高层建筑沉降观测技术

[摘 要]高层建筑物的重量全部都是由地基来承担的,负荷的增加和地下水位的涨落等都是导致建筑物发生沉降的原因.为了保证高层建筑在正常使用下的寿命,应对建筑沉降进行必要的观测,本文将针对高层建筑沉降观测技术展开讨论.

[关 键 词]高层建筑沉降观测

[中图分类号]TU972[文献码]B[文章编号]1000-405X（2014）-3-104-1

1高层建筑沉降观测实施程序及步骤

1.1观测基准点的布设

观测基准点的布设应严格按照所实施的观测方案和布网原则进行布设,沉降观测方案应根据工程的特点现场条件规划基准点.基准点设置3个以上为宜,相邻两点间距不大于一百米,且与建筑物间距应大于建筑物基础深度的2倍.基点可利用已有的、稳定性好的埋石点和墙脚水准点,也可以在该区域内基础稳定、修建时间长的建筑物上设置墙脚水准点.不能按照上述条件的,可选择易观察且不易被损坏的位置,埋设应采用浇注埋设.

1.2观测点的布设

观测点的布设要能充分反映出建筑物的沉降情况,易于观测的位置,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10～15米为宜,均匀地分布在建筑物的周围.埋设时要充分考虑各阶段的施工情况,严禁因后期其他工序施工原因使观测点的丢失或不可视,促使更换观测点,造成与之前数据不统一计算.首次观测应自基础开始,在基础的纵横轴线上按设计好的位置埋设沉降观测点,待观测点稳固好,方可进行首次观测.

1.3观测周期的设置

观测前应在工程总进度布置的基础上设置观测周期表,严格按照周期表进行观测,首次观测必须及时有效,不然就会使后续观测工作得不到统一,从而影响整个系统观测,在整个观测周期中不准漏测、不测,严格按表监测,只有这样才能得到完整、系统、准确、真实的观测数据.除按正常周期监测外,在遇到以下情况时也应单独进行观测.

1.4观测数据的整理

各次观测记录整理检查后,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.根据各观测周期平差计算的沉降量,列统计表,进行汇总.绘制各观测点的下沉曲线,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,就得到对应于荷载值的沉降曲线.

2沉降数据处理及分析

回归分析是处理沉降数据数据统计的传统方法中最重要的一种方法.只有在已经知道大样本、观测数据的特征分布的条件下,回归分析才能达到较好的效果,但是在实际工作中外业的观测数据都包含有一定的误差,这种情况很难达到.因此,当误差范围较大的时候,就没有办法判断观测误差是由哪一部分观测误差引起的,真正对应的变形是哪一部分.

2.1灰色系统理论

灰色预测法是鉴别系统通过各因素之间的发展趋势的异同进行关联分析,寻找原始数据之间的规律,生成有效的、具有规律性的数据序列,之后建立相应的方程模型,对建筑物未来的沉降趋势进行预测.这种预测方法它能够对达到某一特征量的时间以及未来某一时刻的特征量进行预测,是对含有不确定因素的系统进行预测处理的有效方法.

2.2小波变换去噪

就沉降数据的监测来说,监测点的短时间形变是很细微的,表现为弱信号,而误差却呈现出一种强噪音.信号在时域和频域的表现是具有局部局限性的,而噪音在时频的空间分布中是全局性的,在频域的表现也是高频信号.多分辨率分析就是把一个函数通过低频成分和不同分辨率的高频成分把数据表现出来.小波变换具有多分辨分析的特点,是对信号的时间-频率进行分析的一种方法.小波分析去噪的实质内容就是采用不同中心频率的带通滤波器对那些反应噪音频率尺度较小的小波进行过滤,进而得到质量较好的信号.

3高层建筑沉降观测中的常见问题及处理措施

3.1水准点设置问题

由于受施工和生产的影响,观测点和水准点之间的环境往往会发生变化,这就会使原有的观测点和水准点大多不再通视.因此,在对待具有较多观测点的建筑物时,应在沉降观测之前针对现场作出精心规划,预见可能存在的障碍物,以对仪器安装的最佳位置加以确定,之后选定较为稳定的若干沉降观测点位临时水准点,并同水准点构成闭合环路.

3.2沉降曲线观测后的回升问题

在实施第二次观测时,存在着曲线上升的现象,到第三次观测时,观测曲线又呈现下降趋势.大多是由于最初测量的精度不高.应采取如下措施：如回升曲线超过5毫米时,第一次观测结果失效,进而采用下一次的观测结果来作为初测结果,若回升曲线在5毫米的范围内,则可对其初测标高加以调整,使其同第二次的观测标高相一致.

3.3沉降曲线由某点逐渐回升问题

主要是因水准点的下降造成的,水准点逐渐下沉,沉降量也随之减少,但是建筑物初期的沉降量比较大,这时建筑物大于水准点的沉降量,沉降曲线不存在回升,但至后期,建筑物下沉区域稳定,这时水准点若继续下沉们就会造成沉降曲线的逐渐回升.为避免问题的发生,在选择及埋设水准点的过程中,应重视建筑物上水准点的设置,尽可能保证其定位的稳定性,当发生问题时,应测出水准点下沉量,及时对观测点标高加以修正.

3.4沉降曲线由某点突然回升问题

多是由于观测点或水准点被触动等引起的,且只有当观测点被触动后高于碰前标高或水准点触碰后低于碰前标高时,回升问题才会出现.此外,当观测点表面存在违背完全清除的落地砂浆时,亦会引起这种问题的形成.应在现场对各观测点和水准点进行检查,观测点和水准点在被触动时,表面会存在损伤,发现比较容易.此外,在实施观测时,工作人员应先将观测点表面的污物加以清理,亦可用塑料套来防止其免受垃圾的污染,对观测点和水准点加以保护.

3.5沉降曲线波浪起伏问题

沉降曲线在后期呈现出波浪起伏的状态是建筑沉降观测中最为常见问题,其原因是由测量误差所导致的,在后期,建筑沉降趋于稳定,测量误差就较为突出.应依据整个建筑沉降观测的情况来进行分析,尽可能的减少测量误差,使测量结果具有一定的趋向性,从而使得复测结果同首次测量结果更为一致,沉降测量结果也更加真实.

总之,施工单位应该合理设置基准点和沉降点,掌握好观测时间,对观测方法进行科学的规范,尽量减少人为或者其他的因素对观测结果的影响,最终得到反映、分析和预测出建筑物的整体沉降状况的准确数据,从而有效确保高层建筑的结构安全.