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关键词:拱桥;主拱圈;满堂支架;预压
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
引言
桥梁作为市政建设工程中的重要组成部分,是城市交通的动脉,给我们的出行带来了很大的便利。随着城市化发展步伐的加快,市政道路桥梁的建设也随之提升,而拱桥凭借其结构轻、省材料、造型美等特点早已被广泛应用于市政道路的建设中[1]。拱桥主拱圈作为拱桥的主要承重结构,是整个拱桥施工的关键环节。拱桥主拱圈施工方案是否合理,直接关系到整个拱桥施工的成败,直接影响到以后市政道路的运行安全。拱桥的跨度、结构形式、现场地质地貌情况、施工条件、施工水平等因素都会对拱桥的施工方案的选择有重要的影响[2]。本工程根据现场实际情况采用拱圈现浇满堂支架法施工主拱圈。
1工程概况
本桥作为设计基准年限100年、结构安全等级为1级的城市主干道跨越麓湖的景观桥,设计为欧式拱桥,采用5跨卵圆形钢筋混凝土无铰板拱,跨度组合为24.15+3×23.9+24.15m。桥梁全长133m,宽80m,分为四幅,每幅宽20m,拱顶距承台顶最大高度为10m,拱圈厚75cm。桥梁与道路正交,设计纵坡0.545%,横向水平。其中主拱圈采用现浇满堂支架预压法施工。为了保证现场施工安全,提高主拱圈浇筑质量,消除地基和支架的非弹性变形及得到支架的弹性变形值,同时模拟拱桥的实际受力工况以便检查支架的稳定性,拱圈施工必须对满堂支架进行超载预压[3]。
2满堂支架施工应用实例
满堂支架的压载试验是拱桥主拱圈满堂支架施工中一道非常重要的工序,直接关系到现场施工安全。
2.1支架的加载
支架的加载可以使用砂袋、土袋、水箱或者采用水预压等方式,每种加载方法各有优缺点,可以根据实际情况 本着方便、经济、周转快的原则选择。本例的支架预压采用砂袋加载,按照拱部混凝土浇筑工况进行。为方便荷载施加,预压荷载直接施加于拱圈上,其布置与梁体荷载分布一致,并取预压荷载为结构自重(梁体、模板、支架、机械、人员)的1.2倍。加载时各点压重要均匀对称,以防止出现异常情况[4]。
本例按结构自重的10%、50%、80%、100%和120%四级加载,并从第一级荷载开始持续进行沉降观测。
2.2沉降观测
要正确选取沉降观测点的位置,测点的位置和密度应该具有一定的代表性。本实例选取第5跨左侧第一幅进行预压,测点布置在跨中L/2处、L/4跨处、及左右墩部处,横向左右侧3个点进行观测,观测点布置示意图见下图1。
图1沉降观测点布置示意图
在加载之前,先测量出各观测点的初始标高值,加载之后每达到一个规定的荷载值和经过一次规定的时间间隔时需要进行一次沉降观测,并认真记录观测数据。连续两次观测所规定的时间间隔一般选取2-4个小时较为适宜;每一级荷载加载完成后要等到沉降值趋于稳定后再加下一级荷载。加载达到总荷载的100%后,荷载的持续时间必须大于24小时,如24小时后,每2小时时间隔测得的各点平均沉降值小于0.1mm,表明沉降已基本稳定,可以卸载,否则还须持荷继续预压,直到地基及支架沉降到位后方可卸载,卸载完成后再测一次各观测点的标高值。预压荷载预压时间不少于3天。卸载后再对底模标高观测一次[4]。
2.3试验结果分析
沉降观测完毕后,必须对观测的数据进行整理和认真分析。本例的实测数据见下表1。分析表1中数据,我们可以得出,L/2跨观测点地基和支架的总沉降值最大,达到5.2mm,弹性变形值为0.3mm,L/4跨左右观测点地基和支架的总沉降值次之,墩部左右观测点地基和支架的总沉降值最小。 由此根据各观测点对应的弹性变形值、设计标高及设计预拱度,就可以确定各点的立模标高,通过可调顶托重新调整模板标高,保证混凝土浇筑施工完成后拱圈底部达到其设计标高和线型。
表1荷载-沉降观测数据表
4结论
满堂支架现浇施工是拱桥施工中比较常用的施工方法,对其进行支架预压是尤为重要的一道工序。从本例拱圈各沉降观测点的数据分析可知,满堂支架预压取得了非常好的效果,获得了大量宝贵的数据资料,为该拱桥的成功施工提供了重要条件,对同类工程的施工起到了很好的借鉴作用。
参考文献:
[1]崔巍.桥梁钢管拱桥探析.建设科技[J].2012(17):92-93
