沉降观测的基本要求
1、仪器设备、人员素质的要求
根据沉降观测精度要求高的特点,为能精确地反映出建(构)筑物在不断加荷下的沉降情况,一般规定测量的误差应小于变形值的1/10—1/20,为此要求沉降观测应使用精密水准仪(S1或S05级),水准尺也应使用受环境及温差变化影响小的高精度铟合金水准尺。在不具备铟合金水准尺的情况下,使用一般塔尺尽量使用第一段标尺。
作业人员必须接受专业学习及技能培训,熟练掌握仪器的操作规程,熟悉测量理论,能针对不同工程特点、具体情况采用不同的观测方法及观测程序,对实施过程中出现的问题能分析原因并正确运用误差理论进行平差计算,按时、快速、精确地完成每次观测任务。
2、观测时间的要求
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,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。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期,一般高层建筑物的沉降观测按一定的时间段为一观测周期(如:30天/次)或按建筑物的加荷情况每升高一层(或数层)为一观测周期,无论采取何种方式都必须按施测方案中规定的观测周期准时进行。
3、观测点的要求
为了能够反映出建(构)筑物的准确沉降情况,沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求建筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称,且相邻点之间
间距以15-30米为宜,均匀地分布在建筑物的周围。通常情况下,建筑物设计图纸上有专门的沉降观测点布置图。此外,埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求,特别要考虑到装修装饰阶段,是否会因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住观测点,不能连续观测而失去观测意义。
4、沉降观测自始至终要遵循“五定”原则
“五定”即沉降观测依据的基准点、工作基点和被观测物的沉降观测点,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一致;观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性,使所测的结果具有统一的趋向性,保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致,使所观测的沉降量更真实。
5、施测要求
仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正,必要时经计量单位予以鉴定。连续使用3-6个月后重新对所用仪器、设备进行检校。
在观测过程中,操作人员要相互配合,工作协调一致,认真仔细,做到步步有校核。
6、沉降观测精度的要求
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。在无特殊要求情况下,一般高层建(构)筑物采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求。
7、沉降观测成果整理及计算要求
原始数据要真实可靠,记录计算要符合施工测量规范的要求,按照依据正确、严谨有序、步步校核、结果有效的原则进行成果整理及计算。
二、具体施测程序及步骤
1、建立水准控制网
根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案,由建设单位提供的水准控制点(或城市精密导线点)根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网。要求:(1)一般高层建筑物周围要布置3个以上水准点,其间距不大于100米;(2)在场区内任何地方架设仪器至少后视到2个水准点,并且场区内各水准点构成闭合图形,以便闭合检校;(3)各水准点要设在建筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外,水准点的埋深要符合二等水准测量的要求(大于1.5米),根据工程特点,建立合理的水准控制网,与基准点联测,平差计算出各水准点的高程。
2、建立固定的观测路线
