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沉降观测


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沉降观测


沉降观测一、沉降观测简介

        随着工业与民用建筑业的发展,各种复杂而大型的工程建筑物日益增多,工程建筑物的兴建,改变了地面原有的状态,并且对于建筑物的地基施加了一定的压力,这就必然会引起地基及周围地层的变形。为了保证建(构)筑物的正常使用寿命和建(构)筑物的安全性,并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数,建(构)筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。现行规范也规定,高层建筑物、高耸构筑物、重要古建筑物及连续生产设施基础、动力设备基础、滑坡监测等均要进行沉降观测。特别在高层建筑物施工过程中,应用沉降观测加强过程监控,指导合理的施工工序,预防在施工过程中出现不均匀沉降,及时反馈信息,为勘察设计施工部门提供详尽的一手资料,避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝,造成巨大的经济损失。


二、沉降观测示意图


     沉降观测示意图内容为:工程名称、沉降观测点及水准基准点平面布置示意图、沉降观测点标志示意图等。


1.水准基点的设置

       沉降观测水准基点(或称水准点)在一般情况下,可以利用工程标高定位时使用的水准点作为沉降观测水准基点。如水准点与观测的距离过大,为保证观测的精度,应在建筑物或构造物附近,另行埋设水准基点。
        建筑物和构筑物沉降观测的每一区域,必须有足够数量的水准点,按《工程测量规范》(GB50026-2007)规定并不得少于3个。水准点应考虑永久使用,埋设坚固(不应埋设在道路、仓库、河岸、新填土、将建设或堆料的地方以及受震动影响的范围内),与被观测的建筑物和构筑物的间距为30~50m,水准点帽头宜用铜或不锈钢制成,如用普通钢代替,应注意防锈。水准点埋设须在基坑开挖前15天完成。
         水准基点可按实际要求,采用深埋式和浅埋式两种,但每一观测区域内,至少应设置一个深埋式水准点。


2.沉降观测点标志

         测定建筑物或构筑物下沉的观测点,可根据建筑物的特点采用各种不同的类型。沉降观测标志的形式,目前使用的较多为:隐蔽螺栓式、L式、快速插入式等;观测点标志上部有突出的半球形或有明显的突出之处,观测点标志本身应牢固。沉降观测点应及时埋设,沉降观测点标志应安设稳定牢固,与柱身或墙保持一定距离,以保证能在标志上部垂直置尺;同时,沉降观测标志埋设位置应视线开阔,没有遮挡。


3.沉降观测点应有良好的通视条件

         观测点的布置,应按能全面查明建筑物和构筑物基础沉降的要求,由设计单位根据地基的工程地质资料及建筑结构的特点确定。
         砖墙承重的各观测点,一般可沿墙的长度每隔8~12m设置一个,并应设置在建筑物上。当建筑物的宽度大于15m时,内墙也应在适当位置设观测点。
框架式结构的建筑物,应在每一个桩基或部分桩基上安设观测点。具有浮筏基础或箱式基础的高层建筑,观测点应沿纵、横轴和基础(或接近基础的结构部分)周边设置。新建与原有建筑物的连接处两边,都应设置观测点。烟囱、水塔、油罐及其他类似的构筑物的观测点,应沿周边对称设置。
           沉降观测点具体布置位置,应由设计单位负责确定。对设计未作规定而按有关规定需作沉降观测的建筑或构筑物,其沉降观测点布置位置则由施工企业技术部门负责确定。
          沉降观测点平面布置图的比例一般为1:100至1:500。所有观测点应有编号,以便观测记录。


三、沉降观测记录

          沉降观测记录的内容为:工程名称、不同观测日期和不同工程状态下根据水准点测量得出的每个观测点高程与其逐步沉降量的记录。

          沉降观测的仪器及方法
沉降观测宜采用精密水准仪及铜水准尺进行,在缺乏上述仪器时,也可采用精密的工程水准仪(带有符合水准器)和刻度精确的水准尺进行。观察时应使用固定的测量工具,人员也宜固定。每次观察均需采用环形闭合方法或往返闭合方法当场进行检查。同一观察点的两次观测差不得大于1mm,水准测量应采用闭合法进行。

