烏江大廈及烏江水電高層住宅樓主體建筑物變形監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

梁畯 唐子昂

摘要：烏江大廈和烏江水電高層住宅樓屬于超高層建筑物，且建筑物附近的地面上出現(xiàn)明顯的沉降及涌水現(xiàn)象，故擬定采用幾何水準(zhǔn)測(cè)量對(duì)建筑物基礎(chǔ)面進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，采用GNSS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)建筑物屋頂面進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)。通過合理布控測(cè)點(diǎn)位置，優(yōu)化幾何水準(zhǔn)測(cè)量線路，優(yōu)化監(jiān)測(cè)周期，對(duì)建筑物的變形進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，為進(jìn)一步對(duì)建筑物的變形分析提供數(shù)據(jù)依據(jù)，以便掌握烏江水電高層住宅樓工程結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)的運(yùn)行性態(tài)。

關(guān)鍵詞：幾何水準(zhǔn)GNSS；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)水平位移

一、工程概述

烏江大廈工程于1995年6月開工，1997年1月13日主體結(jié)構(gòu)工程封頂。烏江大廈占地面積5233，總建筑面積為31550，結(jié)構(gòu)為現(xiàn)澆鋼筋混凝土框筒體系，樓板為全現(xiàn)澆混凝土板。

烏江水電高層住宅樓工程于2003年7月正式開工，并于2005年7月竣工。該住宅樓位于烏江大廈西側(cè)（相距約20m），占地面積6100，總建筑面積31710，結(jié)構(gòu)為框支剪力墻結(jié)構(gòu)。

2015年8月在烏江水電高層住宅樓正門左側(cè)發(fā)現(xiàn)一處明顯的沉降現(xiàn)象，沉降范圍為0.3×0.3×1.5m（長(zhǎng)×寬×深），同時(shí)在烏江大廈后門左側(cè)發(fā)現(xiàn)一處明顯的沉降現(xiàn)象，沉降范圍大致為1.2×0.8×1.5m（長(zhǎng)×寬×深），暴雨時(shí)曾出現(xiàn)過“冒水”現(xiàn)象?？紤]烏江大廈與烏江水電高層住宅樓均屬于高層建筑物及其可能存在安全隱患，故故擬定方案對(duì)其建筑物結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)的變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以便掌握烏江水電高層住宅樓工程結(jié)構(gòu)及其基礎(chǔ)的運(yùn)行性態(tài)。

二、變形監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

變形監(jiān)測(cè)擬定采用幾何水準(zhǔn)測(cè)量對(duì)建筑物基礎(chǔ)面進(jìn)行垂直位移監(jiān)測(cè)，采用GNSS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)建筑物屋頂面進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)，同時(shí)輔以人工巡查的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（一）垂直位移監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況擬定所屬兩棟建筑物的垂直位移監(jiān)測(cè)為幾何水準(zhǔn)測(cè)量方式，即在烏江大廈與烏江水電高層住宅樓地下一層停車場(chǎng)的連接通道上設(shè)置3個(gè)高程工作基點(diǎn)，同時(shí)在兩棟大樓的構(gòu)造柱上布置36個(gè)水準(zhǔn)標(biāo)點(diǎn)，形成兩條閉合的水準(zhǔn)測(cè)量路線，測(cè)量等級(jí)采用一等幾何水準(zhǔn)。

高程基準(zhǔn)點(diǎn)：選定最近的城市高程基準(zhǔn)點(diǎn)（甲秀樓旁）進(jìn)行聯(lián)測(cè)。

高程工作基點(diǎn)：由于烏江水電高層住宅樓屬于框支剪力墻結(jié)構(gòu)，烏江大廈屬于現(xiàn)澆鋼筋混凝土框筒體系結(jié)構(gòu)，兩棟大樓底層四周受裙房及裝飾面磚等方面的遮擋，無法對(duì)主體建筑物進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置，經(jīng)過仔細(xì)研究現(xiàn)場(chǎng)情況，擬在地下一層的主要結(jié)構(gòu)柱上進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置，故將高程工作基點(diǎn)選擇在烏江大廈與烏江水電高層住宅樓地下一層停車場(chǎng)的連接通道上（連接通道以下無建筑物和設(shè)備，且為未開挖過的原始地層），在其通道內(nèi)設(shè)置三個(gè)高程工作基點(diǎn)，呈等邊三角形布置，且三個(gè)高程工作基點(diǎn)均靠近通道邊墻進(jìn)行布置。高程工作基點(diǎn)均采用深埋雙金屬管水準(zhǔn)標(biāo)石的結(jié)構(gòu)形式。

水準(zhǔn)標(biāo)點(diǎn)：擬在烏江水電高層住宅樓地下一層的主要構(gòu)造柱上進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置，即在電梯井的四個(gè)角點(diǎn)和塔樓的東、西、南、北四個(gè)方向（每個(gè)方向布置2個(gè)或2個(gè)以上監(jiān)測(cè)點(diǎn)）的構(gòu)造柱上設(shè)置監(jiān)測(cè)沉降的水準(zhǔn)標(biāo)點(diǎn)。

（二）水平位移監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

由于受所屬工程建筑物的布局及周邊環(huán)境的限制，傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)手段不僅難以實(shí)施和勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。采用GNSS定位技術(shù)、不需要通視，可全天候工作。具體的實(shí)施方案如下：

