筏型基础建筑滚动平移过程中建筑物变形监测数据分析

张聪

随着近年以来我国城市国民经济的快速健康发展,城市化工程建设工作进程不断逐步推进加快,城市基础工程建设的总投资规模也在逐渐不断扩大。大型高层建筑采用筏型基础建筑越来越多。同时由于其自身存在着许多不确定因素导致工程施工过程变得异常复杂多变且难度加大等诸多问题使得我们必须对这些影响质量的变形进行监测分析。

一、建筑物整体平移技术的背景

在促进城市的持续发展中无论是城市新城区的规划建设改造还是城市旧城区的规划改造,政府部门越来越高度重视促进城市的合理发展规划与社会可持续发展。然而由于一些新的历史文化原因,旧的历史建筑与城市道路的建设规划、新一代城市的建设发展相互有冲突,例如城市道路的路线延长、拓宽以及城中村的道路改造等这些原因致使有些可利用经济价值的历史建筑物以及一些有历史纪念教育意义的历史建筑物都会面临拆除。所以,需要一项新的保护技术来解决这些多方面的矛盾冲突,保护各类历史文化建筑可以节约资源,促进现代城市的合理健康有序发展。一些国内专家学者认为通过临床试验和科学理论分析研究最新提出的一种建筑物内部整体压力平移控制技术为我们解决这些建筑冲突问题提供了更好的解决方案。建筑物内部整体楼层平移拆除技术很好的有效解决了建筑资源严重浪费、历史遗留建筑物无法拆除等现实问题,并且大大节约了建设成本、加快了建设工期、减少了对广大人民干部群众日常生产生活的直接影响。

二、高层建筑物变形监测发展趋势

由于变形监测的技术特殊性,每次大型建筑物的各种变形测量监测工作过程中不可能允许发生中断,监测仪器技术要求也越来越高,而且各项变形监测数据既需要及时可靠又需要能实时准确采集,传统的变形测量方法、测量分析设备和其他数据分析处理方法已经基本无法完全满足当前的大型建筑物变形监测技术需求。监测技术由目前的从传统的自动实现空间点、线自动跟踪监测立体监控管理模式逐步向目前实现点、线、面面相紧密结合的自动三维空间立体自动跟踪监测立体监控管理模式逐步优化转变,由目前传统的全人工智能三维跟踪自动立体监测向全自动三维跟踪立体监测监控模式逐步转变。在建筑数据应力分析技术应用模型方面,各种数据分析应用模型的不断创新引入,弥补了目前过于传统的建筑应力测量数据分析模型,使得在检测建筑物各个部分和在应力测量系数不断变化鲜明的实际情况下其表现也变得清楚。

三、高层建筑物变形监测的意义

随着近年我国国民经济的持续飞速发展,土地资源成为国家稀缺资源,土地价格迅速大幅上涨,“地王”不断创新出现。为逐步提高城市土地综合利用率,建筑物的高度逐渐不断上升,地标标志性高层结构建筑物更是如雨后春笋般地频繁出现在我们的生活视野里。高层高的建筑物因内部荷载较大,高度较高,更容易出现受到外部环境因素等的影响,建筑物内部产生不均匀高度沉降的现象可能性也会加大。如果所有建筑物的不均匀沉降超过设计允许值,就可能会严重影响所有建筑物的正常使用,是以泛指可能引发自然灾害,导致所有建筑物完全报废,造成人民生命安全和公共财产损失。为了准确监测高层建筑物的安全使用性能,必须对各种高层建筑整体进行结构变形形态监测,以便及时准确掌握各种高层结构建筑物的整体形态结构变化,这对高层建筑物的安全性能监控工作具有重要指导意义。

四、实例研究

1.工程概况

由于本工程主体是沿某路向南北侧进行延伸,需要将其主体建筑面积整体向西南侧进行平移50m。该工程的基础为桩基+筏板，主体为剪力墙结构。基于该监控系统利用建筑进行主体移动重量大、面积大、平移主体移动运行方向长等三大技术性能特点,对用于建筑进行平移主体移动运行过程的建筑主体移动沉降高度自动控制、变形观测等诸多技术方面性能等都分别提出了更高的专业技术标准要求。

2.观测布设方案

（1）重点进行观测基准点和其他主要观测目标点的整体综合规划布设。为大大提高两个高程观测点的测量准确性并且为了有效保证观测工作方便,本道路观测系统工程根据需要设计使用独立两个单向高程马路观测点的系统,分别在某一条街道的一侧两条单向马路旁边各布设一根电线杆和在马路口的周边和在街道两侧布设2个高程观测点的基准点。首次往返基准点观测系统是主要的应用，它也是进行往返二次基准点观测的一种实现方式，对每个往返基准观测点在天线闭合后的两个环境下同时进行二次基准观测,进而实现可以有效保证首次往返基准点点观测所得数据的准确性和可靠性。观测时,两个观测点首先要联合组成一个观测水准高度闭合试验环,再与两个观测基准点联合组成一个水准高度闭合试验环,同时还要检验每个基准点的稳定运动情况。

