建筑物沉降观测的几个问题

2010-07-17景建彬

山西建筑 2010年14期

景建彬

随着社会发展、科技进步,各种大型、复杂的建筑物日益增多。由于它们大型、稀有、耗资巨大、效益高,因而,必须保证它们在安全、可靠的状态下,无故障、高效能的运行。但是,工程建筑的兴修,不仅改变了地面原有的状况,在土层内部由于开挖,施加了一定的外力,从而破坏了原有的应力平衡,在达到新的应力平衡过程中,地基、周围土层及建筑物本身产生下沉、位移、倾斜等变形是不可避免的。此外,“三下开采”,地震,爆炸,季节性、周围性温度和地下水位变化等,也会导致地表面移动、建筑物变形。变形在一定限度内是正常的,但超过了某限度就会影响建筑物的正常使用,严重时会危及建筑本身和人民生命财产安全。因而,通过对建筑物进行变形观测,及时了解和监视建筑变形状况,为其安全、正常运行提供信息。沉降观测是变形观测方法之一,是发现建筑物异常变形的重要手段。

1 沉降观测精度指标的确定

建筑物产生变形有其本身结构、应力作用方面的原因,也有工程地质、水文地质及使用过程不当的原因。因而确定沉降观测精度指标,是一个不易准确回答的问题。国内外学者对这也作过多次讨论,在1997年FIG第十三届会议上,工程测量专家指出:“如果观测目的是为了使变形值不超过某一允许而确定建筑物的安全,则其观测中误差应小于允许变形的1/20～1/10,如果观测目的是为了研究其变形过程,则其中误差应比这个数值小得多。”

1)沉降观测精度指标的确定与观测目的有关。从目前变形观测的目的来看有三个:安全监测、积累资料和科学实验。目前比较一致的看法:为积累资料而进行的变形观测,其精度指标可低一些,而另两种目的精度指标要高一些。2)沉降观测精度指标的确定与建筑物的允许变形值有关。建筑物的允许变形值与建筑的性质、重要性、安全可靠有关。如江河大坝的允许值、粒子加速器的允许变形值、一般民用建筑物的允许值等是各不相同的,考虑到建筑物的安全性,设计人员总希望它变形允许值定小些,观测精度定高些,但作为测量人员,则希望它精度定低些。一般而言,建筑物允许变形值应是重要建筑物很小,一般建筑其次,次要建筑物可大些。其精度指标从低到高排也应是次要建筑物,一般建筑物,重要建筑物。3)沉降观测精度指标的确定要考虑需要与可能。需要也就是它需要怎样的精度指标,这应由设计、施工、测量等几方面的人员共同商定;也就是在目前的技术、仪器设备条件下,可能达到的观测精度。观测精度指标的确定就应是需要与可能之间妥协的结果。

某建筑高30 m,基础宽12 m,设计时允许倾斜度a=4‰,试确定建筑物安全时,其沉降观测精度要求为:

顶部允许偏移量:Δ=a,H=4‰×30=0.12 m=120 mm。

若取观测误差与允许变形值的1/20,则 m=1/20Δ=±6 mm。

由于倾斜是沉降和水平位移共同影响的结果,而沉降观测相对水平位移观测来说,可达到较高精度。取m沉=±2 mm,如果通过基础的沉陷来监测建筑物的倾斜,引下沉的观测中误差为:

2 监测点位的布设

监测点位是工作的对象,也是确定建筑物变形状况的依据。其点位的选择原则:1)应根据建筑物的结构、内部应力分布情况来确定点位,如框架结构的柱基,新旧建筑物的连接处对称建筑物的轴线上等。2)监测点位布设应具有代表性,能全面反映沉降状况。如建筑物的转角处,纵横墙交接处沿墙间隔一定距离等。3)监测点位应便于作业,安全和保护。

除了上述监测点位外,包括有基准点和工作点位布置(见图1),其中基准点应为3个以上,互相连接,并且布设在变形区外,工作点应靠近建筑物,同时要方便作业,保护和安全。