由场区水准控制网,依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图,确定沉降观测点的位置。在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线,并在架设仪器站点与转点处作好标记桩,保证各次观测均沿统一路线。
3、沉降观测
根据编制的工程施测方案及确定的观测周期,首次观测应在观测点设置稳固后及时进
行。一般高层建筑物有一或数层地下结构,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,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或N3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后决定。
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十0.00,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十500mm)。然后每施工一层就复测一次,直至竣工。
4、将各次观测记录整理检查无误后,进行平差计算,求出各次每个观测点的高程值,从而确定出沉降量。
5、统计表汇总
(1)根据各观测周期平差计算的沉降量,列统计表,进行汇总。
(2)绘制各观测点的下沉曲线。首先建立下沉曲线坐标,横坐标为时间坐标,纵坐标上半部为荷载值,下半部为各沉降观测周期的沉降量。
将统计表中各观测点对应的观测周期所测得沉降量画于坐标中,并将相应的荷载值也画于坐标中,连线,就得到对应于荷载值的沉降曲线。
(3)根据沉降量统计表和沉降曲线图,可预测建筑物的沉降趋势,将建筑物的沉降情况及时反馈有关主管部门,正确地指导施工。特别在沉陷性较大的地基上对重要建筑物的不
均匀沉降的观测显得更为重要。
对沉降观测的成果分析,还可找出同一地区类似结构形式建筑物影响其沉降的主要因素,指导施工单位编好施工组织设计正确指导施工,同样也为勘察设计单位提供宝贵的一手资料,设计出更完善的施工图纸。
6.观测中的注意事项:严格按测量规范的要求施测;前后视观测最好用同一水平尺;各次观测必须按照固定的观测路线进行;观测时要避免阳光直射,且各观测环境基本一致;成像清晰、稳定时再读数;随时观测,随时检核计算,观测时要一气呵成;在雨季前后要联测,检查水准点的标高是否有变动;将各次所观测沉降情况及时反馈有关部门,当建筑物每天(24h)连续沉降量超过1mm时应停止施工,会同有关部门采取应急措施。
请结合《建筑地基基础设计规范》与《建筑变形测量规范》进行查看。
5 沉降观测
5.1 一般规定
5.1.1 对于深基础或高层、超高层建筑,基础的荷载不可漏测,观测点需从基础底板开始布设并观测。据某设计院提供的资料,如仅在建筑底层布设观测点,将漏掉5t/m2的荷载(约等于三层楼),从而将影响变形的整体分析。因此,对这类建筑的沉降观测,应从基础施工时就开始,以获取基础和上部结构的沉降量。
5.1.2 同一测区或同一建筑物随着沉降量和沉降速度的变化,原则上可以采用不同的沉降观测等级和精度,因为有的工程由于沉降观测初期沉降量较大或非常明显,采用较
高精度不但费时、费工造成浪费,而且也无必要。而在观测后期或经过治理以后沉降量较小,采用较低精度观测则不能正确反映其沉降量。同一测区也有沉降量大的区域和小的区域,采用不同的观测等级和精度较为经济,也符合要求。但一般情况下,如果变形量差别不是很大,还是采用一种观测精度较为方便。
5.1.4 本规范第9.1节对建筑变形测量阶段性成果和综合成果的内容进行了较详细的规定。对于不同类型的变形测量,应提交的图表可能有所不同。因此本规范对各类变形测量提出了应提交的主要图表类型,分别列在有关章节中。
5.2 建筑场地沉降观测
5.2.1 将建筑场地沉降观测分为相邻地基沉降观测与场地地面沉降观测,是根据建筑设计、施工的实际需要特别是软土地区密集房屋之间的建筑施工需要来确定的。这两种沉降的定义见本规范第2.1节术语。
毗邻的高层与低层建筑或新建与已建的建筑,由于荷载的差异,引起相邻地基土的应力重新分布,而产生差异沉降,致使毗邻建筑物遭到不同程度的危害。差异沉降越大,建筑刚度越差,危害愈烈,轻者房屋粉刷层坠落、门窗变形,重则地坪与墙面开裂、地下管道断裂,甚至房屋倒塌。因此建筑场地沉降观测的首要任务是监视已有建筑安全,开展相邻地基沉降观测。