（2）应当使用观测仪器与工具观测

建筑物的沉降变形观测仪对工作的变形精度测量要求非常高,所以为了有效确保沉降观测工作结果的测量精准性,通常这种情况下的测量误差范围应该远小于沉降变形值的两倍。为此,高层建筑室内变形湿度监测站的工作人员应该尽量使用一种s1或甚至s05级的精密变形水准仪,同时我们还要尽量使用一种受室外环境及室内温差湿度变化因素影响小的高中低精度标准铟型铝合金变形水准尺。每次精密高程微机平差点位计算程序观测到的点位平差计算处理程序工作结束后,用户的一台精密高程微机二次平差点位计算自动处理程序按照目前最简单而又经典的严密微机平差点位计算自动处理程序方法对其各点平差进行二次高程平差点位自动平差计算,求出每个不同精度平差点位观测点的平差点位并在计算二次平差后程序即可分别得出二次精度高程和低差点位,即二次精度高程观测点位平差计算处理程序按其中的二次平差点位自动计算程序误差。最后依次进行填制《沉降观测记录表》。

3.变形观测数据的处理与分析

（1）二维曲线数据分析曲线处理中的三维数据处理

本变形观测成果监测自第1次变形观测工作开始到第26次变形观测全部完成，整理各个测点的观测数据库并绘制观测成果图，分析得到一条双向的或单纵双向的横轴观测曲线，曲线中所绘制的观测变形沉降物在各个观测站不同地点上的移动总体趋势变化图为观测成果曲线。通过该典型沉降适应曲线我们不仅可以明显性地看出在各典型监测点上的沉降总体情况沉降深度呈现出一种缓和性的持续下降或向上升变化趋势，沉降深度适应整体情况逐渐发生变化，致使绝大多分参数点都不存在具有较大的沉降适应整体沉降变化情况发生变化的沉降数量，部分典型监测点还是有可能同时出现一些整体沈降沉陷或者整体反弹、抖动等整体沉降适应现象。

（2）图是描述三角变形图中纵向的或螺旋状的三角形和曲线的一种方法

在对各种不同变形模型绘制分析数据基本线条曲线的不同变形模型绘制数据分析工作过程中，可得到一种比较典型化的能够较好地地准确反映变形表现和给出各种不同变形模型绘制分析过程基本曲线特性的变形数据基本曲线。该一个螺旋三角曲线在其数学形状上有点非常类似于一个螺旋微分数学变形方程理论中的一个螺旋微分函数螺线，故将其命名为螺旋微分函数三角曲线。该整体运动变化曲线的主要技术优点之处之一在于，它直接地地反映并准确给出了一个不同变形体系的长度同时变化的一个点在整体上的运动变化过程。当一个大型建筑物的一个沉降物在荷载的测量以一个渐进式的方向连续增加某一变形阶段，沉降物在稳定变形过程中的荷载量便随之不断沿着方向逐渐加大，此时的一个沉降物在变形量的测量计算曲线将以较大的圆周旋转运动角度向内侧面的一个圆周旋转方向进行收缩；在沿着一个建筑物的荷载计算曲线逐渐进入稳定沉降变形测量阶段后，沉降物在稳定变形过程中的荷载量慢慢沿着方向逐渐减少，此时一个沉降物在变形荷载量的计算曲线沿着某一荷载量在固定的位点的一个圆周旋转方向进行延伸。

（3）三维计算模型中的数据处理

为了使其能更直观明了地准确显示三维变形模型监测数据的表征特点，利用图surfer三维变形模型对各种变形监测数据特征进行综合处理分析是一种很好的实现方式。该软件通过针对数据插值进行网格化后自动绘制的测区三维立体化的线框观测模型，直观展现了各类型观测坐标点间的长度高程分布落差和观测点位的高度分布变化情况。

五、结语

变形监测的最终主要目的也就是对可靠详尽的建筑变形观测数据资料进行综合分析，判断高层建筑物的变形安全性。因此，对于大量零乱的原始卫星观测对象数据，必须先对其进行原始数据处理。通过平差优化处理，进一步精确削除偶然误差，剔除系统误差。对优化处理后的测量数据可以进行定量分析，判断大型建筑物内部是否可能发生持续变形，建立了引起持续变形与建筑时间、质量、风速、日照等各种因素之间的平衡关系，以利于采取适当的控制措施有效控制大型建筑物的持续变形及其发展。