[2]周邵宜.钢筋混凝土拱桥拱圈支架施工实践及质控要点.中国城市经济[J].2011(11):225-226
关键词:测绘技术 工程建设应用
中图分类号:P2 文献标识码:A 文章编号:
一、工程测绘的含义
工程测绘是把工程地区各种地面物体的位置和形状,以及地面的起伏状态,用各种图例符号,依照规定的比例尺测绘成地形图,或者用数字表示出来,为工程建设的规划设计提供必要的图纸和资料。要测绘的地球表面形态以及地物地貌虽然复杂多样,但其形状和大小均可看作是由一些特征点的平面位置和高程所决定的。测绘工程的主要任务有控制测量,碎部测绘,线路测绘,施工放样,数据处理等工作。
二、房屋建筑测绘的工作内容
房屋工程施工测绘是从建筑物定位开始的,一直到主体工程封顶都离不开施工测绘。
大致分三个阶段:建筑物定位(测绘)、基础施工(测绘)和主体施工(测绘)。
1、建筑物定位,是房屋建筑工程开工后的第一次测绘,建筑物定位参加的人员是:城市规划部门(下属的测量队)及施工单位的测量人员(专业的),根据建筑规划定位图进行定位,最后在施工现场形成(至少)4个定位桩。测绘工具为“全站仪”或“比较高级的经纬仪”。
2、基础施工测绘,建筑物定位桩设定后,由施工单位的专业测量人员、施工现场负责人及监理共同对基础工程进行测绘及测量复核(监理人员主要是旁站监督、验证),最后放出所有建筑物轴线的定位桩(根据建筑物大小也可轴线间隔测绘),所有轴线定位桩是根据规划部门的定位桩(至少4个)及建筑物底层施工平面图进行测绘的。测绘工具为“经纬仪”。基础定位测绘完成后,由施工现场的测量员及施工员依据定位的轴线放出基础的边线,进行基础开挖。测绘工具:经纬仪、龙门板、线绳、线坠子、钢卷尺等。小工程可能没有测量员,就是施工员放线。
3、主体施工测绘,基础工程施工出正负零后,紧接着就是主体一层、二层...直至主体封顶的施工及测绘工作,测绘工具:经纬仪、线坠子、线绳、墨斗、钢卷尺等。根据轴线定位桩及外引的轴线基准线进行施工测绘。用经纬仪将轴线打到建筑物上,在建筑物的施工层面上弹出轴线,再根据轴线放出柱子、墙体等边线等,每层如此,直至主体封顶。
施工测绘有多种方法,条件允许的场地只要钉多一次龙门桩就可以搞定,一般龙门桩主要用于基础施工测绘,基础完工后再把轴线及水平引测到基础上部四大角的侧面,用墨线弹出垂直、水平线做出三角标记,在引之前需用基准点校验龙门桩是否准确,这样不管你放N多次线只要以基础侧面的基点用仪器或铅垂向上引测轴线,用钢尺量测标高,这样就可以到主体封顶。这种方法是最简单实用的。
施工测绘现场操作有多种测绘方法;一般分有龙门板定位尺量测绘和仪器测量测绘,前者根据图纸已知的控制点或现场确定的控制点,在要测绘的建筑物基础外四周一定距离打桩、架设龙门板,在龙门板上用施工线拉一个大至的直角线,尽量把线拉紧,然后用勾股定理采用钢尺合尺,尺寸要大一点,一般用6、8、10m,这样比较准确,首先在两控制线上量取尺寸用红铅笔放点,然后两人拉尺,一人摆动可以任意那根线与钢尺的尺寸稳合,然后龙门板上固定施工线,用钢尺从头再校对一次,确认无误后四周挂线、钢尺校核,根据图纸上的轴线尺寸用钢尺量取放点,用铅垂垂于地面,这样就可以用石灰粉分别放开挖线了,用水准仪在龙门板上测放控制高程。
4、高程测量基础施工阶段,高程测量直接用S3水准仪由地面上高程控制点进行引测。上部结构施工时,在首层施工完后,将高程控制点引至外壁无遮挡的柱身上,随结构上升,测量员用50m钢卷尺将高程向上传递。楼层内用水准仪将标高转至各相关构件上。上部结构施工时每个单体建筑物高程引测基点设置数目不得少于三个,结构每施工五层,高程点由测量工程师进行一次标定。结构施工中,应对建筑物主体倾斜率进行观测计算,计算公式为:i=tgα=ΔD /H式中:I——主体的倾斜率;ΔD—建筑物项部观测点相对于底部观测点的偏移值(m); H——建筑物的高度(m);α——倾斜角(º)。
5、细部测量
梁柱边线、控制线的测量:每楼层施工前,测量工程师将控制线、主要轴线施测完成后,施工员着手依据控制线、轴线对梁柱边线、墙柱控制线进行引测。所有墙柱放出边线和距边线200宽的控制线,墙柱边线作为焊接导墙筋的依据,控制线作为校核模板、验收模板的依据。
6、沉降观测
