高层建筑变形监测.doc

高层建筑变形监测 14.2 高层建筑变形监测      高层建筑从施工准备起，到全部工程竣工后的一段时间内，应按施工与设计的要求，进行沉降、位移和倾斜等变形观测。一般分两部分：一部分是观测高层建筑施工造成周围邻近建(构)筑物和护坡桩的变形以及日照等对建筑物施工影响的变形，以保证安全和正确指导施工，这是直接为施工服务的变形观测；另一部分是在整个施工过程中和竣工后，观测高层建筑各部位的变形，以检查施工质量和工程设计的正确性，并为有关地基基础与结构设计反馈信息。 14.2.1 监测项目清单     监测项目清单见表14-3。 表14-3  高层建筑监测项目清单   监测项目 监测内容 沉降观测 1施工对邻近建(构)筑物影响的观测 打桩和采用井点降低水位等，均会使邻近建(构)筑物产生不均匀的沉降、裂缝和位移等变形。为此，应在打桩、井点降水影响范围以外设基准点，对距基坑一定范围的建(构)筑物上设置沉降观测点，并进行沉降观测。并针对其变形情况，采取安全防护措施。 2施工塔吊基座的沉降观测 高层建筑施工使用的塔吊，吨位和臂长均较大。随着施工的进展，塔吊可能会因塔基下沉、倾斜而发生事故。因此，要根据情况及时对塔基四角进行沉降观测，检查塔基下沉和倾斜状况，以确保塔吊运转安全。 3地基回弹观测 一般基坑越深，挖土后基坑底面的原土向上回弹的越多，建筑物施工后其下沉也越大。为了测定地基的回弹值，基坑开挖前，在拟建高层建筑的纵、横主轴线上，用钻机打直径100mm的钻孔至基础底面以下300～500mm处，在钻孔套管内压设特制的测量标志，测定其标高。当套管提出后，测量标志即留在原处。待基坑挖至底面时，测出其标高，然后，在浇筑混凝土基础前，再测一次标高，从而得到各点的地基回弹值。地基回弹值是研究地基土体结构和高层建筑物地基下沉的重要资料。 4地基分层和邻近地面的沉降观测 这项观测是了解地基下不同深度、不同土层受力的变形情况与受压层的深度，以及了解建筑物沉降对邻近地面由近及远的不同影响。这项观测的目的和方法基本与地基回弹观测相同。 5建筑物自身的沉降观测 这是高层建筑沉降观测的主要内容。当浇筑基础垫层时，就在垫层上设计指定的位置埋设好临时观测点。一般每施工一层观测一次，直至竣工。工程竣工后的第一年内要测四次，第二年测二次，第三年后每年一次，直至下沉稳定为止。一般砂土地基测二年，粘性土地基测五年，软土地基测十年。 位移观测 1护坡桩的位移观测 无论是钢板护坡桩还是混凝土护坡桩，在基坑开挖后，由于受侧压力的影响，桩身均会向基坑方向产生位移。为监测其位移情况，一般要在护坡桩基坑一侧500mm左右设置平行控制线，用经纬仪视准线法，定期进行观测，以确保护坡桩的安全。     1）仪器实测精度分析     我们用电子数字水准仪DL-101C对南京某高层住宅楼（28层）进行了沉降观测，从该楼±0.000开始至封顶期间共进行了26次沉降观测，每盖一层观测一次。每次观测均构成一条闭合水准路线，根据测量数据可以求得当次的高差闭合差，监测中有6次观测因现场条件的原因而没有闭合。现将20次实测高差闭合差fh （即W）列于表14-4。   表14-4         沉降观测实测精度分析表 序号 m 测站数 n 闭合差 W(mm) W2 (′10-4) 序号 m 测站数 n 闭合差 W(mm) W2 (′10-4) 1 6 -0.21 441 11 6 0.43 1849 2 6 0.04 16 12 6 0.26 676 3 6 0.33 1089 13 6 -0.11 121 4 6 -0.15 225 14 6 0.62 3844 5 6 0.47 2209 15 6 -0.25 625 6 6 0.31 961 16 6 -0.18 324 7 6 -0.17 289 17 6 -0.46 2116 8 6 -0.06 36 18 6 -0.28 784 9 6 0.19 361 19 6 0.01 1 10 6 -0.52 2704 20 6 0.26 676 [ww]＝1.9347，m＝20，n＝6；每测站高差中误差：  ； 沉降观测最弱点高程测量精度：。       从表中的统计计算可知，电子数字水准仪DL-101C应用于高层建筑的沉降观测，虽然现场观测条件较差，但其实测精度是比较高的，完全能够满足沉降观测的精度要求。     2）数据通讯     DL-101C电子数字水准仪，带有PCMCIA卡（以下简称PC卡），PC卡与仪器内存之间的数据通讯可通过仪器菜单“工具模式(Utility)”的操作来实现（详见仪器操作手册）。存有数据的PC卡，可直接插入到电脑的PC卡驱动器中，从而将测量数据传输给电脑。台式电脑一般没有PC卡驱动器，而笔记本电脑大都配有1~2个PC卡驱动器。因为windows98都不能自动搜索到该硬件，因此，需要人为地在计算机C盘根目录下的系统文件config.sys中添加两句： device=c:\windows\system\csmapper.sys device=c:\windows\system\carddrv.exe /slot=2 若电脑只有1个PC卡驱动器，则第二句应改为：device=c:\windows\system\carddrv.exe /slot=1 然后重新启动计算机即可。PC卡驱动器在电脑中标识为“可移动磁盘X：（X为该电脑盘符序号）”。因此，仪器内存与电脑之间的数据通讯，通过PC卡可很方便地实现，而无需使用卡读器。     