（1）在所屬兩棟建筑物樓頂建立GNSS監(jiān)測(cè)站，同時(shí)在距離建筑物1.0km的范圍內(nèi)選擇搜星條件較好（周邊建筑較少，衛(wèi)星截止高度角保持在15°為宜，遠(yuǎn)離大型干擾源和反射源等）且處于穩(wěn)定區(qū)域的地點(diǎn)建立GNSS基準(zhǔn)站。

（2）基準(zhǔn)站的選擇。GNSS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，基準(zhǔn)站是整個(gè)系統(tǒng)的核心，也是起算的依據(jù)，所以基準(zhǔn)站必須選擇在搜星條件好、干擾小，且穩(wěn)定的地方。通過現(xiàn)場(chǎng)踏勘，擬定滿足條件的基準(zhǔn)點(diǎn)位置。

（3）監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置。根據(jù)所屬工程建筑物樓頂?shù)膸缀吻闆r，選擇具有代表意義的位置布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)盡量布置樓房重要受力的柱子頂部，要求架設(shè)高度在1.5米左右，能有效的消除多路徑帶來的誤差。

（4）設(shè)備選型。擬選擇徠卡GMX902 GG接收機(jī)+天線。徠卡GMX902是全球首款專門用于監(jiān)測(cè)用途的高精度雙星GNSS接收機(jī)。

（5）數(shù)據(jù)通信傳輸系統(tǒng)。采用基于GPRS/CDMA的無線數(shù)據(jù)終端（DTU）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

（6）樓頂就近采用專用電纜給設(shè)備進(jìn)行供電。

（7）數(shù)據(jù)解算分析處理軟件平臺(tái)選擇徠卡GeoMoS。其主要的適用功能有：站點(diǎn)圖的生成、縱向位移分析、變形速率分析、矢量分析、高程位移分析、橫向位移分析、監(jiān)測(cè)報(bào)告和原始數(shù)據(jù)等。

三、變形監(jiān)測(cè)及成果整理

（1）絕對(duì)高程引測(cè)。以甲秀樓旁的高程基準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)建高程控制網(wǎng)，對(duì)工作基點(diǎn)進(jìn)行聯(lián)測(cè)。

（2）水準(zhǔn)網(wǎng)基準(zhǔn)值測(cè)定與取定。待全部的高程工作基點(diǎn)和水準(zhǔn)標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)穩(wěn)定（7d）后，選取連續(xù)獨(dú)立施測(cè)且成果合格的兩次沉降位移測(cè)值的平均值作為所屬各類水準(zhǔn)標(biāo)點(diǎn)的基準(zhǔn)值。以此基準(zhǔn)值計(jì)算、整理、分析和評(píng)判所屬工程結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)的沉降變形性態(tài)。

（3）監(jiān)測(cè)期限。根據(jù)公司首次審查會(huì)議的要求，按照三年考慮。三年后暫停沉降監(jiān)測(cè)，若GNSS系統(tǒng)能正常運(yùn)行，則讓其在生命周期內(nèi)繼續(xù)采集數(shù)據(jù)，積累連續(xù)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，方便再次出現(xiàn)異常時(shí)有數(shù)據(jù)可用。

（4）對(duì)于所屬水準(zhǔn)測(cè)量記錄、計(jì)算及分析結(jié)果，應(yīng)進(jìn)行兩級(jí)檢查；檢查驗(yàn)收情況應(yīng)形成記錄，并進(jìn)行歸檔。

（5）建筑變形測(cè)量在完成記錄檢查、平差計(jì)算和數(shù)據(jù)處理分析后，應(yīng)按相關(guān)的規(guī)定進(jìn)行成果的整理，即：記錄手簿的內(nèi)容應(yīng)完整、齊全；平差計(jì)算過程及成果、圖表和各種檢驗(yàn)、分析資料應(yīng)完整、清晰；使用的圖式符號(hào)應(yīng)規(guī)格統(tǒng)一、注記清楚。

（6）在變形監(jiān)測(cè)過程中，當(dāng)某期監(jiān)測(cè)點(diǎn)變形量出現(xiàn)異常變化時(shí)，應(yīng)分析原因，在排除監(jiān)測(cè)本身錯(cuò)誤的前提下，應(yīng)及時(shí)對(duì)測(cè)點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)分析。

（7）對(duì)各周期監(jiān)測(cè)過程中發(fā)現(xiàn)的相鄰監(jiān)測(cè)點(diǎn)高差變動(dòng)跡象、地質(zhì)地貌異常、附近建筑基礎(chǔ)和墻體裂縫等情況，應(yīng)做好記錄，并畫草圖。

四、結(jié)束語

由于烏江大廈及烏江水電高層住宅樓屬于超高層建筑，盡管已投運(yùn)近二十年或十余年，但由于工程竣工后均沒有開展相關(guān)的監(jiān)測(cè)工作，加上在施工期間使用的監(jiān)測(cè)點(diǎn)已被掩埋或受損，導(dǎo)致所屬工程竣工后何時(shí)進(jìn)入穩(wěn)定階段無法推定。故實(shí)施本項(xiàng)目的變形監(jiān)測(cè)工作，確保所屬工程的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，若在后續(xù)的監(jiān)測(cè)中發(fā)現(xiàn)異常的垂直位移或水平位移，建議委托具備相應(yīng)資質(zhì)的建筑檢測(cè)單位對(duì)所屬工程的結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)等進(jìn)行檢測(cè)，防止工程建筑物及基礎(chǔ)帶病工作，同時(shí)防患于未然。

（作者單位：貴州烏江水電開發(fā)有限責(zé)任公司東風(fēng)發(fā)電廠1

中國(guó)水利水電第十二工程局有限公司施工科學(xué)研究院2）