6.1 沉降点的设置
设置沉降观测点的数目和具置根据规范和设计要求确定,在图纸会审阶段,施工单位、监理与设计院进行协商初步确定沉降点设置方案;待基础施工完成后,根据实际地质情况进一步细化沉降观测点的设置位置。为较好地进行沉降观测,施工现场内埋设的水准基点应有利于直接引测,且数量不少于两个,每次进行沉降观测时,事先核查基准水准点是否发生异常变化,正常后才能进行施测。沉降点的埋设方式为:先将带锚固脚的钢板埋入设计观测点柱身上,并按初步设定高程埋设,待模板拆除后,精确找出高程、焊上带观测点的角钢 。 6.2 沉降点的测量
6.2.1测量工具:
本工程沉降测量由测量工程师负责;沉降观测采用S1水准仪和毫米分划水准尺进行测量。
6.2.2测量频次:
正常施工阶段应保证每加载一次施测一次(每一结构层施工完毕观测一次);主体结构竣工后每月观测一次;暴雨后观测一次;工程竣工交付业主使用前还需与业主共同观测一次后向业主进行沉降点的移交。 6.2.3观测方法:
每次观测按固定后视点、观测路线进行,前后视距尽量相等,视距大约15m,以减少仪器误差影响。观测时间宜选择天气晴好的早晨或傍晚。
6.2.4观测记录整理
每次观测结束后,对观测成果逐点进行核对,根据本次所测高程与首次所测高程之差计算出沉降量并将每次观测日期、建筑荷载情况标注清楚,画出时间与沉降量、荷载的关系曲线图。测量工程师必须将每次观测结果及时向项目技术负责人、监理工程师进行汇报;若出现明显沉降量的变化或不均匀沉降时,项目技术负责人还应及时与设计、勘察部门联系,确定进一步观测的方案。
三、测绘内业数据处理
无论是工程进程各阶段的测量工作,还是不同工程的测量工作,都需要根据误差分析和测量平差理论选择适当的测量手段,并对测量成果进行处理和分析。测绘工程质量管理需要将所和系统控制相关的记录进行相应的控制,编制出记录控制程序文件,确保记录的标识、贮存、保护、检索、保存期和处置所有记录表格,确保所有记录的正确性和完整程度。质量管理方面的记录一定要有专门的人员进行管理和保护,尤其是一些书面记录,要保证这些记录做到不丢失、不受潮、不损坏,确保记录具有完整性和清晰性。计算机硬盘和光盘贮存的记录在,做好备份的同时也要采取相应的措施进行保护,可以给其分配好统一的编号由计算机软件进行储存,以便在需要时可以第一时间查找到该记录。还可以将记录按照用途整理好,对各类记录的保存期统一作出文件规定,一般的记录需要保存1~3年。
[关键词]:基坑临近建筑物观测、支护方案论证、基坑支护位移观测、基坑内外水位观测
中图分类号:TV551.4 文献标识码:A 文章编号:
一、概述
随着城市建设的发展,老城区的改造、扩建工程越来越多。该类工程主要有以下几个特点:1、都有地下室结构;2、施工可用场地狭小;3、周边情况复杂。四周多为城市道路、已经建成的住宅小区、商住楼等。在工程监理过程中,除了做好三控制、两管理、一协调的监理工作外,如何协助建设单位,做好基坑四周临近建筑物的监测,基坑支护方案的论证、确定,基础施工过程支护及水位变化监测等,关系着工程的成败。现结合某老城区改造工程,谈谈自己的体会。
该工程位于市主城区,地上28层,地下一层,基础埋深4.2~7.2米。南侧为某住宅花苑25#、33#、34#楼,距离新建单体最近距离为11m;东侧距离一高层住宅建筑最近距离为16.5m;西侧3.2~9.0m为一内斜河石驳,内河西侧是住宅小区楼,该楼距离开挖边线约20~35米;北侧距离市区交通主干道约20m。
二、工程特点
本工程具有如下特点: ①地理位置位于繁华闹事中心,场地狭小,基地红线紧贴周边马路及周边的居民小区,尤其是东侧及南侧,新建建筑物接近小区围墙,无法用作施工期间的堆场,仅西侧及北侧,在采取一定的措施后,可以作为施工场地。②由于有一层地下室,须进行新建建筑部分的基坑开挖。③南侧住宅楼25#、33#、34#楼为80年代兴建的砖混结构6层住宅楼,基础为天然地基,且每个单体墙板部位已发现多处裂缝,如何保证工程施工不对该住宅楼产生不利影响将成为基础施工过程控制的重中之重。④北侧主干道为市区交通枢纽,管线密布,基坑开挖后,不能对道路、管线等造成不利影响。(见附图)
三、采取的措施
