地鐵施工中高層建筑沉降監測與精度分析摘 要 地鐵施工中,高層建筑物都存在一定程度的下沉,有的為正常下沉,有的為非正常下沉。以上海地鐵9號線施工中對港匯高層住宅樓實測為例,介紹沉降監測的實施方法和觀測成果分析,并得出施工階段沉降變化的規律。其結果對驗證地基與基礎的可靠性及工程結構的設計方案具有重要的參考價值,對保障地鐵施工具有重要意義。關鍵詞 基準點 沉降監測 綜合分析 港匯高層住宅大樓位于上海市閔行區,該樓為18層,高約50m,建筑面積為4000m2。為保證此樓的施工質量與運營期間安全,自2005年2月29日起,對該樓進行沉降監測,并根據監測結果對其進行綜合分析。1 沉降觀測的技術方案及要求1.1沉降監測點的布設 根據建筑物沉降觀測點布設原則,考慮到港匯住宅大樓的實際情況,經與設計、施工單位共同研究,在能充分反映變形的情況下,布設了31個沉降觀測點(見圖1)。觀測點標志采用Φ25mm鋼筋打制,端點做表面磨光處理,用電鉆在墻上鉆孔將其插入孔中,使用高強度混凝土塞緊固定。
1.2觀測精度的確定 沉降監測精度取決于監測目的、建筑物的結構和基礎類型。為了監測建筑物的安全,其觀測中誤差應小于容許變形值的1/10～1/20;根據這一原則,通常采用“以當時可能達到的最高精度“確定變形觀測精度。按照上述要求,結合該樓的實際情況,基準網采用國家一等水準測量的技術要求。沉降點的觀測精度,采用以下公式進行估算 式中,Δ為容許變形值,t為置信區間內最大誤差與中誤差的比例值;K為安全系數。估算時,通常采用K=0.05,t=2。 參考以上資料與方法,港匯大樓沉降觀測精度確定為最弱點高程中誤差m≤+1mm。1 3選用儀器和施測方法 為了滿足以上要求,選用蔡司精密水準儀及配套的銦鋼水準尺進行觀測。基準點和沉降監測點分別按國家一、二等水準測量的技術要求施測。觀測時專人負責,每次觀測線路相同。1.4最弱點的精度估算 沉降監測點按二等水準測量要求,影響一測站高差主要有m置平、m瞄準、m讀數。 式中:τ為水準管分劃線,取10,復合誤差取0.1τ;S為視線長,取50m;γ為望遠鏡放大倍數,取為40,將以上數值代入上式得 閉合水準路線中間點即為高程最弱點,根據沉降觀測水準測量路線,其高程最弱點為9號點。從基準點到9號點,以5個測站計,閉合水準路線中間點平差后的高程中誤差為 最弱點的高程中誤差為0.34mm,小于1mm的要求,說明所選用儀器及觀測方法可以滿足監測精度要求。2沉降觀測點的施測及成果 從2005年2月29日至2006年3月1日,對港匯住宅樓沉降點進行了20期觀測。每次觀測使用相同儀器,同一觀測者,相同的路線,設站基本相同,構成了一個閉合環。觀測高程閉合差最大為-2.08mm,小于二等水準測量的要求,累計平均沉降量為-21.255mm,平均沉降量為0. 018mm/d(表1)?？梢哉J為該工程達到穩定指標(一般觀測項目可按沉降速度控制在0.01～0 .04mm/d之內)。 根據觀測數據匯總表,以觀測時間為橫坐標,以累計沉降值為縱坐標,繪制出主要沉降點的變形過程線,它可以明顯地反映出沉降的趨勢、規律和幅度(如圖2所示)。 根據沉降觀測成果匯總表,計算其東西兩單元平均沉降量(如表2),由表2做出東西兩樓平均沉降量變化曲線(如圖3所示)。3 沉降綜合分析 (1)該樓總體上表現出下降趨勢,且下降趨勢基本一致,下沉量很小,無異常點存在。 (2)東西兩單元的平均沉降量變化趨勢非常接近,即該樓東、西單元的點沉降均勻,未表現出不均勻沉降。 (3)由觀測成果可看出,該住宅樓在施工階段,隨著荷載增加,整體出現均勻下降,但隨著工程的竣工,沉降已處于穩定狀態。參考文獻［1］ 李青岳，陳永奇.工程測量［M］.北京：測繪出版社，1995［2］ 陳龍飛，金其坤.工程測量［M］.上海：同濟大學出版社，1991
1.2觀測精度的確定 沉降監測精度取決于監測目的、建筑物的結構和基礎類型。為了監測建筑物的安全,其觀測中誤差應小于容許變形值的1/10～1/20;根據這一原則,通常采用“以當時可能達到的最高精度“確定變形觀測精度。按照上述要求,結合該樓的實際情況,基準網采用國家一等水準測量的技術要求。沉降點的觀測精度,采用以下公式進行估算 式中,Δ為容許變形值,t為置信區間內最大誤差與中誤差的比例值;K為安全系數。估算時,通常采用K=0.05,t=2。 參考以上資料與方法,港匯大樓沉降觀測精度確定為最弱點高程中誤差m≤+1mm。1 3選用儀器和施測方法 為了滿足以上要求,選用蔡司精密水準儀及配套的銦鋼水準尺進行觀測。基準點和沉降監測點分別按國家一、二等水準測量的技術要求施測。觀測時專人負責,每次觀測線路相同。1.4最弱點的精度估算 沉降監測點按二等水準測量要求,影響一測站高差主要有m置平、m瞄準、m讀數。 式中:τ為水準管分劃線,取10,復合誤差取0.1τ;S為視線長,取50m;γ為望遠鏡放大倍數,取為40,將以上數值代入上式得 閉合水準路線中間點即為高程最弱點,根據沉降觀測水準測量路線,其高程最弱點為9號點。從基準點到9號點,以5個測站計,閉合水準路線中間點平差后的高程中誤差為 最弱點的高程中誤差為0.34mm,小于1mm的要求,說明所選用儀器及觀測方法可以滿足監測精度要求。2沉降觀測點的施測及成果 從2005年2月29日至2006年3月1日,對港匯住宅樓沉降點進行了20期觀測。每次觀測使用相同儀器,同一觀測者,相同的路線,設站基本相同,構成了一個閉合環。觀測高程閉合差最大為-2.08mm,小于二等水準測量的要求,累計平均沉降量為-21.255mm,平均沉降量為0. 018mm/d(表1)?？梢哉J為該工程達到穩定指標(一般觀測項目可按沉降速度控制在0.01～0 .04mm/d之內)。 根據觀測數據匯總表,以觀測時間為橫坐標,以累計沉降值為縱坐標,繪制出主要沉降點的變形過程線,它可以明顯地反映出沉降的趨勢、規律和幅度(如圖2所示)。 根據沉降觀測成果匯總表,計算其東西兩單元平均沉降量(如表2),由表2做出東西兩樓平均沉降量變化曲線(如圖3所示)。3 沉降綜合分析 (1)該樓總體上表現出下降趨勢,且下降趨勢基本一致,下沉量很小,無異常點存在。 (2)東西兩單元的平均沉降量變化趨勢非常接近,即該樓東、西單元的點沉降均勻,未表現出不均勻沉降。 (3)由觀測成果可看出,該住宅樓在施工階段,隨著荷載增加,整體出現均勻下降,但隨著工程的竣工,沉降已處于穩定狀態。參考文獻［1］ 李青岳，陳永奇.工程測量［M］.北京：測繪出版社，1995［2］ 陳龍飛，金其坤.工程測量［M］.上海：同濟大學出版社，1991
