沉降觀測理論如何運用于某高層建筑安全施工

　　1沉降觀測技術(shù)理論

　　工程建筑物在施工過程中容易產(chǎn)生一定的變形,而產(chǎn)生此變形的原因是一個比較復雜的問題。一般而言,建筑物變形主要由自然條件及變化和建筑物本身的原因所導致。自然條件包括建筑地基的地質(zhì)問題、水文地質(zhì)問題、土壤的物理性質(zhì)以及風力等因素;而建筑物本身原因則包括建筑物的荷重、建筑物的結(jié)構(gòu)與型式,以及在施工當中的一些其他因素。自然條件和建筑物本身因素這兩個原因是可以相互作用、相互聯(lián)系和相互耦合,從而對建筑物的變形起著重要的影響。如建筑物工程的施工,可以改變地面及土壤原有的一些特性,同時對地基施加了一定的外力,必然引起地基與周圍地層的一些特性變化;而這些土壤與地基的變化反過來也可以對建筑物本身的負荷及其他特性產(chǎn)生重要的影響[1-2]。高層建筑由于自身重量大,對地基的壓力也很大,因此,其沉陷量也隨之加大。同時由于在建筑過程中需要使用大量的大型施工設(shè)備,也可以影響到建筑物的變形。如果這種變形程度超過一定范圍,將危及到建筑物本身的安全,因此在建筑施工和運營期間,必須對它進行嚴格的監(jiān)視觀測,利用所獲得的數(shù)據(jù),及時進行反饋和改正,以保證建筑物的安全。而沉降觀測技術(shù)就是為保證建筑物安全的常用觀測指標之一[1-3]。

　　2沉降觀測技術(shù)在“世通名城”一期7號樓施工中的具體應用

　　2·1“世通名城”7號樓觀測流程

　　在進行沉降觀測時,需先制定好對該建筑物實施沉降觀測的流程圖,方便觀測人員按照流程圖進行建筑物的沉降觀測和數(shù)據(jù)分析,其流程如圖1所示。

　　2·2建筑物觀測點設(shè)置

　　按施工方或委托方的要求,選取了要進行觀測的位于西寧市城西區(qū)的“世通名城”一期7號樓作為青海大學學報第28卷沉降觀測對象。同時獲取該建筑物周圍地質(zhì)、地基、水文和風力等相應的信息。根據(jù)對該建筑物的設(shè)計要求,在施工開始之前,嚴格按照設(shè)計圖紙的安排做好沉降觀測策劃工作和制定沉降觀測方案,并布置如圖2所示的沉降觀測點,適時埋設(shè)沉降觀測基準點,繪出沉降觀測點的平面布置圖。

　　沉降觀測點的選擇必須設(shè)置在最能反映“世通名城”7號樓沉降特征且方便觀測的位置或點上;同時要求觀測點在縱橫向要對稱,相鄰觀測點之間的間距以20 m左右較為合理,應均勻地分布在該7號樓建筑結(jié)構(gòu)周圍(圖2所示)。另外在裝飾施工階段也要注意保護好這些觀測點,以便在該建筑物封頂后的后期階段繼續(xù)對該建筑物實施沉降觀測。其中表1和表2中所列用于沉降觀測的監(jiān)測點名均以該圖(圖2)中所標示的位置點來確定。在此基礎(chǔ)之上,用直徑不小于12 mm的圓鋼埋入到相應的觀測點處(7-1至7-9),埋入深度要深于12 cm。同時選擇至少3個左右的基準點(圖1中基準點3號),用于保證沉降觀測數(shù)據(jù)的準確性。

　　2·3沉降觀測及數(shù)據(jù)獲取

　　在沉降觀測期間,必須設(shè)定相應的觀測周期和時間,嚴格按照沉降觀測平面布置圖所設(shè)立的監(jiān)測點名,在施工過程中及時進行觀測,獲取最新數(shù)據(jù),進行統(tǒng)計和分析,并對數(shù)據(jù)所反映的結(jié)果進行反饋[4]。“世通名城”7號樓首次觀測期為7d左右,中期為15d左右,該建筑物主體封頂后被確定為每3個月觀測一次,一年后每6個月觀測一次,直到該建筑物進入沉降穩(wěn)定期。沉降觀測數(shù)據(jù)必須詳細進行記錄,尤其是原始數(shù)據(jù);同時要標記好觀測時間、觀測周期、樓層、觀測點名、獲得本期沉降量及沉降速度等數(shù)據(jù)。

　　表1和表2分別是“世通名城”7號樓第10期和第11期沉降觀測所獲得的數(shù)據(jù)。表中詳細記錄了該棟樓2007年7月26日與2007年8月13日兩次沉降觀測獲得的數(shù)據(jù)。“監(jiān)測點名”,如7-1或7-9,是對該樓進行沉降觀測時,所設(shè)置的沉降觀測點的點號或點名;而“高程”表示觀測點相對于基準點的高差; 上一期與本期觀測所得的沉降量之間較差量以“本期沉降”表示(單位:mm);“累計沉降量”表示從第一期觀測開始到本期為止累計沉降量的總和(單位:mm);上一期到本期沉降觀測點的沉降速度以“mm/d”來表示。