采用二等水准测量应符合

 (mm)的要求;

采用三等水准测量应符合
  (mm)的要求。(n为水准测量过程中水准仪安设的次数)


四、沉降观测的次数和时间

         沉降观测的次数和时间,应按设计要求,一般第一次观测应在观测点安设稳固后及时进行。民用建筑每加高一层应观测一次,工业建筑应在不同荷载阶段分别进行观测;施工单位在施工期内进行的沉降观测,不得少于4次。建筑物和构筑物全部竣工后的观测次数,第一年4次,第二年2次,第三年后每年1次,至下沉稳定(由沉降与时间的关系曲线判定)为止。观测期限一般为:砂土地基2年,粘性土地基5年,软土地基10年。当建筑物和构筑物突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重的裂缝时,应立即进行逐日或几天1次的连续观测,同时应对裂缝进行观测。
        建筑物的裂缝观测,应在裂缝上设置可靠的观测标志(如石膏条等),观测后应绘制详图,画出裂缝的位置、形状和尺寸,并注明日期和编号。必要时应对裂缝照相。裂缝宽度可用刻度放大镜观测。
 工程状态
对一般民用建筑以某层楼面(或标高)为状态标志;对工业建筑以不同荷载阶段为状态标志。
每次沉降观测,应检查每一次观测用相邻观测点间的沉降量及累计沉降量。如果沉降过大或沉降不均匀,应及时采取措施。
 其他
观测点编号一栏内各测点的编号应与沉降观测示意图中的编号一致。


五、沉降观测资料整理



沉降观测资料应及时整理和妥善保存,作为该工程技术档案的一部分。
(1)根据水准点测量得出的每个观测点和其逐次沉降量(沉降观测成果表)。
(2)根据建筑物和构筑物的平面图绘制的观测点的位置图,根据沉降观测结果绘制的沉降量、地基荷载与延续时间三者的关系曲线图(要求每一观测点均应绘制曲线图)。
(3)计算出建筑物和构筑物的平均沉降量、相对弯曲和相对倾斜值。
(4)水准点的平面布置图和构造图, 测量沉降的全部原始资料。
(5)根据上述内容编写的沉降观测分析报告(其中应附有工程地质和工程设计的简要说明)。


六、观测要点



         水准基点的设置:基点设置以保证其稳定可靠为原则,宜设置在基岩上,或设置在压缩性较低的土层上。水准基点的位置,宜靠近观测对象,但必须在建筑物所产生的压力影响范围外。
      观测点的设置:观测点的布置,应能全面反映建筑的变形并结合地质情况确定,数量不宜少于6个点。
测量宜采用精密水平仪及钢水准尺,对第一观测对象宜固定测量工具和固定测时人员,观测前应严格校验仪器。
测量精度宜采用Ⅱ级水准测量,视线长度宜为20~30m,视线高度不宜低于0.3m。
观测时应登记气象资料,观测次数和时间应根据具体建筑确定。在基坑较深时,可考虑开挖后的回弹观测。


