基于高精度水準測量的高層建筑沉降觀測

謝旭暉,許錫文

(江西應用技術(shù)職業(yè)學院,江西 贛州 341000)

1 沉降觀測的原理和方法概述

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：第一種是因為施工過程存在誤差,當建筑物的負荷分布在計算時出現(xiàn)誤差,導致在實際建設(shè)過程建筑物的承受力度不同,這種細微的壓力差就能夠?qū)е陆ㄖ锇l(fā)生變形,但是在實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間變久,建筑物由于其自身結(jié)構(gòu)的特點就會因為建筑物內(nèi)部的負載不同造成變形。第三種原因是外部因素導致的建筑物變形。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,無論是在其負荷內(nèi)還是超負荷,都會漸漸地使建筑物發(fā)生沉降變形。

1.2 沉降觀測原理

在建筑物的變形觀測中,沉降觀測是比較重要的一個方式,也是用的比較多的一種,它是觀測建筑物在垂直方向上的變形效果的,所以其觀測點是設(shè)置在垂直方向上的,通過檢測沉降程度來判斷整個建筑物的施工質(zhì)量和效果。沉降觀測雖然在操作方面相對來說比較簡單,但是要求其精度要非常高,它不僅需要測定建筑物的沉降量,還要通過測得的數(shù)據(jù)來計算建筑物的傾斜程度等各種參量數(shù)據(jù),且沉降的觀測要從建筑物的準備期到施工期再到竣工后的試用期都要持續(xù)進行。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)生危險的可能性。

1.3 沉降觀測的方法

目前,我國的沉降觀測方法大致有這幾種：高精度水準測量法、三角高程測量法、地面沉降監(jiān)測站、數(shù)字攝影測量方法、GPS方法等等。

2 高精度水準測量的高層建筑物沉降觀測實例

2.1 對工程基本情況的概述

該項目占地面積為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 對沉降觀測進行觀測點的布置及具體觀測情況

首先要進行觀測點的布設(shè)。在布設(shè)時,要選擇建筑物的四個角、比較大的轉(zhuǎn)角和建筑物的外墻上進行觀測點的布設(shè),每個觀測點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、建筑物的裂縫點等部位設(shè)置觀測點,這些觀測點之間的距離是大約十五米。再復雜一些的建筑物中還會在承重墻的中點處也設(shè)置上觀測點。

當沉降觀測點安置好之后,就要通過高精度水準測量的方法對這些點進行物沉降觀測。此次觀測的儀器采用的是天寶電子水準儀和配套水準尺,利用這些儀器從觀測點的基點開始觀測。

在施工過程中進行檢測時,需要在建筑物每升高2層時觀測一次,建筑物竣工后,需要對建筑物每兩到三個月進行一次觀測,當建筑物的沉降觀測點獲取的數(shù)據(jù)能夠達到《建筑變形測量規(guī)程》中所規(guī)定的標準時則可以撤去觀測點。如果觀測點觀測到的沉降數(shù)據(jù)不夠穩(wěn)定或者沒有達到標準時,則需要繼續(xù)觀察直到建筑物的沉降數(shù)據(jù)達到所要求的標準為止。

3 獲取的沉降數(shù)據(jù)分析

沉降觀測得到的數(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,一是在觀測時精度不夠高,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,這也會影響觀測的數(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,但如果曲線是因為觀測時的精度不夠高造成的,那么就需要檢測人員重新測量,且上次觀測的數(shù)據(jù)也隨之作廢,不能夠使用。

得到的曲線還有另一個特點,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為測量上存在誤差。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,相關(guān)技術(shù)人員能夠根據(jù)經(jīng)驗,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。

曲線中有一個點是作為轉(zhuǎn)折點的,曲線從那個點之后出現(xiàn)了緩慢的回升,這種情況是因為水準點下沉導致的。由于水準點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,水準點的下沉速度不變,而建筑物的沉降速度相較于之前變慢了,所以水準點繼續(xù)下沉的話就會在曲線圖上變現(xiàn)為逐步上升的現(xiàn)象。但是這種現(xiàn)象是能夠避免的,比如在選取水準點的時候,就應該保證水準點位置的精確度和穩(wěn)定性,減小測量的誤差。如果在后期的測量中發(fā)現(xiàn)水準點位置的變化,那么應該及時地測量出水準點變化的量,及時修改相應的數(shù)據(jù)。

還有一種狀況是曲線在經(jīng)過某個點之后有一個突然的上升趨勢,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點或者是觀測點的位置突然變化導致的,水準點被突然降低或者觀測點的突然升高反映在曲線圖上都是曲線的突然上升。這種情況在實際檢測中存在率很高,然而其造成了后果也比較大,當水準點或是觀測點被人為地移動后,或多或少會對相關(guān)的儀器造成損傷,對得出的數(shù)據(jù)也有很大的影響。解決此類問題的方法比較簡單——使用代替法,就是在結(jié)構(gòu)、負荷、載重等各項指標都相同的一個附近的沉降觀測點上,取同一期間上的沉降量數(shù)據(jù)作為原本被人為挪動后的觀測點的沉降量,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,也是最接近真實數(shù)據(jù)的一種方法,且如果選擇的沉降觀測點合適,那么其數(shù)據(jù)的曲線誤差是非常小的。

4 結(jié)語

沉降觀測在高層建筑物的變形觀測中起著非常重要的作用,其對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€高層建筑物在施工過程中的精確度進行精準的監(jiān)控,并隨時通過數(shù)據(jù)的走向來指導施工中出現(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,還能夠在第一時間拿到建筑物的相關(guān)數(shù)據(jù),及時反饋給相關(guān)的建筑部門,保證了整個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技術(shù),建造出高質(zhì)量的高層建筑物。