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东营CBD大厦沉降观测数据分析

2018-07-03 沉降观测技术

沉降监测项目介绍

受甲方的委托,承担了东营CBD写字楼2号楼的沉降观测工作。自2015年5月14日进行了第一次观测,基本按照每两层观测一次,2016年7月28日封顶,其后至竣工观测6次,共进行了20次观测,大楼沉降趋于稳定,完成了双方协议规定的工作内容。该大楼基础为扩展基础,主题结构形式为框架-剪力墙结构,根据有关规定及甲方要求,对该工程进行了沉降观测及分析工作,以便监测工程施工阶段中的沉降变化及其规律,掌握不均匀沉降变化的状态,这对工程建筑的施工质量监测、竣工验收和使用安全有重要意义。

(1)基准点设置和工作基点设置,根据《建筑变形测量规范》要求,在建筑物周围布设基准点和工作基点,工作基点定期观测。该观测总共布设了4个基准点和2个工作基点,基准点由BM01-BM044个点组成,基准点采用混凝土桩埋设在CBD外侧,主要控制整个CBD区域的建筑物,工作基点为BM05、BM06布设在2号楼周围,采用钻孔埋设钢管。首先利用国家级水准点,采用闭合水准路线推算出基准点和工作基点的高程数据,再利用工作基点对监测点进行高程获取,定期检查工作基点是否出现沉降现象。

基准点的稳定是沉降观测工作中最重要的因素。在沉降观测之前、过程中和之后,对4个基准点进行了4次高精度观测,4个基准点相互验证。在观测过程中,若发现基准点形变,则根据设计精度要求进行加测,选择最稳定的点作为沉降观测起算点。具体的水准工作基点检核网和监测网如图1所示。

水准基点和工作基点检核路线图

(2)监测点设置,根据建筑物设计和甲方的要求,并兼顾大楼结构特点,沉降监测点主要选择在建筑物的四周和重要的承重部位、沉降缝、后浇带两侧等特征位置处。结合设计要求,重点考虑大楼基础的地质条件等因素,选取了12个沉降监测点,具体的监测点为JC01、JC02、JC03、JC04、JC05、JC06、JC07、JC08、JC09、JC10、JC11、JC12,如图2所示。在基础完成后,在便于观测的位置预埋钢板,设置永久性沉降观测点,埋件高度大约在自然地面以上200mm~500mm,正上方2.5m范围内没有突出物,便于安置水准标尺,施工拆模剔出预埋件后,焊接沉降观测专用标志,标志由螺母、保护栓和测杆组成。安装时,将螺母与建筑物基础紧固在一起,测量时旋上测杆,测量完毕旋下测杆,旋上保护栓,并进行第一次沉降观测。

监测点布设图

(3)根据设计要求,沉降监测点高差中误差m≤±1.0mm,沉降观测采用天宝Dini03电子水准仪,按照一等水准测量要求进行数据获取。为了提高观测数据质量采用了“三多、四固法”,即多个闭合环观测要求,多次观测取平均值,多个角度分析沉降原因,固定人员仪器、路线环境(时间、温度)、程序方法和路线。

(4)沉降数据计算。某点本期沉降量为,本次观测的高程与前一次观测高程之差;累计沉降量为整个建筑物沉降数值,本次观测的高程与首次观测高程之差;沉降速度主要分期沉降速度和累计沉降速度,主针对期沉降量和累计沉降量平均每天的沉降数值,反映出建筑物沉降的快慢。

数据处理分析

为从整体上进行科学合理地分析该工程的沉降变形情况,本文对所布设的每个沉降观测点的20期观测资料,进行了本期沉降量和总沉降量的沉降分析,得到沉降观测曲线图。分析过程有沉降观测曲线图,各监测点的累计沉降量,封顶前和封顶后的沉降观测曲线图以及沉降速率。具体的分析结果如下。

(1)各监测点沉降量计算表如表1~表2所示。

表一与表二

(2)沉降分析

通过20期观测资料分析可以看出,各监测点的本期沉降量数值表现为“+”或“-”,总体以负值为主(即下沉);表现为极小数值的“+”和“-”反映出观测值所隐含的误差情况,较大数值的“-”反映出大楼各监测点的沉降,较大数值的“+”反映大楼沉降过程中的群桩效应或雨后地下水位的上升。通过对东营CBD写字楼2号楼的沉降观测工作,观测时间一年零九个月,共观测了20期数据,包括14期施工阶段数据和6期运营管理阶段数据。通过分析表1可以得出2号楼建筑物最大沉降点处于JC04点,沉降量为12.9mm,最小沉降点出现在JC09处,沉降量6.5mm,12个监测点平均沉降量8.8mm。

分析表2得出各监测点封顶前的沉降量与沉降速率都大于封顶之后的数据,建筑物在封顶之后荷载达到了最大数值,后期的沉降量越来越小,除了JC01监测点外,其他11个点封顶后沉降速率都小于0.01mm/d,可以确定建筑物已经趋向于稳定。根据《建筑变形测量规范》编制说明中提及,沉降稳定控制指标为0.04mm/d,表明大楼地基及地基处理得很好。所有监测点的沉降量反映了总体点位沉降趋势,符合高层建筑物沉降的基本规律。

监测点沉降曲线图

各监测点累计沉降量

分析图3~图4可以得出建筑物整体沉降量相对较小,并且整体呈沉降一致性,在封顶后慢慢趋于稳定。

各阶段沉降量分析图

封顶前与封顶后沉降速率分析

分析图5~图6可以得出,该建筑物沉降速率较大的点集中在JC04、JC07两个点,分析封顶前和封顶后两阶段沉降情况,可以得出虽然最大沉降点在JC04点,但是封顶前最大沉降速率是JC07点,可能与周边地质有一定关系,JC04和JC01两点在封顶后沉降量相对较大。

(3)整体建筑物沉降分析

通过分析以上图表可以得出,该楼地基受到地面建筑物载荷时,地基开始压缩,沉降曲线图中看出各监测点的沉降量随荷载的增加而下降,每两层观测一次,荷载增加快,沉降速度加快,沉降直线下降,封顶后,沉降速度变慢,下沉曲线变缓。通过分析建筑物地质和季节情况,大楼沉降的总趋势除随季节变化,冻土层深度变化对大楼地基产生影响出现少量抬升外,大部分是随时间增加的函数。开始沉降速度缓慢均匀,封底时沉降速度最大,而后逐渐变小。大楼封顶后一段时间内沉降量较小,最后逐渐趋于稳定。

最终成果分析

(1)通过分析可以得出,该建筑物最大沉降量12.9mm,出现在JC04点处;最小沉降量6.5mm,出现在JC09点处,平均沉降量8.8mm。经过一年半的沉降监测,经历了施工阶段、运营管理阶段,该建筑物沉降量相对较小。

(2)通过分析沉降量和沉降速率曲线可得出,该建筑物沉降速率较大的点集中在JC04、JC07两个点,分析封顶前和封顶后两阶段沉降情况,可以得出虽然最大沉降点在JC04点,但是封顶前最大沉降速率是JC07点,可能与周边地质有一定关系,JC04和JC01两点在封顶后沉降量相对较大。

(3)除了JC01点在封顶之后沉降速率是0.012mm/d,其他点都小于0.010mm/d。根据《建筑变形测量规范》编制说明中提及,沉降稳定控制指标为0.04mm/d,所以大楼沉降趋于稳定。

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