在相邻地基变形范围之外的地面,由于降雨、地下水等自然因素与堆卸、采掘等人为因素的影响,也产生一定沉降,并且有时相邻地基沉降与场地地面沉降还会交错重叠。但两者的变形性质与程度毕竟不同,分别提供观测成果便于区分建筑沉降与场地地面沉降,对于研究场地与建筑共同沉降的程度、进行整体变形分析和有效验证设计参数是有益的。
5.2.2 对相邻地基沉降观测点的布设,规定可在以建筑基础深度1.5~2.0倍的距离为半径的范围内,以外墙附近向外由密到疏进行布置,这是根据软土地基上建筑相邻影响距离的有关规定和研究成果分析确定的。
1 取《上海地基基础设计规范》编制说明介绍的沉桩影响距离(见表5-1)和《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002表7.3.3相邻建筑基础间的净距(见表5-2)作为分析的依据。
2 从表5-1、表5-2可知,影响距离与沉降量、建筑结构形式有着复杂的相关关系,从测量工作预期的相邻没有建筑的影响范围和使用方便考虑,取表5-1中的最大影响距离(1.0~1.5)L再乘以
系数作为选设观测点的范围半径,亦即以建筑基础深度的1.5~
2.0倍之距离为半径,是比较合理、安全和可行的。另外,补充说明的是,本规范第4.2.2条中规定的基准点应选设在离开邻近建筑的基础深度2倍之外的稳固位置,也是以上述分析为依据的。
3 产生影响建筑的沉降量随其离开距离增大而减小,因此对观测点也规定应从其建筑外墙附近开始向外由密到疏来布置。
5.3 基坑回弹观测
5.3.2 基坑回弹观测比较复杂,需要建筑设计、施工和测量人员密切配合才能完成。回弹观测点的埋设也十分费时、费工,在基坑开挖时保护也相当困难,因此在选定点位时要与设计人员讨论,原则上以较少数量的点位能测出基坑必要的回弹量为出发点。据调查,国内只有北京、西安、上海、山东等地做过这个项目。表5-3分别给出几个示例供参考。
5.3.4 规定回弹观测最弱观测点相对邻近工作基点的高程中误差不应大于±1.0mm,是根据以下考虑和估算确定的。
1 基坑的回弹量,在地基设计中可根据基坑形状(形状系数)、深度、隆起或回弹系数、杨氏模量等参数进行预估。经调查,基坑回弹量占最终沉降量的比例,在沿海地区为1/4~1/5,北京地区为1/2~1/3,西安地区为1/3以上。统计一般高层建筑,基坑深度为5~10m的回弹量,黄土地区为10~20mm,软土地区为10~30mm,这与设计预估的回弹量基本一致。
2 按本规范第3.0.5条和第3.0.6条对估算局部地基沉降的变形观测值中误差mS和公式(3.0.6-1)的规定,可求出最弱观测点高程中误差。取最大回弹量为30mm,则得:
此处的mH即为相对于邻近工作基点的高程中误差。
5.3.7 基坑开挖前的回弹观测结束后,为了防止点位被破坏和便于寻找点位,应在观测孔底充填厚度约为lm左右的白灰。如果开挖后仍找不到点位,可用本规范第5.3.2条第3款设置的坑外定位点通过交会来确定。
5.4 地基土分层沉降观测
5.4.2 分层沉降观测点的布设,限定在地基中心附近约2m见方范围内,间隔约50cm最好在同一垂直面内,一方面是为了方便观测和管理,另一方面制图较为准确。因
为分层沉降观测从基础施工开始直到建筑沉降稳定为止,时间较长,且在建筑底面上加砌窨井与护盖,标志不再取出。
5.4.4 规定分层沉降观测点相对于邻近工作基点或基准点的高程中误差不应大于±1.0mm,是依据以下考虑提出的:地基土的分层及其沉降情况比较复杂,不仅各地区的地质分层不一,而且同一基础各分层的沉降量相差也比较悬殊,例如最浅层的沉降量可能和建筑的沉降量相同,而最深层(超过理论压缩层)的沉
降量可能等于零,因此就难以预估分层沉降量,也不能按估算的方法确定分层观测精度要求。
5.5 建筑沉降观测
5.5.5 本条关于建筑沉降观测周期与观测时间的规定,是在综合有关标准规定和工程实践经验基础上进行的。由于观测目的不同,荷载和地基土类型各异,执行中还应结合实际情况灵活运用。对于从施工开始直至沉降稳定为止的系统(长期)观测项目,应将施工期间与竣工后的观测周期、次数与观测时间统一考虑确定。对于已建建筑和因某些原因从基础浇筑后才开始观测的项目,在分析最终沉降量时,应注意到所漏测的基础沉降问题。
对于沉降稳定控制指标,本规范使用最后lOOd的沉降速率小于0.01~0.04mm/d作为稳定指标。这一指标来源于对几个主要城市有关设计、勘测单位的调查(见表5-4)。
实际应用中,稳定指标的具体取值应根据不同地区地基土的压缩性能来综合考虑确定。
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