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沉降觀(guān)測理論如何運用于某高層建筑安全施工
1沉降觀(guān)測技術(shù)理論
工程建筑物在施工過(guò)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(gè)比較復雜的問(wèn)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(wèn)題、水文地質(zhì)問(wèn)題、土壤的物理性質(zhì)以及風(fēng)力等因素;而建筑物本身原因則包括建筑物的荷重、建筑物的結構與型式,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(gè)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(zhù)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(shí)對地基施加了一定的外力,必然引起地基與周?chē)貙拥囊恍┨匦宰兓?而這些土壤與地基的變化反過(guò)來(lái)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(shí)由于在建筑過(guò)程中需要使用大量的大型施工設備,也可以影響到建筑物的變形。如果這種變形程度超過(guò)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(yíng)期間,必須對它進(jìn)行嚴格的監視觀(guān)測,利用所獲得的數據,及時(shí)進(jìn)行反饋和改正,以保證建筑物的安全。而沉降觀(guān)測技術(shù)就是為保證建筑物安全的常用觀(guān)測指標之一[1-3]。
2沉降觀(guān)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(guān)測流程
在進(jìn)行沉降觀(guān)測時(shí),需先制定好對該建筑物實(shí)施沉降觀(guān)測的流程圖,方便觀(guān)測人員按照流程圖進(jìn)行建筑物的沉降觀(guān)測和數據分析,其流程如圖1所示。
2·2建筑物觀(guān)測點(diǎn)設置
按施工方或委托方的要求,選取了要進(jìn)行觀(guān)測的位于西寧市城西區的“世通名城”一期7號樓作為青海大學(xué)學(xué)報第28卷沉降觀(guān)測對象。同時(shí)獲取該建筑物周?chē)刭|(zhì)、地基、水文和風(fēng)力等相應的信息。根據對該建筑物的設計要求,在施工開(kāi)始之前,嚴格按照設計圖紙的安排做好沉降觀(guān)測策劃工作和制定沉降觀(guān)測方案,并布置如圖2所示的沉降觀(guān)測點(diǎn),適時(shí)埋設沉降觀(guān)測基準點(diǎn),繪出沉降觀(guān)測點(diǎn)的平面布置圖。
沉降觀(guān)測點(diǎn)的選擇必須設置在最能反映“世通名城”7號樓沉降特征且方便觀(guān)測的位置或點(diǎn)上;同時(shí)要求觀(guān)測點(diǎn)在縱橫向要對稱(chēng),相鄰觀(guān)測點(diǎn)之間的間距以20 m左右較為合理,應均勻地分布在該7號樓建筑結構周?chē)?圖2所示)。另外在裝飾施工階段也要注意保護好這些觀(guān)測點(diǎn),以便在該建筑物封頂后的后期階段繼續對該建筑物實(shí)施沉降觀(guān)測。其中表1和表2中所列用于沉降觀(guān)測的監測點(diǎn)名均以該圖(圖2)中所標示的位置點(diǎn)來(lái)確定。在此基礎之上,用直徑不小于12 mm的圓鋼埋入到相應的觀(guān)測點(diǎn)處(7-1至7-9),埋入深度要深于12 cm。同時(shí)選擇至少3個(gè)左右的基準點(diǎn)(圖1中基準點(diǎn)3號),用于保證沉降觀(guān)測數據的準確性。
2·3沉降觀(guān)測及數據獲取
在沉降觀(guān)測期間,必須設定相應的觀(guān)測周期和時(shí)間,嚴格按照沉降觀(guān)測平面布置圖所設立的監測點(diǎn)名,在施工過(guò)程中及時(shí)進(jìn)行觀(guān)測,獲取最新數據,進(jìn)行統計和分析,并對數據所反映的結果進(jìn)行反饋[4]。“世通名城”7號樓首次觀(guān)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(gè)月觀(guān)測一次,一年后每6個(gè)月觀(guān)測一次,直到該建筑物進(jìn)入沉降穩定期。沉降觀(guān)測數據必須詳細進(jìn)行記錄,尤其是原始數據;同時(shí)要標記好觀(guān)測時(shí)間、觀(guān)測周期、樓層、觀(guān)測點(diǎn)名、獲得本期沉降量及沉降速度等數據。