针对以上工程特点,我监理部协助建设单位,拟定出如下应对措施:①在工程开工前,由市房屋安全鉴定中心委托有资质的单位对南侧住宅楼25#、33#、34#楼房现状进行结构检测,取得房屋原始情况数据,基础施工结束后再进行检测对比,作为判断房屋是否出现变形等问题的依据;②在土建单位确定后,根据施工单位的场地布置方案,针对不同区域采取不同支护方案;③在考虑降水方案时,针对西侧、南侧居民楼距离较近的问题,在基坑中部采用深井降水、坑边采用轻型井点的降水方案;④在支护桩施工完成,土方开挖前后,委托市测绘院对基坑支护进行全方位监测、对比;⑤在降水开始前后,委托市勘察设计有限公司对周边水文情况进行观测、对比,并根据降水后基坑外侧水位变化情况及时调整降水深井的水泵位置和出水量。同时在南侧25#、33#、34#楼之间布设ф400共6口地下水位回灌观测井;⑥对基坑土方采取分层开挖的施工工艺。
四、方案的实施
4.1周边房屋现状监测
为保证地下室基坑施工期间相邻住宅楼的安全,建设单位委托市房屋安全鉴定中心对南侧25#、33#、34#住宅楼进行基坑施工前和基坑施工后的两次检测、鉴定,确保房屋在施工期间的安全使用。鉴定单位为市房屋安全鉴定中心,检测单位为南京工大建设工程技术有限公司。检测方法为:
1、在基础施工前,用裂缝测宽仪对所有单体房屋裂缝进行检查,对主要构件的裂缝设置观察标记,读取裂缝宽度,拍摄照片,绘制裂缝示意图。在基础施工完成后,再对房屋裂缝情况进行复查,确定在基础施工期间房屋裂缝的变化情况。
2、在25#楼6个角设置了12个倾斜观测点,在33#楼4个角设置了8个倾斜观测点,在34#楼3个角设置了6个倾斜观测点,采用高精度全站仪分别对3幢楼在施工前后的倾斜量进行测量、对比。
3、在25#楼设置7个沉降观测点,在33#楼、34#楼设置了12个沉降观测点,对其沉降量进行观测。
4、在25#楼设置6个水平位移观测点,在33#、34#楼设置了9个水平位移观测点,采用高精度全站仪分别对其水平位移进行测量。
4.2施工现场布置及支护方案的确定
根据现场实际情况,本工程土建中标单位提出了现场布置方案:东侧、南侧作为施工通道;西侧堆放钢筋、布置商品混凝土泵车;北侧主干道与基坑之间场地,布置生产、生活区,近基坑侧布置钢筋堆场及钢筋加工厂。针对施工平面布置方案及周边实际情况,建设单位委托市勘探院有限公司,设计了支护方案,并通过建管处邀请了5名基础方面的专家,对该方案进行了论证。支护方案主要内容为:
1、本工程南侧、西侧距离住宅楼较近,且不考虑施工场地布置,采用多排(4~6)水泥深层搅拌桩,作为止水帷幕及基坑支护桩。搅拌桩采用双轴φ700搅拌桩设备,搭接200mm,水泥掺入比为13%。围护桩施工前必须对施工区域地下障碍物进行探测,如有障碍物必须对其清理及回填素土(不得含有块石和生活垃圾),分层夯实后方可进行围护桩施工。
2、西侧及北侧,考虑施工堆载及地泵布置,采用单排水泥深搅桩作为止水帷幕,深搅桩内侧布置单排钻孔灌注桩,桩距为1.2m,设计堆载80KN/m2。
3、在深搅桩及钻孔灌注桩上部设置钢筋混凝土连梁,连梁上砌筑120mm厚砖墙作为挡土墙,砖墙间隔6m设置一构造柱,砖墙上设120×200mm钢筋砼圈梁。
4.3降水方案
根据地质资料,本工程自然地面以下2~7m为粉土,7~20m为粉砂,浅层地下水主要类型为潜水。针对以上地质情况,采用深井降水,既能达到基坑降水的目的,同时降水费用也低。但根据该地区地区深井及轻型井点降水经验,深井降水水力坡降在1:8~1:10左右,轻型井点则为1:4左右,深井降水影响的范围明显要大的多。结合考虑基坑周边道路、住宅楼的距离及现状,我监理部建议建设及施工单位,采用基坑中间管井配合周边轻型井点的降水方案。具体布置为:
1、 在距离基坑边20m范围内,布置降水深井,深井成孔直径为600mm,深井为无砂砼滤管,直径400mm,管外包裹80目滤布,管与孔壁间填以绿豆砂,深井深度自然地面向下20m。深井间距25~30m。
2、井内采用4″潜水泵抽水,并通过基坑四周布置的排水管道排入西侧河道中。
3、在基坑内侧,在土方分层开挖至基坑深度一半时,布置单排轻型井点,轻型井点为立杆间距为1.2m,立杆长6m,下部1m为滤管,外裹100目及80目双层滤布,立杆入土有效深度为3m,即基坑承台底向下约1m左右。
4.4基坑位移观测
