上海某建筑物纠偏过程中的在线实时监测及数据分析

胡爱勇 张红喜 唐科学

（中国建材检验认证集团上海众材工程检测有限公司，上海 201209）

1 背景知识介绍

建筑物顶升纠偏施工过程中，许多不确定因素的影响会导致结构出现附加应力，致使建筑物结构受力状态发生改变，进而导致结构损伤甚至破坏主体结构。因此，纠偏施工过程中采取在线实时监测措施，可以随时掌控建筑物的几何形变状态，指导施工，降低顶升纠偏位移差，确保建筑物顶升纠偏顺利施工。

2 工程概况

2.1 简介

上海市某建筑，建造于1978年，原设计是一栋5层（局部6层）混凝土框架结构厂房。

房屋平面呈L型，采用柱下条形基础，埋深1.3m；部分设人防区域采用筏板基础，埋深3.2m。根据2012年5月和2017年5月前后两次房屋质量检测结果，房屋整体向东平均倾斜率为12.06‰、向南平均倾斜率为19.02‰，无明显倾斜变化。东西两侧基础形式不同以及房屋荷载偏心是造成房屋倾斜的主要原因。

本工程采用锚杆静压桩进行加固，对上部结构采用断柱顶升进行纠偏加固。先以北侧框架柱为旋转轴，调整房屋南北向垂直度；到位后，以西侧框架柱为旋转轴，调整东西向垂直度。南北向纠偏时，北侧框架柱的所有混凝土只切割一半，每根柱保留外侧混凝土及钢筋的连接，保留一定的侧向约束，保证上部结构不会发生侧向移动。东西向纠偏时，对西侧框架柱外侧的钢筋及混凝土进行施工，使得东西向具有一定的约束，保证上部结构不会发生东西向侧向移动。

纠偏终止条件：以房屋最终倾斜值控制在2‰以内作为纠偏终止条件。

2.2 监测目的

采用在线实时监测系统，顶升纠偏过程中随时掌控建筑物框架柱的沉降、倾斜变化，根据监测数据动态调整顶升量，实现建筑物整体按比例提升，指导施工顺利进行。

3 在线实时监测

3.1 在线实时监测系统的组成

3.1.1 数据采集系统

3.1.1.1 竖向位移监测

本工程竖向位移监测采用MAS-HGC01压差式变形测量传感器（精度±0.2% F·S），共布设8个测点。因一楼处于顶升系统操作区域，无法布设传感器和通液管，故将传感器布设在受影响较小的二层框架柱上。通过二楼东南侧平台将基准点和储液罐布设在南侧稳定的建筑物上。该建筑物在地面附近有对应的人工监测点，通过人工数字高精度水准仪观测进行基准点复核。竖向位移监测云网关布设于二楼墙体上。

同时在一楼框架柱上部和下部分别布设9个建筑物竖向位移监测点，每天通过人工数字高精度水准仪测量。上部9个监测点检验复核在线实时测量数据，下部9个监测点检验顶升时下部基础的稳定性。

3.1.1.2 倾斜监测

本工程倾斜监测采用MAS-LTG-Y500盒式固定测斜仪（精度0.01°），布设在楼顶女儿墙上框架柱对应位置，共布设5个测点。倾斜监测云网关布设于楼顶楼梯间墙体上。

因为建筑物四周外墙均为脚手架，无法用经纬仪进行倾斜测量，故在建筑物四角设置了8个从楼顶至底部的吊锤，人工测量建筑物倾斜，检验复核自动化测量数据。

3.1.2 数据处理及传输系统

现场传感器所有数据通过MAS-DTU无线模块利用GPRS/3G/4G 无线网络，发送至知物云平台，实现在线实时远程数据传输。

3.1.3 监测信息发布系统

利用PC、iPad、手机终端结合相应权限登录知物云平台，在线查询实时数据、历史数据、变化曲线，实现监测单位、委托方、施工和监理单位的数据共享。

图1 监测点布置示意图

3.2 数据成果

3.2.1 本工程工况

2018年7月～11月施工锚杆静压桩，12月切断框架柱（北侧只切断一半），2019年1月9日～13日分级加载顶升纠偏施工，1月14日～22日浇筑连接混凝土，1月22日～4月30日进行主体加固施工。

在纠偏的5天时间内，沉降每10min取一次数据，倾斜每5min取一次数据，随时核对在线实时监测系统和施工顶升系统显示数据，显示变化趋势一致时允许继续施工，实现了24h全天候信息化施工。

3.2.2 沉降监测成果

见图2和表1。

图2 沉降在线实时监测变化曲线图

3.2.3 倾斜监测成果

见图3和表2。

3.3 数据分析

3.3.1 沉降监测结果显示，人工数字水准仪对测量结果、在线实时监测系统和施工顶升系统显示的数据基本吻合，相差最大为监测点J12（1.584mm），顶升量和预期施工目标一致。框架柱下部监测点下降范围0.2～0.5mm，建筑物基础稳定，无明显变化。

3.3.2 倾斜监测结果显示，在线实时监测系统和吊锤测量结果基本吻合，相差最大为Q5（0.18‰）。倾斜率最终在2‰范围内，达到施工预期目标。

3.3.3 现场巡检建筑物内部未发现明显结构裂缝。

3.3.4 周边环境监测如周边建筑物、周边道路及地下管线、邻近高架桥等无明显变化。

表1 沉降监测成果对比表

表2 倾斜监测成果对比表

图3 倾斜在线实时监测变化曲线图

4 本次在线实时监测系统解决的问题与结果评价

4.1 本次监测解决了基准点布设问题。因一楼处于顶升系统操作区域，无法布设传感器和通液管，故通过二楼东南侧平台将压差式静力水准传感器基准点和储液罐布设在南侧稳定的建筑物上。

4.2 本次监测倾斜传感器初始数据的设定依据是房屋质量鉴定报告结果。建筑物纠偏过程实际为倾斜率逐渐减小的过程，故倾斜传感器初始数据设定也是由大到小逐渐变化，便于参建各方在云平台上查看时理解变化趋势。

4.3 本工程通过吊锤测量、数字水准仪测量、顶升施工系统测量以及在线实时监测等多种数据的复核，动态反映了纠偏过程，达到了施工预期目标。

4.4 建筑物纠偏期间，应加强现场巡检工作，如果出现结构裂缝要进行跟踪监测。