近幾年,隨著我國建筑業的迅速發展,高層建筑越來越多,樓層的增加、荷重的增大,其沉降量也必然逐漸加大。通過對高層建筑施工階段全過程的沉降觀測,可以全而而準確地掌握建筑場地的土質情況,及時發現異常沉降并適時作出處理,為了保證建筑物的正常使用壽命和建筑物的安全性,建筑物沉降的測量尤為重要?!?br />
建筑發生沉降的原因是復雜的,總體歸結起來造成建筑物沉降的原因主要有設計、勘察、施工、規劃、使用、自然災害等因素。
1.地基處理欠妥。首先,對于軟硬相差懸殊的地基上沒有進行地基處理,采用天然地基,導致建筑物產生不均勻沉降。其次,地基土并不是單一的勻質材料,但在設計中對其作了簡化假定,使其單一化理想化,表現為壓縮模量、密實度等,這樣就使計算與實際有一定的誤差。最后,在基巖嚴重傾斜的場地,建筑物基礎下的壓縮層一部分較薄,另一部分很厚,造成地基土壓縮量相差過大,建筑物產生不均勻沉降。
2.施工原因。施工原因造成基礎沉降的事故也很多,其中包括施工方案違反相關規程、施工質量低劣、樁頭處理不當、施工一記錄造假、配套設施影響、相鄰基坑影響、對地基上保護不力以及未及時采取補救措施等。
3.建筑場地選址不當。建筑場地應處于安全環境之中,應避開斷裂帶、土坡邊緣、故河道和可能塌方、滑坡等危險地段。建筑場地選擇失誤,會帶來潛在的危險。
4.規劃不當。軟土地區的一些規劃部門在批準建筑用地時,建筑物之間的距離嚴重不足,造成相鄰基礎下天然地基土附加應力疊加,引起建筑物相向傾斜或相鄰建筑物樁基施工時,地基土產生較大的擾動,承載力降低。
5.基礎方案失誤。對同一幢建筑物采用兩種或兩種以上不同的基礎形式,相互關系處理不當,致使地基土所承受的附加壓力嚴重不均,建筑物基礎剛度變化較大,產生不均勻沉降,結構破損。對于軟硬相差懸殊的地基土,采用整體性較差的剛性基礎,使基礎內部產生較大的附加應力而破損。在深厚飽和軟土、粉細砂地基中采用密布的振動沉管灌注樁,打樁過程中易產生較大的超孔隙水壓力,拔管時周圍的軟土,泥漿極易擠入,會造成樁尖不規則或不完全落底,樁體產生縮頸甚至斷樁事故,承載力大打折扣,造成沉降?!?br />
為確保建筑物結構安全,保證建筑物正常使用,在建筑物的施工中加強建筑的測量工作是非常重要的,應引起足夠重視。建筑物的變形如果超過一定的限度就會影響到它的正常使用,尤其是建筑的均勻沉降,會危及建筑物的安全。在工程施工和工程使用期間應進行嚴密沉降觀測,通過對觀測數據研究和分析沉降原因及其發展的趨勢,及時采取措施,以保障工程的施工和使用安全,并通過對沉降觀測數據的分析,結合地質資料,綜合分析研究其地基沉降的規律,對其穩定性進行了評價。
建筑物沉降觀測是用水準測量的方法,周期性地觀測建筑物上的沉降觀測點和水準基點之間的高差變化值。主要控制要點有:1、水準基點的布設 2、沉降觀測點的布設 3、沉降觀測 4、沉降觀測的成果整理。
水準基點的布設:水準基點是沉降觀測的基準,因此水準基點的布設應滿足以下要求:A要有足夠的穩定性 水準基點必須設置在沉降影響范圍以外,冰凍地區水準基點應埋設在冰凍線以下0.5 m。B要具備檢核條件 為了保證水準基點高程的正確性,水準基點最少應布設三個,以便相互檢核。C要滿足一定的觀測精度 水準基點和觀測點之間的距離應適中,相距太遠會影響觀測精度,一般應在100m范圍內。
沉降觀測點的布設:進行沉降觀測的建筑物,應埋設沉降觀測點,沉降觀測點的布設應滿足以下要求:
