(上海市建工设计研究总院有限公司,上海 200231)
摘要:基础设计等级为甲级的高层建筑物,竣工后须开展沉降观测和变形剖析。本文以某软土地区地基基础设计为甲级高层建筑物为例,在建筑物周围根据国家、地方测量技术标准及规范要求布设置观测点,结合相应观测数据,分析建筑物沉降。
关键词:沉降观测;建筑物稳定性;变形分析
高层建筑物竣工后开展沉降观测是结构稳定性的重要核查指标。
近年来建构物失稳事件频发,例如上海莲花南路某小区号楼及华南地区某高层大厦失稳事件。为确保高层建筑物安全,准确了解结构稳定性,必须在高层建筑竣工后开展沉降观测和变形剖析,为建筑物使用提供数字安全保障,并验证建筑物设计合理性。
1 工程概况
1.1 建筑物概况
本建筑物处于软土地区,层高近80米,地基基础为工程桩,建筑物结构类型为框架、剪力墙混合结构。根据甲方所提供设计图纸资料表明,该建筑物容许沉降为±150mm。
1.2 周边环境
建筑物北侧离高架道路桥墩约23.0m,建筑物西侧为某主干道,建筑物离某地铁轨行区较近,在地铁保护范围50米内。
2 沉降观测总体方案
2.1 观测技术要求
根据国家、地方测量技术标准及规范要求,二等电子水准测量应符合如下要求:
表1:电子水准仪观测要求
表2:限差要求
2.2外业质量控制
在观测工作开始之前,仪器设备要开展全面检查并保证仪器检定证书的有效性、真实性,保证拟投入生产的仪器设备符合相关要求;
每次观测工作开展之前,需仔细核查条码尺对中气泡、水准仪对中气泡,严格要求定期对水准仪i角进行核验。如发现对中异常、指标异常应立刻停止观测工作,同时启用备用观测仪器,将问题仪器送专业部门检修,仪器检验合格后方可投入使用;
观测工作开展前应将仪器和条码尺放置半小时以上,观测工作如遇烈日天气仪器操作人员应撑测伞、冬季观测应采取保暖措施;
水准测量观测严格遵循国家、地方测量技术标准及规范要求,采用单路线往返闭合测量,采用定人、定仪器、定标尺、定线路、定点进行观测。
2.3基准点
软土地区沉降观测基准点构件埋设深度应尽量贯入原状土,经济预算够的情况下建议采用钻孔埋入永久性沉降板,并形成闭环。
一般情况下沉降观测基准点高程系统可使用独立系统,应布置在影响范围3倍范围外。本项目共布设基准点3个,编号为G1、G2、G3。
沉降观测正式开工前,应对G1、G2、G3三个高程基准点开展持续性基准点联测工作。联测工作采用天宝DINI03电子水准仪,严格执行国家、地方测量技术标准及规范要求。基准点联测工作完成后需进行基准点稳定性检验分析,符合限差要求后方可投入使用。
基准点持续性联测工作结束后对所有基准点平差后观测结果分别组合,分别计算相邻两次联测高程结果的高差差值,如果差值在高差差值限差容许范围内,则认为基准点可正式投入使用。
基准点稳定性分析公式
表3:基准点联测误差统计
基准联测误差统计 | ||||
次数 | 测站数 | 允许闭合差 | 实际闭合差 | |
第一次 | 12 | ±3.46毫米 | -0.65 | 毫米 |
第二次 | 12 | ±3.46毫米 | 2.7 | 毫米 |
第三次 | 12 | ±3.46毫米 | -2.32 | 毫米 |
表4:基准点联测误差统计
G1、G2、G3基准点稳定性分析 | ||||||
两点测站数 | G1高程(m) | G2高程(m) | G1、G2高差(mm) | 高差差值限差(mm) | 高差差值(mm) | |
第一次联测 | 4 | 4.00000 | 4.00052 | -0.52 | 2.8284 | -1.73 |
第二次联测 | 4 | 4.00000 | 4.00225 | -2.25 | ||
-0.84 | ||||||
第三次联测 | 4 | 4.00000 | 4.00309 | -3.09 | ||
G2\G3基准点稳定性分析 | ||||||