3）应用软件开发     电子数字水准仪最大的一个优点是野外观测数据能自动记录并存储在仪器内存中，通过PC卡，又可将仪器内存中的原始观测数据传送到电脑，这就为内业数据处理的自动化提供了方便。沉降观测是定期进行观测的，观测周期长，观测次数多，人工进行成果整理费时费力，且容易发生差错，因此，为了提高工作效率，进行应用软件开发是很有必要的。     笔者选用了Visual Basic 5.0作为软件开发平台，已开发出沉降观测内业处理软件(for windows95)。软件开发的总体设想是：将各次观测的平差成果存入到某一指定数据文件中，然后通过编程进行沉降观测的成果整理，如计算各点的本次沉降量、累计沉降量等，还可让计算机绘制沉降曲线图。          软件界面很友好，可视化操作，使用简单、方便。软件主要功能有：（1）读取PC卡数据后，能自动进行数据格式转换，并进行平差计算，然后将平差计算的当次沉降观测高程成果自动添加到某一个指定的数据文件中；（2）能生成沉降成果表格文件；（3）能绘制沉降曲线图；（4）有在线帮助功能，按F1键，便可得到在线操作帮助。     4）实例结果     南京某高层住宅沉降观测点平面位置布置图见图14-2。利用该软件计算得到的沉降成果电子表格见表14-5（注：因保密原因，表中只列出了部分点的数据），沉降曲线图见图14-3。有此软件支持，可以实现沉降观测内外业一体化技术。   图14-2  某高层住宅沉降观测点布置图   表14-5  南京某高层住宅部分沉降观测点沉降监测成果表 (单位：mm) 观测日期 观测点号 101 104 106 110 112 第23期 97.08.30 （第23层） 高 程 值 8011.4 8007.9 8009.3 8000.0   本次沉降 -0.7 -0.6 -0.9 -1.1   累计沉降 -11.7 -11.1 -13.7 -16.0   第24期 97.09.05 （第24层） 高 程 值 8010.4 8007.0 8008.1 7998.3   本次沉降 -1.0 -0.9 -1.2 -1.7   累计沉降 -12.7 -12.0 -14.9 -17.7   第25期 97.09.13 （第25层） 高 程 值 8010.3 8006.8 8007.9 7998.0   本次沉降 -0.1 -0.2 -0.2 -0.3   累计沉降 -12.8 -12.2 -15.1 -18.0   第26期 97.09.18 （第26层） 高 程 值 8009.5 8005.8 8006.5 7996.8   本次沉降 -0.8 -1.0 -1.4 -1.2   累计沉降 -13.6 -13.2 -16.5 -19.2   第27期 97.09.24 （第27层） 高 程 值 8008.4 8005.0 8005.8 7995.6   本次沉降 -1.1 -0.8 -0.7 -1.2   累计沉降 -14.7 -14.0 -17.2 -20.4   第28 期 97.09.29 （第28层） 高 程 值 8007.8 8004.4 8004.9 7994.7   本次沉降 -0.6 -0.6 -0.9 -0.9   累计沉降 -15.3 -14.6 -18.1 -21.3   图14-3  沉降曲线图       另外，本软件同样适用于常规仪器沉降观测的内业处理。利用光学精密水准仪（如Ni007，NA2等）进行沉降观测时，记录方式有电子手簿记录和人工记录两种，如果是电子手簿记录，则先要设法将电子手簿记录的原始数据传送到电脑，本软件亦可对此原始记录数据进行平差计算、自动生成沉降成果电子表格和绘制沉降曲线图。如果是手工记录，则要将各次观测平差成果通过人工输入到电脑，并保存在一数据文件中，利用本软件可以自动生成沉降成果电子表格和绘制沉降曲线图。     5）应用前景     将电子数字水准仪应用于沉降观测，有以下优点：     （1）效率高。由于仪器重量轻，又是自动读数，作业员劳动强度大大减轻，观测速度快，且无需记录员，大大提高了工作效率；     （2）精度高。测量高差闭合差都能满足沉降观测的限差要求，从表14-4中的数据可以看出，大部分的测量高差闭合差fh的绝对值小于0.4mm，说明电子数字水准仪的性能稳定；     （3）内业数据处理自动化。利用PCMCIA卡记录数据，可很方便地与电脑实现数据通讯，再利用应用软件，可自动生成沉降成果电子表格、自动绘制沉降曲线图等，内业数据处理工作变得非常轻松、迅速。 电子数字水准仪应用于其它领域，同样有上述优点。因此，电子数字水准仪代表了当今水准测量发展的方向，有着广阔的应用前景。 14.2.5 某高教公寓主体沉降监测数据分析     1）概况     为高质量地建设南京某高教公寓，掌握大楼施工过程中的变形情况，建设单位委托东南大学对南京某高教公寓A、B两大楼主体进行沉降监测。现将A大楼主体施工阶段的沉降监测情况作简要介绍。     2）沉降监测成果     南京某高教公寓A大楼布设了12个沉降观测点。根据《工程测量规范》，主体施工阶段，大楼每施工1～2层观测一次。A幢是在1998年10月19日基础施工完毕之后作首次观测的，至1999年５月20日结构封顶（32层）共进行了20次观测，观测结果见表14-6。 表14-6   A幢沉降监测累计沉降量成果表（单位：mm） 观测日期 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 98/10/19 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0 -0.0