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沉降觀測點的位置 沉降觀測點應布設在能全面反映建筑物沉降情況的部位,如建筑物四角沉降縫兩側,荷載有變化的部位,大型設備基礎,柱子基礎和地質條件變化處。
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沉降觀測點的數量 一般沉降觀測點是均勻布置的,它們之間的距離一般為100~20m
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沉降觀測點的設置形式
沉降觀測:觀測周期 1》當埋設的沉降觀測點穩固后,在建筑物主體開工前,進行第一次觀測。 2》在建筑物主體施工過程中,一般每蓋1~2層觀測一次。如中途停工時間較長,應在停工時和復工時進行觀測。 3》當發生大量沉降或嚴重裂縫時,應立即或幾天一次連續觀測。 4》建筑物封頂或竣工后,一般每月觀測一次,如果沉降速度減緩,可改為2~3個月觀測一次,直至沉降穩定為止。
建筑物沉降觀測方法: 觀測時先后視水準基點,接著依次前視各沉降觀測點,最后再次后視該水準基點,兩次后視讀數之差不應超過正負1mm。沉降觀測的水準路線(從一個水準基點到另一個水準基點)應為閉合水準路線。
沉降觀測的精度應根據建筑物的性質而定。1)多層建筑物的 沉降觀測,可采用DS3水準儀,用普通水準測量的方法進行,其水準路線的閉合差應不超過正負2.0測站數毫米。2)高層建筑物的沉降觀測,則應采用DS1精密水準儀,用二等水準測量的方法進行,其水準路線的閉合差不應超過正負1.0測站數毫米
沉降觀測是一項長期、連續的工作,為了保證觀測成果的正確性,應盡可能做到四定:1)固定觀測人員 2)使用固定的水準儀和水準尺3)使用固定的水準基點4)按固定的實測路線和測站進行
沉降觀測的成果整理:
A.整理原始記錄 每次觀測結束后,應檢查記錄的數據和計算是否正確,精度是否合格,然后,調整高差閉合差,推算出各沉降觀測點的高程,并填入“沉降觀測表”中
B.計算沉降量 1)計算各沉降觀測點的本次沉降量:本次沉降量=本次觀測所得的高程-上次觀測所得的高程 2)計算累積沉降量:累積沉降量=本次沉降量+上次累積沉降量 將計算出的沉降觀測點本次沉降量、累積沉降量和觀測日期、荷載情況等記入“沉降觀測表”中。
C.繪制沉降曲線 沉降曲線分為兩部分,即時間與沉降量關系曲線和時間與荷載關系曲線。
1)繪制時間與沉降量關系曲線:首先,以沉降量s為縱軸,以時間t為橫軸,組成直角坐標系。然后以每次累積沉降量為縱坐標,以每次觀測日期為橫坐標,標出沉降觀測點的位置。最后用曲線將標出的各點連接起來,并在曲線的一端注明沉降觀測點號碼,這樣就繪制出了時間與沉降量關系曲線。
2)繪制時間與荷載關系曲線:首先,以荷載為縱軸,以時間為橫軸,組成直角坐標系。再根據每次觀測時間和相應的荷載標出各點,將各點連接起來,即可繪制出時間與荷載關系曲線。
結束語:
對建筑物進行全面的、系統的、長期的沉降觀測,掌握其沉降規律,發現異常,及時分析原因,并采取工程補救措施,對于確保樁基高層建筑物在施工期間和投入運營后的安全,具有非常重要的意義。相信隨著現代高層建筑隨著社會生產和科學技術的進一步發展,先進的儀器的廣泛應用,測量精度的越來越高,沉降觀測的技術必定會越來越成熟,為設計、施工提供更加可靠的資料及相應的沉降參數。
參考文獻:
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