两点测站数 | G2高程(米) | G3高程(米) | G2、G3高差(毫米) | 高差差值限差(毫米) | 高差差值 | |
第一次联测 | 4 | 4.00052 | 3.87105 | 129.47 | 2.8284 | 0.68 |
第二次联测 | 4 | 4.00225 | 3.87210 | 130.15 | ||
1.04 | ||||||
第三次联测 | 4 | 4.00309 | 3.87190 | 131.19 | ||
G1\G3基准点稳定性分析 | ||||||
两点测站数 | G1高程(米) | G3高程(米) | G1、G3高差(毫米) | 高差差值限差(毫米) | 高差差值 | |
第一次联测 | 4 | 4.00000 | 3.87105 | 128.95 | 2.8284 | -1.05 |
第二次联测 | 4 | 4.00000 | 3.87210 | 127.9 | ||
0.2 | ||||||
第三次联测 | 4 | 4.00000 | 3.87190 | 128.1 |
表5:基准点联测成果
基准点高程统计表 | |
点号 | 高程(单位:米) |
G1 | 4.00000 |
G2 | 4.00195 |
G3 | 3.87168 |
2.4观测点布置
2.4.1原则
1、观测点布置位置要能反映建筑主体及地基变形特征,并能突出结构体系和工程地质特点。当环境较为复杂时,应加密布点。
2、根据国家、地方测量技术标准及规范要求,传统工民建建筑物观测点位布设主要考虑下列要求:
1)建筑的四角、核心筒四角、大转角处及沿外墙每10m、20m处或每隔2根、3根柱基上;
2)高低层建筑、新旧建筑和纵横墙等交接处的两侧。
2.4.2 观测点具体布置
根据建设方所提供的建筑结构平面布置图,在建筑拐角、结构拐角方工布置了13支沉降观测点,测点位置整体呈对称状。
图1:沉降观测点布置
观测仪器采用天宝DINI03仪器+专用条码尺,观测过程中严格执行国家标、地方测量技术标准及规范要求。沉降观测初始数据需观测2次后平差取平均,如两次观测数值差异较大,应隔期尽快连续采集两次初值,如两次观测值差异较小即可视为初始数据。
2.5观测周期
根据国家、地方测量技术标准及规范要求,观测频率一般为第一年观测4次,第二年观测次数为3次,第三年后每年观测观测次数为1次,观测到建筑物沉降达到稳定状态停止或根据业主单位具体要求继续开展观测工作。
3沉降观测成果
外业观测工作结束后,须对观测结果进行计算、整理、处理、分析工作,并对项目开展阶段性的形变分析。内业处理采用EXCEL和某平差软件,项目计算和原始资料及时归档。
3.1数据整理
采用较为稳定的基准点作为起算点,用严密的平差方法和可靠的软件系统,确保平差计算所用观测数据、起算数据准确无误,须删除偏差较大的观测数据,必要情况下须重新开展观测工作。
3.2数据分析
经观测,项目最大累计位移变化观测点为F1-4(-71.48mm),最小累计变化观测点为F1-2观测点(-30.54mm),详见表6。
表6:沉降观测结果汇总
项目沉降观测最终结果统计表 | |||||
点名 | 沉降累计变化(mm) | 观测周期(d) | 沉降速率(mm/d) | 最后100d沉降累计变化(mm) | 最后100d沉降速率(mm/d) |
F1-1 | -41.43 | 1085 | -0.04 | -1.51 | -0.02 |
F1-2 | -30.54 | 1085 | -0.03 | -1.2 | -0.01 |
F1-3 | -61.42 | 1085 | -0.06 | -0.86 | -0.01 |
F1-4 | -71.48 | 1085 | -0.07 | -0.73 | -0.01 |