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(guān)測所獲得的數據。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(guān)測獲得的數據。“監測點(diǎn)名”,如7-1或7-9,是對該樓進(jìn)行沉降觀(guān)測時(shí),所設置的沉降觀(guān)測點(diǎn)的點(diǎn)號或點(diǎn)名;而“高程”表示觀(guān)測點(diǎn)相對于基準點(diǎn)的高差; 上一期與本期觀(guān)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(guān)測開(kāi)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(guān)測點(diǎn)的沉降速度以“mm/d”來(lái)表示。
2·4建筑物沉降分析
依據沉降觀(guān)測所獲得數據,可以利用分析軟件對其進(jìn)行分析,繪出其所得的相應曲線(xiàn)或線(xiàn)性圖表,根據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(jìn)行評估,同時(shí)及時(shí)將所得信息和結果反饋給施工方,以保證建筑物的整體安全[5]。將獲得的西寧市城西區“世通名城”7號樓的沉降數據利用軟件生成沉降速度線(xiàn)組合圖及平均沉降過(guò)程線(xiàn)圖(圖3和圖4),就可推測和評價(jià)該樓的沉降信息及安全狀態(tài)走勢。
通過(guò)對“世通名城”7號樓第一期(2007-04-02日開(kāi)始到2009-09-22日止,共約904 d)到本期所有沉降觀(guān)測數據進(jìn)行量化分析,并用圖形表示,最后可獲得該建筑物建筑過(guò)程中沉降量變化的線(xiàn)形圖,分別是沉降速度線(xiàn)組合圖及平均沉降過(guò)程線(xiàn)圖 (圖3和圖4),圖3中每根線(xiàn)表示每個(gè)沉降觀(guān)測點(diǎn)在不同時(shí)期所得沉降量的數據。由圖3可見(jiàn),在觀(guān)測初期“世通名城”7號樓建筑物沉降量變化或波動(dòng)范圍較大,尤其在建筑物施工修建的120 d之內沉降量波動(dòng)相對較大。說(shuō)明隨著(zhù)建筑物樓層的增高,對建筑物基礎的荷載量也隨之增大,從而導致該建筑物沉降量波動(dòng)變化相對較大,如該建筑物沉降量最大到11·85 mm/100 d。隨著(zhù)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(dòng)較小,最多到3·47 mm/100 d,說(shuō)明該建筑物進(jìn)入平穩沉降階段。圖4中沉降過(guò)程線(xiàn)表示,在該建筑物施工過(guò)程中,尤其是前半年時(shí)期,建筑物沉降量變化較大,此結果反映出該建筑第一階段的施工期間,隨著(zhù)建筑壓力增加,沉降速度變化也較大。隨著(zhù)建筑物施工到后期,沉降回歸曲線(xiàn)逐步接近直線(xiàn)。通過(guò)對平均沉降過(guò)程線(xiàn)進(jìn)行分析可見(jiàn),從第16期開(kāi)始百天沉降速度為0·23 mm,說(shuō)明該建筑物已進(jìn)入沉降穩定期。
3結語(yǔ)
高層建筑物的安全是一個(gè)重要課題,尤其在西寧這個(gè)地質(zhì)復雜、且因經(jīng)濟社會(huì )的發(fā)展而大規模進(jìn)行高層建筑建設的地方,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(cháng)時(shí)間段內其安全性,必須采取相應的措施來(lái)進(jìn)行檢測,獲取數據、分析,同時(shí)進(jìn)行反饋和調整。而沉降觀(guān)測技術(shù)就是該領(lǐng)域中應用極為廣泛而又易于實(shí)施的重要檢測和監測分析手段,通過(guò)對西寧城西區高層建筑物“世通名城”7號樓的沉降觀(guān)測可見(jiàn), 該技術(shù)可以對如下安全狀態(tài)進(jìn)行監測:(1)在該建筑物施工過(guò)程中建筑物本身的安全,以及周?chē)ㄖ夯虻鼗陌踩阅堋?2)在該建筑物封頂后,繼續利用沉降觀(guān)測技術(shù)來(lái)進(jìn)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(guò)后期的沉降觀(guān)測來(lái)對早期的設計、規劃等相關(guān)參數進(jìn)行驗證,如果在預期范圍之內,則說(shuō)明建筑物在安全范圍之內,否則將采取相關(guān)手段進(jìn)行安全鞏固。(3)在建筑物完工后的數年乃至更長(cháng)時(shí)期內,在不同階段利用沉降觀(guān)測技術(shù)進(jìn)行觀(guān)測、檢測和分析,以保證隨著(zhù)建筑物周?chē)h(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(guò)這種長(cháng)期不同階段的沉降觀(guān)測可以保證對建筑物進(jìn)行更長(cháng)時(shí)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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