按照“时空效应”的原理,基坑开挖后由于基坑内土体的卸荷引起坑底土体产生以向上为主的位移,并且由于卸荷同时引起围护结构在两侧压力差的作用下产生的水平方向位移和基坑外侧土体的位移。本工程基坑开挖深度为5m左右,局部深度为7m,为防止在土方开挖过程中出现坍塌等现象,建设单位委托市测绘院有限公司,对基坑及支护体以及其影响范围内的被保护对象进行了全方位的监测,及时全面地反映的变化情况,对可能要发生的险情提供科学、准确、及时的判断,以便采取有效措施,避免事故的发生。监测方案主要内容如下:
4.4.1、监测范围:按三倍于基坑开挖深度作为本工程位移影响范围,周围在基坑挖深2H范围内的建筑物、地下管线和基坑本身作为本工程监测及保护的对象。
4.4.2、监测工作内容:基坑及结构的安全稳定;周边建筑的安全。
4.4.3、监测项目:围护顶部水平位移监测;临近建筑物沉降观测;临近建筑物倾斜观测;临近地面沉降观测。
4.4.4、变形监测点的布置埋设方法:
1)围护压顶水平位移观测:
原理:利用前视固定点形成的测量基线,用全站仪测量压顶各测点与基线之间的距离变化;如视线受到限制,则采用全站仪测水平角、水平距离进行计算,从而了解围护结构顶部水平位移情况。
布设方法:在围护结构的顶部测点处埋入顶部为光滑的凸球面的钢制测钉。测钉与混凝土体间不应有松动。
布点:考虑现场南侧住宅楼太近且房屋为80年代所建,天然地基,砖混结构,南侧支护桩压顶上布设6个观测点。
2)临近建筑物沉降观测
在南侧居民楼25#、33#、34#楼及东侧高层住宅楼布设20个沉降观测点。按二等水准测量精度进行闭合水准线路往返观测,高差取中数,计算每个测点高程。观测仪器使用Ni004水准仪,5mm刻划因瓦水准尺。往返测较差和环线闭合差均应小于±0.6√nmm,检测高差之差应小于±0.8√nmm,相邻基准点高差中误差应小于±1.0mm,每站高差中误差应小于±0.3mm,n为测站数。
3)临近建筑物倾斜观测
在南侧居民楼25#、33#、34#楼及东侧高层住宅楼布设5个观测点进行倾斜测量,测量方法采用投点法,观测时,在测站安置全站仪,采用正倒镜进行投点,并在底部安置水平读数尺进行读数,测量2个测回。
4)临近地面沉降观测
在南侧居民楼25#、33#、34#楼及东侧高层住宅楼地面布设4个观测点进行沉降观测。测量方法同建筑物沉降观测。
4.4.5监测频率
在降水及土方开挖施工前,观测3次,其平均值作为监测对比初始值。在降水开始、土方开挖后,监测频率为1次/1d;基础底板浇筑后14天内监测频率为1次/5d;14天至基础部位施工结束监测频率为1次/7d。
4、5基坑水位变化观测
建设单位委托市勘察设计有限公司对本工程周边、基坑内外侧水位变化情况,进行了观测,具体为:
1)观测井的布设:在基坑四周支护桩外侧2m左右,间距20m布置29口水位观测井,在东侧高层住宅楼、南侧居民楼25#、33#、34#楼之间布设了8口水位观测井,观测井深8m。
2)观测井制作:观测井采用φ75mmpvc管制作,下部3m为滤管结构,外裹80目滤网。
3)观测井施工:采用φ300钻头成孔,管与孔间填以绿豆砂。
4)水位观测及数据传输:采用水位计进行量测,量测精度不低于10mm。在降水施工前,对观测井水位进行3次测量,其平均值作为施工期间地下水位原始数值。在基坑开始降水后,根据监测频率,安排专人,对水位进行测量。测量结果在第二天以电子文档形式及时通报建设单位及监理。
5)检测频率:在地下水位稳定前1次/d, 在地下水位稳定后1次/3d,底板浇筑28天后1次/5d。
6)数据反馈处理:监理部根据监测单位的《地下水观测孔水位监测日报表》中水位变化及累计情况,采取相应的措施,进行地下水位的控制。具体为:当观测井水位变化接近或大于500mm/d,累计变化值接近1000mm/d时,对最靠近该观测井的深井出水量及水泵位置进行控制,抬高水泵位置,减少出水流量,最终该工程水泵位置基本控制在自然地面向下约10m处。在基坑开挖及基坑内水位观测时发现,靠近坑壁的承台地下水位在承台地基土下50~60cm,达到降水及干土施工的要求。
4、6土方开挖
采用分层开挖的方式,进行基坑土方开挖。第一次开挖深度为基坑开挖深度的一半,对局部7m深的地下室配电间深基坑部位,采取分三次开挖的方法。
五、结果