　　2·4建筑物沉降分析

　　依據(jù)沉降觀測所獲得數(shù)據(jù),可以利用分析軟件對其進行分析,繪出其所得的相應曲線或線性圖表,根據(jù)這些圖就可以推測建筑物的沉降趨勢,對該建筑物的安全進行評估,同時及時將所得信息和結(jié)果反饋給施工方,以保證建筑物的整體安全[5]。將獲得的西寧市城西區(qū)“世通名城”7號樓的沉降數(shù)據(jù)利用軟件生成沉降速度線組合圖及平均沉降過程線圖(圖3和圖4),就可推測和評價該樓的沉降信息及安全狀態(tài)走勢。

　　通過對“世通名城”7號樓第一期(2007-04-02日開始到2009-09-22日止,共約904 d)到本期所有沉降觀測數(shù)據(jù)進行量化分析,并用圖形表示,最后可獲得該建筑物建筑過程中沉降量變化的線形圖,分別是沉降速度線組合圖及平均沉降過程線圖 (圖3和圖4),圖3中每根線表示每個沉降觀測點在不同時期所得沉降量的數(shù)據(jù)。由圖3可見,在觀測初期“世通名城”7號樓建筑物沉降量變化或波動范圍較大,尤其在建筑物施工修建的120 d之內(nèi)沉降量波動相對較大。說明隨著建筑物樓層的增高,對建筑物基礎(chǔ)的荷載量也隨之增大,從而導致該建筑物沉降量波動變化相對較大,如該建筑物沉降量最大到11·85 mm/100 d。隨著建筑物施工到后期直至封頂,可從圖中看到該建筑物的沉降量變化波動較小,最多到3·47 mm/100 d,說明該建筑物進入平穩(wěn)沉降階段。圖4中沉降過程線表示,在該建筑物施工過程中,尤其是前半年時期,建筑物沉降量變化較大,此結(jié)果反映出該建筑第一階段的施工期間,隨著建筑壓力增加,沉降速度變化也較大。隨著建筑物施工到后期,沉降回歸曲線逐步接近直線。通過對平均沉降過程線進行分析可見,從第16期開始百天沉降速度為0·23 mm,說明該建筑物已進入沉降穩(wěn)定期。

　　3結(jié)語

　　高層建筑物的安全是一個重要課題,尤其在西寧這個地質(zhì)復雜、且因經(jīng)濟社會的發(fā)展而大規(guī)模進行高層建筑建設(shè)的地方,建筑安全更是顯得尤其重要。為了保證高層建筑物及其他施工對象在建筑工程中,或者在建筑完畢后的若干年,甚至更長時間段內(nèi)其安全性,必須采取相應的措施來進行檢測,獲取數(shù)據(jù)、分析,同時進行反饋和調(diào)整。而沉降觀測技術(shù)就是該領(lǐng)域中應用極為廣泛而又易于實施的重要檢測和監(jiān)測分析手段,通過對西寧城西區(qū)高層建筑物“世通名城”7號樓的沉降觀測可見, 該技術(shù)可以對如下安全狀態(tài)進行監(jiān)測:(1)在該建筑物施工過程中建筑物本身的安全,以及周圍建筑群或地基的安全性能。(2)在該建筑物封頂后,繼續(xù)利用沉降觀測技術(shù)來進行檢測、分析和反饋,以此保證建筑物在徹底完工后,是否因為其因高度增加而導致的總體重量增加等引起的各種不安全變化。通過后期的沉降觀測來對早期的設(shè)計、規(guī)劃等相關(guān)參數(shù)進行驗證,如果在預期范圍之內(nèi),則說明建筑物在安全范圍之內(nèi),否則將采取相關(guān)手段進行安全鞏固。(3)在建筑物完工后的數(shù)年乃至更長時期內(nèi),在不同階段利用沉降觀測技術(shù)進行觀測、檢測和分析,以保證隨著建筑物周圍環(huán)境的變化、地下水資源變化、土壤受氣候等影響后發(fā)生變化對該建筑物安全的影響;通過這種長期不同階段的沉降觀測可以保證對建筑物進行更長時間的(遠期)安全性的檢測,從而保證建筑物的安全性。

　　參考文獻

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　　[2]孫方飛,李明海,張傳喜,等·工程測量[M]·哈爾濱:哈爾濱地圖出版社, 2001: 186-196·

　　[3]韓繼旺,鐘繼,鄧璽·高層建筑沉降的觀測技術(shù)研究[J]·科技咨詢, 2008(20): 50-51·

　　[4]蘇衍坤,李新國·樁基高層建筑施工中的沉降觀測[J]·海洋測繪, 2006, 26(2): 61-64·

　　[5]葉國良·地基基礎(chǔ)沉降觀測方法綜述[J]·中國港灣建設(shè), 2003(3): 18-21·

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