七、观测实施



        1. 工作基点和观测点标志的布设
          工作基点(以下简称基点)是沉降观测的基准点,应根据工程的沉降施测方案和布网原则的要求建立,而沉降施测方案应根据工程的布局特点、现场的环境条件制订。依据工作经验,一般高层建筑物周围要布设三个基点,且与建筑物相距50m至100m间的范围为宜。基点可利用已有的、稳定性好的埋石点和墙脚水准点,也可以在该区域内基础稳定、修建时间长的建筑物上设置墙脚水准点。若区域内不具备上述条件,则可按相应要求,选在隐蔽性好且通视良好、确保安全的地方埋设基点。所布设的基点,在未确定其稳定性前,严禁使用。因此,每次都要测定基点间的高差,以判定它们之间是否相对稳定,并且基点要定期与远离建筑物的高等级水准点联测,以检核其本身的稳定性。
           沉降观测点应依据建筑物的形状、结构、地质条件、桩形等因素综合考虑,布设在最能敏感反映建筑物沉降变化的地点。一般布设在建筑物四角、差异沉降量大的位置、地质条件有明显不同的区段以及沉降裂缝的两侧。埋设时注意观测点与建筑物的联结要牢靠,使得观测点的变化能真正反映建筑物的变化情况。并根据建筑物的平面设计图纸绘制沉降观测点布点图,以确定沉降观测点的位置。在工作点与沉降观测点之间要建立固定的观测路线,并在架设仪器站点与转点处做好标记桩,保证各次观测均沿统一路线。
         2.沉降观测的周期及施测过程
         沉降观测的周期应能反映出建筑物的沉降变形规律,建(构)筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件,特别是首次观测必须按时进行,否则沉降观测得不到原始数据,从而使整个观测得不到完整的观测结果。其他各阶段的复测,根据工程进展情况必须定时进行,不得漏测或补测,只有这样,才能得到准确的沉降情况或规律。一般认为建筑在砂类土层上的建筑物,其沉降在施工期间已大部分完成,而建筑在粘土类土层上的建筑物,其沉降在施工期间只是整个沉降量的一部分,因而,沉降周期是变化的。根据工作经验,在施工阶段,观测的频率要大些,一般按3天、7天、15天确定观测周期,或按层数、荷载的增加确定观测周期,观测周期具体应视施工过程中地基与加荷而定。如暂时停工时,在停工时和重新开工时均应各观测一次,以便检验停工期间建筑物沉降变化情况,为重新开工后沉降观测的方式、次数是否应调整作判断依据。在竣工后,观测的频率可以少些,视地基土类型和沉降速度的大小而定,一般有一个月、两个月、三个月、半年与一年等不同周期。沉降是否进入稳定阶段,应由沉降量与时间关系曲线判定。对重点观测和科研项目工程,若最后三个周期观测中每周期的沉降量不大于2倍的测量中误差,可认为已进入稳定阶段。一般工程的沉降观测,若沉降速度小于0.01~0.04mm/d,可认为进入稳定阶段,具体取值应根据各地区地基土的压缩性确定。
            根据编制的沉降施测方案及确定的观测周期,首次观测应在观测点稳固后及时进行。一般高层建筑物有一层或数层地下结构,首次观测应自基础开始,在基础的纵横轴线上(基础局边)按设计好的位置埋设沉降观测点(临时的),待临时观测点稳固好,方可进行首次观测。首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础,其精度要求非常高,施测时一般用N2级精密水准仪,并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次,比较观测结果,若同一观测点间的高差不超过±0.5mm时,我们即可认为首次观测的数据是可靠的。随着结构每升高一层,临时观测点移上一层并进行观测,直到+0.00再按规定埋设永久观测点(为便于观测可将永久观测点设于+500mm),然后每施工一层就复测一次,直至竣工。
           在施工打桩、基坑开挖以及基础完工后,上部不断加层的阶段进行沉降观测时,必须记载每次观测的施工进度、增加荷载量、仓库进(出)货吨位、建筑物倾斜裂缝等各种影响沉降变化和异常的情况。每周观测后,应及时对观测资料进行整理,计算出观测点的沉降量、沉降差以及本周期平均沉降量和沉降速度。若出现变化量异常时,应立即通知委托方,为其采取防患措施提供依据,同时适当增加观测次数。
           另者,不同周期的观测应遵循“五定”原则。所谓“五定”,即通常所说的沉降观测依据的基准点、基点和被观测物上沉降观测点,点位要稳定;所用仪器、设备要稳定;观测人员要稳定;观测时的环境条件基本上要一致;观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上能保证尽量减少观测误差的主观不确定性,使所测的结果具有统一的趋向性;能保证各次复测结果与首次观测结果的可比性一致,使所观测的沉降量更真实。


八、沉降观测的精度要求



          根据建筑物的特性和建设、设计单位的要求选择沉降观测精度的等级。在没有特别要求的情况下,在一般性的高层建构筑物施工过程中,采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求。各项观测指标要求如下:
第一,往返较差、附和或环线闭合差:
  ,n表示测站数;
第二,前后视距≤30m;
第三,前后视距差≤1.0m;
第四,前后视距累积差≤3.0m;
第五,沉降观测点相对于后视点的高差容差≤1.0mm。


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