目前,该工程已于2012年3月6日,通过了由建设单位组织的设计、勘探、监理、施工等单位参加的竣工验收。根据施工过程及后期巡查检查情况,周边道路、基坑支护未出现开裂现象,附近建筑物未出现裂缝突变、倾斜等问题。周边建筑物沉降观测最大累计变化量为0.5mm,最大变化速率为0.04mm/d;支护桩冠梁水平位移最大累计变化量为3mm,最大变化速率为0.65mm/d;水位最大变化总量为0.95m,最大变化速率为0.45m/d。以上最大变化量及最大变化速率,均满足《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009的规定。
六、结论
在老城区改造、扩建工程施工中,前期做好周边建筑物的现状观测记录,同时结合现场情况,选择合理的支护方案,施工过程中加强周边建筑物及基坑周边的垂直、水平位移及地下水位的监测,并根据监测情况,及时采取有效的应对措施,一定能确保老城区的改造、扩建工程,在复杂的周边工况中,安全、顺利、圆满的实施。
关键词:地基基础;不均匀沉降;原因;治理
【 abstract 】 : the real project based on the foundation of the uneven settlement to cause enough attention. This paper mainly analyzes the uneven subsidence caused by the reason foundation, the preventive measures were put forward.
Keywords: foundation basis; differential settlement; Reason; manage
中图分类号:TU47 文献标识码:A 文章编号:
一、造成地基基础不均匀沉降的主要原因
1、来自地基土方面的原因
土体中存在空隙,因而具有可压缩性。在实际工程中往往在地质勘察精度不够、试验资料不准的情况下没有充分掌握地质情况就设计、施工,从而造成地基承载了不足,使建筑物可能产生沉降或不均匀沉降,甚至发生结构破坏,这是造成地基不均匀沉降的主要原因。以前在地质钻探中有的有孔或深度不到位,有的抄袭相邻的地质报告,个别甚至出具假报告,都曾给建设单位造成过重大经济损失
2、来自上部结构方面的原因
上部结构的平面不规则和体型变化复杂在软土地基中极易引起不均匀沉降。建筑物的整体性差,各部分的刚度不对称,很容易遭受地基不均匀沉降的损坏;建筑物体型复杂,高低(或轻重)变化较大,地基各部分所受的荷载轻重不同,自然也容易出现过量的不均匀沉降。
3、人为因素
在工程施工中建筑施工人员没有认真进行检验,在基础施工前扰动了地基土,在已建成的建筑物周围推放大量的建筑材料或土方,对于砖砌体结构,砌筑质量不满足要求,灰缝不饱满、砂浆强度低、通缝多、砌砖组砌不当、拉结筋不按规定设置等,同样也会导致建筑物建成后发生不均匀沉降。不仅施工人员的不当做法会造成建筑物不均匀沉降,设计人员在进行建筑设计时如果不考虑建筑物的体型,设计的建筑物长度太长,建筑体型比较复杂多样,建筑物层高相差大所受荷载差异大;未在适当部位设置沉降缝.基础及建筑物整体刚度不足;地纂土的压缩性显著不同、地基处理方法不同;以及设计方面的错误等都会引起建筑物产生过大的不均匀沉降。
二、防止地基不均匀沉降的措施
1、进行细致、精确的地质勘探
地质勘探报告真实性如何,对建筑的沉降量大小关系很大。工程地质报告要正确反映土层性质、地下水和土工试验情况,并结合设计要求,对地基作出评价,对设计和施工提出某些建议。如果地质报告不真实,就给设计人员造成分析、判断的错误。
2、从设计入手,采取多种措施,增强多层住宅的基础刚度和整体刚度。
(1)增强房屋纵向刚度。不均匀沉降使房屋产生纵向弯曲,纵墙应尽量避免转折,中断、开设过大的门窗洞口,横墙间距不宜过大,且与纵墙牢固连接;(2)控制建筑物的长高。长高比愈小,建筑刚度就愈大。对于软弱地基,三层以上房屋,长高比不宜大于2.5;(3)加强基础的刚度。对于软弱和压缩性很不均匀地基上的建筑物,或以根据上部结构荷载情况,采用刚度较大的基础类型,如钢筋砼十字交叉条形基础,筏片基础甚至箱形基础;(4)合理地布置承重墙体,应尽量将纵墙拉通,尽量做到不转折或少转折。
