建筑工程地基基礎(chǔ)沉降監(jiān)測方法探討

宋萬石

【摘要】地基基礎(chǔ)沉降監(jiān)測是對建筑工程中地基發(fā)生突變的一種預(yù)先發(fā)現(xiàn)，通過地基基礎(chǔ)沉降監(jiān)測我們可以預(yù)防建筑物因為地基沉降而引發(fā)的各種災(zāi)害。所以，精準(zhǔn)地監(jiān)測地基基礎(chǔ)沉降是非常有必要的。監(jiān)測的方法隨著監(jiān)測的要求以及相關(guān)條件、地理環(huán)境等因數(shù)的限制會有所不同，本文從表層沉降監(jiān)測、深層沉降監(jiān)測和斷面沉降監(jiān)測三個層面出發(fā)，探究這三種監(jiān)測方法在地基基礎(chǔ)沉降監(jiān)測中的異同。

【關(guān)鍵字】地基沉降監(jiān)測；表層沉降監(jiān)測；深層沉降監(jiān)測；斷面沉降監(jiān)測

地基基礎(chǔ)是否安全是建筑物能否安全使用的重要關(guān)鍵點之一，但是在建筑物的重力、施工地的地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件等因素的影響下，地基基礎(chǔ)有可能會發(fā)生不同程度的不均勻沉降或者大幅度的沉降，而一旦地基基礎(chǔ)發(fā)生了這些變化，那么輕則使建筑物傾斜，影響建筑物的正常使用，重則會造成建筑物開裂、坍塌，給群眾帶來傷害。為了避免這些現(xiàn)象的發(fā)生，相關(guān)部門應(yīng)該及時、精準(zhǔn)地監(jiān)測建筑物地基基礎(chǔ)的變化情況，做好補救措施。

1.表層沉降監(jiān)測

1.1 意義

所謂的表層沉降監(jiān)測是指只監(jiān)測地表沉降或者是地表以上部位的沉降。通過對監(jiān)測的結(jié)果進行繪制沉降等值線圖，并對建筑物的未來使用性進行分析預(yù)測，這是許多高層建筑選擇的一種地基基礎(chǔ)沉降監(jiān)測方式。下面我們以西安某高層建筑為例進行表層沉降監(jiān)測的分析。

1.2基本情況分析

無論是何種監(jiān)測，首先需要做的就是了解被監(jiān)測物體的基本情況。此次監(jiān)測的建筑物地勢較為平坦，最高地勢與最低地勢僅相差1.4m左右，屬于黃土地區(qū)的黃土洼地。建筑占地面積有900多㎡，其中地下2層，地上21層，一共71.4m高。

1.3 監(jiān)測過程

根據(jù)這一高層建筑的特點，在設(shè)計好監(jiān)測方案后選擇的是精密水準(zhǔn)儀和水準(zhǔn)標(biāo)尺進行監(jiān)測。此次表層沉降監(jiān)測是在建筑物底部工程完成后開始的，從2010年開始到2014年止，為期4年。其中每增高一層就監(jiān)測一次，一共監(jiān)測了21次。在建筑封頂后進行定期監(jiān)測，直到沉降速度穩(wěn)定在0.4以下為止，一共監(jiān)測了10次。故總的來說對該建筑物的監(jiān)測共有31次。

此次監(jiān)測屬于表層沉降監(jiān)測，所以監(jiān)測點選擇在該高層建筑的大轉(zhuǎn)角或者外墻的梁柱上，其中每個監(jiān)測點間隔10～15 m或間隔2～3根梁柱。按照這一規(guī)律一共布設(shè)置了6個監(jiān)測點。監(jiān)測點的數(shù)據(jù)采集是使用第Ⅰ等、Ⅱ等水準(zhǔn)測量方法進行的，并且嚴(yán)格遵循第Ⅰ等、Ⅱ等水準(zhǔn)測量方法的精準(zhǔn)度。

1.4 結(jié)果分析

在監(jiān)測過程中，要清晰記錄數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。但僅僅得出記錄的數(shù)據(jù)我們是無法得出地基基礎(chǔ)沉降對該高樓的影響的，也不能得出我們想要的監(jiān)測的結(jié)果，所以分析數(shù)據(jù)也是監(jiān)測中重要的組成部分。

在得出監(jiān)測數(shù)據(jù)后，我們需要分析監(jiān)測結(jié)果，繪制出沉降等值線，分析沉降速率。此外，對于得出的數(shù)據(jù)我們還要借助Origin8.0（數(shù)據(jù)處理分析軟件）對不同觀測點沉降量在相同時間內(nèi)的變化關(guān)系進行多項式擬合，并得出公式。隨后可利用這一公式對監(jiān)測點的變化進行預(yù)測或者利用公式計算出兩個相鄰的監(jiān)測點之間的沉降差值。在得出結(jié)果后，我們還要采用類比法來對比同類場地中相似工程的地基基礎(chǔ)沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，然后參照相關(guān)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值確定沉降數(shù)值所屬的范疇，在范圍內(nèi)的我們可以認定為是合格建筑地基，超出范圍的，我們必須要制定緊急應(yīng)急預(yù)案，減少不必要的損失，避免災(zāi)害發(fā)生。

