(shù)人員能夠根據(jù)經(jīng)驗(yàn),結(jié)合數(shù)據(jù),把誤差降低,將后期的波浪線改成直線,不要將誤差在圖上展現(xiàn)出來。

曲線中有一個(gè)點(diǎn)是作為轉(zhuǎn)折點(diǎn)的,曲線從那個(gè)點(diǎn)之后出現(xiàn)了緩慢的回升,這種情況是因?yàn)樗疁?zhǔn)點(diǎn)下沉導(dǎo)致的。由于水準(zhǔn)點(diǎn)下沉的速度相較于前期建筑物沉降的速度慢,所以一開始曲線是不回升的。但到了后期,水準(zhǔn)點(diǎn)的下沉速度不變,而建筑物的沉降速度相較于之前變慢了,所以水準(zhǔn)點(diǎn)繼續(xù)下沉的話就會(huì)在曲線圖上變現(xiàn)為逐步上升的現(xiàn)象。但是這種現(xiàn)象是能夠避免的,比如在選取水準(zhǔn)點(diǎn)的時(shí)候,就應(yīng)該保證水準(zhǔn)點(diǎn)位置的精確度和穩(wěn)定性,減小測(cè)量的誤差。如果在后期的測(cè)量中發(fā)現(xiàn)水準(zhǔn)點(diǎn)位置的變化,那么應(yīng)該及時(shí)地測(cè)量出水準(zhǔn)點(diǎn)變化的量,及時(shí)修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)。

還有一種狀況是曲線在經(jīng)過某個(gè)點(diǎn)之后有一個(gè)突然的上升趨勢(shì),這種情況發(fā)生的原因更接近于人為。其很大可能是由于水準(zhǔn)點(diǎn)或者是觀測(cè)點(diǎn)的位置突然變化導(dǎo)致的,水準(zhǔn)點(diǎn)被突然降低或者觀測(cè)點(diǎn)的突然升高反映在曲線圖上都是曲線的突然上升。這種情況在實(shí)際檢測(cè)中存在率很高,然而其造成了后果也比較大,當(dāng)水準(zhǔn)點(diǎn)或是觀測(cè)點(diǎn)被人為地移動(dòng)后,或多或少會(huì)對(duì)相關(guān)的儀器造成損傷,對(duì)得出的數(shù)據(jù)也有很大的影響。解決此類問題的方法比較簡(jiǎn)單——使用代替法,就是在結(jié)構(gòu)、負(fù)荷、載重等各項(xiàng)指標(biāo)都相同的一個(gè)附近的沉降觀測(cè)點(diǎn)上,取同一期間上的沉降量數(shù)據(jù)作為原本被人為挪動(dòng)后的觀測(cè)點(diǎn)的沉降量,這樣的方式雖然有誤差,但是綜合考慮下來,這種方法是最便捷,也是最接近真實(shí)數(shù)據(jù)的一種方法,且如果選擇的沉降觀測(cè)點(diǎn)合適,那么其數(shù)據(jù)的曲線誤差是非常小的。

4 結(jié)語

沉降觀測(cè)在高層建筑物的變形觀測(cè)中起著非常重要的作用,其對(duì)高層建筑的施工和后期的使用都有著極其重要的意義。相關(guān)的技術(shù)人員能夠通過沉降觀測(cè)技術(shù)得到該高層建筑物的相關(guān)數(shù)據(jù),也可以通過沉降檢測(cè)技術(shù)得到的數(shù)據(jù)來判斷該高層建筑物的質(zhì)量和使用效果,并且能夠?qū)φ麄€(gè)高層建筑物在施工過程中的精確度進(jìn)行精準(zhǔn)的監(jiān)控,并隨時(shí)通過數(shù)據(jù)的走向來指導(dǎo)施工中出現(xiàn)的一些誤差,這樣不僅能夠避免高層建筑物在施工過程中出現(xiàn)不均勻的沉降現(xiàn)象,使建筑物發(fā)生傾斜的危險(xiǎn),還能夠在第一時(shí)間拿到建筑物的相關(guān)數(shù)據(jù),及時(shí)反饋給相關(guān)的建筑部門,保證了整個(gè)施工過程的安全性和建筑物的穩(wěn)定性。在以后的工程中,我們要好好利用沉降檢測(cè)技術(shù),建造出高質(zhì)量的高層建筑物。