3、对软弱地基进行加固处理
就加固方法的实质而言,通常可以分为置换法、加密法、胶结法和加筋法。置换法又称换填法,就是将地基内局部软土挖除,换填以好土,可以分成水平的层式置换和竖直的柱式置换。加密法就是用各种压、振、挤的方法提高地基土的密度。胶结法就是在软弱的地基土中灌入或掺入某些胶结材料,将碎散的土颗粒变成有一定粘结强度的颗粒集合体;还可用冰冻和烧结的方法使土变成坚硬的块体。加筋法就是在土中放入一定数量的土工聚合物甚至钢材。
4、减轻建筑物自重
减轻建筑物自重可以减少基地压力,是减轻和防止建筑物不均匀沉降的有效途径。在实际工程中可以采用轻质材料,如多孔砖墙或其他轻质墙体;设计时选用轻型结构,如钢结构及各种轻型空间结构;选用自重较轻、覆土较少的基础形式,如浅埋的宽基础、有半地下室或地下室的基础。
5、设置圈梁和构造柱
圈梁和构造柱一起工作可以提高房屋空间刚度、增加建筑物的整体性,提高砖石砌体的抗剪、抗拉强度,其实圈梁就像水桶外边的抱箍。 非抗震设防区,圈梁的主要作用是加强砌体结构房屋的整体刚度,防止由于地基的不均匀沉降或较大振动荷载等对房屋的不得影响。在地震区,圈梁的主要作用有:增强纵、横墙的连结,提高房屋整体性;作为楼盖的边缘构件,提高楼盖的水平刚度;减小墙的自由长度,提高墙体的稳定性;限制墙体斜裂缝的开展和延伸,提高墙体的抗剪强度;减轻地震时地基不均匀沉降对房屋的影响。
6、设置沉降缝
当房屋相邻部分的高度、荷载和结构形式差别很大而地基又较弱时,房屋有可能产生不均匀沉降,致使某些薄弱部位开裂。为此,应在适当位置如复杂的平面或体形转折处、高度变化处、荷载、地基的压缩性和地基处理的方法明显不同处设置沉降缝。沉降缝通常有两种做法:①挑梁基础,即在沉降缝一侧墙的基础按正常设置,另一侧的纵墙由悬挑的挑梁承担,梁端另设基础梁和轻质隔墙。②采用双墙方案,即在沉降缝两侧都设承重墙,以保证每个独立单元都有纵横墙封闭联结,结构整体性好。
7、进行沉降观测
在建筑物施工过程中和投产使用后,必须进行沉降观测。建筑物的沉降观测是依据埋设在建筑物附近的水准点进行的,为了相互校核并防止由于某个水准点的高程变动造成误差,一般至少埋设三个水准点。它们埋在建筑物、构筑物基础压力影响范围以外;锻锤、轧钢机、铁路、公路等震动影响范围以外;离开地下管道至少5m;埋设深度至少要在冰冻线及地下水位变化范围以下0.5m。水准点离开观测点不要太远(不应大于100m),以便提高沉降观测的精度。在沉降观测过程中当变形量或变形速率出现异常变化,变形量达到或超出预警值,预警值一般取允许变形值的60%。周边或开挖面出现塌陷、滑坡,建筑本身、周边建筑及地表出现异常,由于地震、暴雨、冻融等自然灾害引起的其他变形异常情况时必须立即报告委托方,同时应及时增加观测次数或调整观测方案。
参考文献:
[1] 冯国栋; 浅谈地基不均匀沉降的原因及防治;《科技创新导报》 2008年08期
【关键词】水准测量;建筑工程;应用
0.引言
建筑工程地形图测绘、地质勘测、工程施工、竣工验收以及建筑变形监测过程中,水准测量都是十分重要的工作之一,探讨水准测量技术在建筑工程中的应用研究,对提高建筑工程勘测施工质量,提升建筑整体质量水平,保证工程建设工期和投资效率都具有十分重要的现实意义。
1.水准测量基本原理及精度影响因素分析
传统的水准测量使用的仪器是水准仪,随着近几十年来的技术发展和进步,水准仪已逐步从传统的机械式发展到现在的自动安平水准仪、电子水准仪、数字水准仪等,测量的速度和效率也有很大幅度的提升,同时,随着GPS高程测量拟合算法不断改进以及仪器本身测量精度的提升,GPS水准测量在工程中应用也越来越普遍。
1.1水准仪高程测量原理
水准测量是利用一条水平视线,并借助水准尺,来测定地面两点间的高差,这样就可由已知点的高程推算出未知点的高程。高程测量是测量三项基本工作之一。根据使用仪器和施测方法的不同,高程测量可分为水准测量、三角高程测量和气压高程测量。用水准仪测量高程,是高程测量中最常用、最精密的方法。测定待测点高程的方法有高差法和仪高法两种。水准测量所用的仪器有:水准仪,水准尺和尺垫三种。水准测量误差包括:仪器误差、水准尺误差、水准管气泡居中误差、读数误差、视差影响、水准尺倾斜误差、仪器和尺垫下沉、地球曲率和大气折光的影响、温度的影响等。