通過對該高層建筑的監(jiān)測，我們可以得出在整個監(jiān)測過程中，建筑物地基基礎(chǔ)沉降是呈整體勻速下降趨勢的，并無不均勻的下降，并且在工程完工后第二次監(jiān)測開始，沉降基本處于穩(wěn)定狀態(tài)。由此，我們可以通過表層沉降監(jiān)測法判斷出該建筑是合格的、安全的。

2、深層沉降監(jiān)測

2.1 意義

所謂的深層沉降監(jiān)測也可以叫做分層沉降監(jiān)測，主要為了掌握地基各土層的承載能力以及建筑對各土層的反向影響。

2.2 不同的監(jiān)測方法

對于不同的土質(zhì)，在目前來說是有不同的監(jiān)測方法的，例如：

在硬土層，我們可以采用深標(biāo)點水準(zhǔn)儀。這是一種采用鉆機鉆孔，并在孔內(nèi)放置小沉降盤測試桿，隨后引出地面，用水準(zhǔn)儀進行監(jiān)測的一種監(jiān)測方式。這種方式的不同點在于每設(shè)置一個監(jiān)測點，則需要一個鉆孔，而設(shè)置多個監(jiān)測點就需要多個鉆孔。其監(jiān)測精度可達1.0mm。

對于軟土層我們就會選用磁環(huán)式沉降儀。使用磁環(huán)式沉降儀進行監(jiān)測的原理是將爪子與磁環(huán)同時放置在監(jiān)測點內(nèi)，隨后打開爪子，讓磁環(huán)與土層同步變形以達到監(jiān)測的目的。這種監(jiān)測相對來說比較簡單，精度不如深標(biāo)點水準(zhǔn)儀，但是也可以達到1.0～2.0mm。

還有一種是不動桿法。其工作原理與表層沉降監(jiān)測原理相似，所不同的是不動桿法需要將測量儀放置鉆孔預(yù)定位置，并打開爪子使沉降儀深入到土層中去，以保證沉降儀與土層同步下降而達到監(jiān)測的結(jié)果。

2.3 結(jié)果分析

深層沉降監(jiān)測與其他監(jiān)測方法一樣，也是需要對監(jiān)測結(jié)果進行分析的?？梢哉f它們之間監(jiān)測的方式不同，但是分析結(jié)果的方式相似。故可以得出深層沉降監(jiān)測結(jié)果分析所需的步驟可參考上文“1.4結(jié)果分析”所示。

3.斷面沉降監(jiān)測

3.1 意義

斷面沉降監(jiān)測適用于路基、堤壩等需要大范圍監(jiān)測且有斷面的建筑物的監(jiān)測。可以根據(jù)要求使用活動式和固定式的監(jiān)測方式。其中，路基監(jiān)測多選用活動式監(jiān)測方式，而堤壩的監(jiān)測，由于監(jiān)測點在水下，所以無法選擇活動式監(jiān)測，而只能選擇固定式監(jiān)測。

3.2 監(jiān)測原理

完整的斷面沉降監(jiān)測需要在路基的底部預(yù)埋一個單點數(shù)碼沉降計，然后在路基的表層放置一個沉降監(jiān)測莊或者一個剖面沉降監(jiān)測管。通過底部與地面的儀器同時工作完成監(jiān)測任務(wù)。為了探究斷面沉降的監(jiān)測意義，我們選擇某路基為例進行監(jiān)測，嘗試發(fā)現(xiàn)斷面沉降監(jiān)測的不同。

某高速公路位于丘陵地帶，根據(jù)文件規(guī)定一般路基斷面監(jiān)測的要求放置沉降觀測莊和沉降板，故在每個斷面觀測點放置3個沉降莊，布置于雙線路基中心或左右線中心兩側(cè)；沉降板1個，布置在雙線路基中心。其中，按照《基沉降觀測實施細則》中“路基斷面沉降監(jiān)測一般不能少于兩個觀測斷面，且間距不超過50m”的相關(guān)規(guī)定，選擇好兩個連續(xù)的斷面作為觀測對象。根據(jù)沉降觀測莊和沉降板的變化，我們可以發(fā)現(xiàn)這一公路雖處于較復(fù)雜的丘陵地帶，但是公路的沉降處于合理的范圍內(nèi)，是合格的公路。

4.總結(jié)

完成地基基礎(chǔ)沉降監(jiān)測的方法總是在不斷完善、不斷進步的。但是，通過上文總結(jié)分析我們可以得出，無論是表層沉降監(jiān)測、深層沉降監(jiān)測還是斷面沉降監(jiān)測，它們各有優(yōu)勢，也同時用它們的優(yōu)勢告訴我們，不同的地理環(huán)境、條件，需要我們選擇不同的監(jiān)測方法才能得到更加精確的數(shù)據(jù)，才能真正達到使建筑物規(guī)避風(fēng)險的目的，否則就不能“對癥下藥”了。

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