F1-5 | -59.38 | 1085 | -0.05 | -1.14 | -0.01 |
F1-6 | -40.01 | 1085 | -0.04 | -0.9 | -0.01 |
F1-7 | -52.28 | 1085 | -0.05 | -2.4 | -0.02 |
F1-8 | -39.11 | 1085 | -0.04 | -1.12 | -0.01 |
F1-9 | -39.83 | 1085 | -0.04 | -0.86 | -0.01 |
F1-10 | -39.37 | 1085 | -0.04 | -1.25 | -0.01 |
F1-11 | -41.93 | 1085 | -0.04 | -0.78 | -0.01 |
F1-12 | -40.54 | 1085 | -0.04 | -2.15 | -0.02 |
F1-13 | -50.92 | 1085 | -0.05 | -3.14 | -0.03 |
根据国家、地方测量技术标准及规范要求,当最后lOOd的最大沉降速率小于0.01mm/d—0. 04mm/d时,可认为已达到稳定状态。经分析,该项目建筑物最后100d最大沉降速率小于规范要求,基本可以判定该项目建筑已趋于稳定。且最终沉降累计变化小于设计要求的建筑物容许沉降±150mm。
3.3归档要求
(1)电子文件要求:观测过程中以及平差软件形成的电子文件应以最终版为准;
(2)纸质文件要求:纸质文件应先分类好再按形成时间排序,需按立项文件、实施文件、验收文件等类型区分归集。
4信息反馈
4.1观测报表
观测成果的日常表现形式为观测报表,观测报表中包括以下主要内容:
(1)各观测内容明细;
(2)观测数据综合反映;
(3)观测点平面布置图。
每次观测工作结束后一个工作日内需将观测结果以电子邮件或传真方式反馈于相关设计单位并抄送业主,并在下次观测工作开展前将正式报表报表送达相关单位。
4.1警情处理
在长期沉降观测过程中,如观测结果超过报警值、出现较为厉害的不均匀沉降或比较严重的裂缝等,或建筑、结构本身出现异常,应迅速报告业主单位,并提高观测频率且及时开展安全应急预案。
5管理制度
5.1作业安全
(1)沉降观测点安装由专业人员使用专业设备统一开展;
(2)沉降观测点根据现场实际情况采取针对性保护措施;
(3)沉降观测人员严格服从现场管理单位安全要求,进入现场均有相应安全措施;
(4)在危险性位置开展沉降观测工作时,需采取相应保护措施;
(5)在道路开展沉降观测工作时,需穿反光背心并安排专职人员指挥交通。
5.2仪器管理
(1)观测仪器应定期校准,需张贴正确标识,并在校准有效期内使用;
(2)观测仪器使用应有流转记录;
(3)观测仪器使用时应正确按照操作说明进行,用后需清洁维护保养,正确置放,并作好设备使用记录;
(4)应准备备用仪器,若观测仪器有出现故障或意外损坏,应同时启用备用观测仪器,将问题仪器送专业部门检修,仪器检验合格后方可使用。
5.3项目形象管理
(1)观测工作人员着装应干净统一;
(2)观测人员与管理单位人员及住户居民交流时,言行举止应规范礼貌;
5.4项目安全管理
在沉降观测实施工程中,必须建立安全第一的概念和绝对遵守安全第一。
(1)进入沉降观测区域进行工作的一切人员,必须遵守居民区有关的一切纪律,绝对服从业委、物业等相关工作人员的安排和指导;
(2)除沉降观测工作需要外,严禁私自进入居民楼;
(3)禁止在沉降观测现场吸烟和进行跑、跳、挥舞棒类或其它长条类物品的动作;
(4)沉降观测作业期间,若发生安全事件,应立即执行应急预案并及时上报相关部门。
6结语
竣工后沉降观测是一项必不可少的手段,本项目以上海某建筑竣工后沉降观测为例,采用精密电子水准仪开展观测并严格执行家、地方测量技术标准及规范要求,最终观测结果表明该建筑物竣工后沉降符合要求、较为稳定,且在设计要求沉降容许范围内。