1.2 GPS高程测量技术
当大面积、环境条件恶劣且水准点相对较少时,对精度要求不高的水准测量,可采用GPS 高程测量技术。GPS高程测量技术是将 GPS 测量获得的各 GPS 点的大地高数据与高程异常资料或重力测量资料等结合起来,采用高程拟合算法和平差算法,共同确定待测点的正常高。目前工程建设中常用 GPS 水准高程方法,其原理是: 首先在待测区内选择一定数量的GPS控制点,控制点的正常高通过水准联测的方式获取,精度可根据测量要求确定,通过相关算法对控制点的正常高于大地高之间的高程异常值进行计算,然后利用控制点的高程异常采用平面拟合法、曲面拟合法、多面函数拟合法等方法,推求待测GPS 点的高程异常值,最后再利用大地高、高程异常与正常高之间爱的关系即可以确定所有 GPS 点的正常高。实践表明,GPS 水准高程和常规方法比较,至少可以节约三分之二的水准工作量,大大提高了工程水准作业的效率。
2.水准测量在建筑工程施工中的应用研究
建筑工程勘测设计与施工所进行的水准测量。一般分为:(1)建立高程控制网,供建筑工程勘测设计和施工用;(2)线路水准测量,测定沿某一线路的地面高低起伏,供纵断面设计和施工用;(3)面水准测量,测定某一定面积内的地面高低起伏,供土方工程的设计和施工用。其测量的精度按工程的要求来决定,一般相当于或低于四等水准测量。
建筑工程高程控制网的建立前需要根据工程需要和测区实际,明确水准网等级,按照等级进行水准网设计,精度估算和优化设计。同时水准控制网的布设应遵循从高级到低级,从整体到局部逐步控制、逐步加密的原则,按照统一的技术标准,同时,为满足工程施工的需要,高程控制点必须有足够的精度和合适的密度。
水准测量在建筑工程中的另一个应用就是土石方的计算,为计算建筑工程土方开挖的工程量,需要对待开挖区域的高程进行测量。首先需要利用经纬仪或全站仪对测区进行放线,将测区划分为等面积的方格网,然后采用水准仪高程测量方法,测量出方格网的四个角点的高程,采用相应的体积拟合和计算方法,就能够估算出开挖到某一高程基准需要开挖或回填的土方量,方格网越密集,测量的高程点越多,计算出的土方量就越大。通过实际工作发现,采用水准仪进行土方量测量计算相比全站仪和经纬仪土方测量用时更多,同时计算的精度也相对较低。
3.水准测量在变形监测中的应用研究
3.1变形监测的意义
建筑工程在施工过程中以及施工完成后,由于重力作用及外界环境因素的变化,都会发生下沉、位移、倾斜或是产生裂缝、扭转等几何变形。不同的建筑物,其设计允许的变形量存在区别,如果实际变形量大于允许的最大变形范围而未被发现或采取必要的安全改善措施,就会对建筑工程的整体安全造成严重影响,因此,在建筑工程施工过程中,以及工程竣工验收工程沉降稳定前,要采用水准测量的方法,对建筑工程的变形进行监测。
3.2水准测量变形监测方案的设计
建筑工程变形观测包括基础沉陷观测和建筑物本身变形观测。变形监测方案的设计包括沉降点的布置以及监测周期的设计两个方面。在沉陷观测点的布置一般设计部门提出监测要求 ,由施工方编制沉降低布置方案并在施工期间进行埋设。沉降点的数量应足够多,以保证测量的结果能够放映整个基础的沉陷、倾斜与弯曲的变化情况。同时,沉降点位置的选择还应考虑建筑物的规模、型式和结构等特征,并结合建筑工程场地的工程地质、水文地质等条件。监测建筑物自身变形的观测点应与建筑物紧密结合,在便于观测的同时可保证在整个变形观测期间不受损坏。在监测周期的确定上,建筑工程分竣工前后,竣工前由于载荷增加加快,造成的沉降量较大,因此,相关规定要求,建筑每增加一层必须进行一次变形监测,以便尽早发现不均匀沉降,在沉降异常时及时调整施工方案;竣工后的变形监测的周期一般根据前一次监测的日平均沉降值确定,大于0.3/d的要求每半月观测一次,0.1-0.3/d要求每一月观测一次,0.05-0.1/d要求每三月观测一次,0.02-0.05/d要求每六月观测一次;
3.3变形监测水准测量方法
与国家一、二等精密水准测量方法相比 ,建筑工程沉降观测的方法有其自身的特点,每一次观测都是重新观测,不存在因测量次数的增多而导致的误差积累,同时,建筑工程沉降观测不能采用闭合水准测量路线,因为闭合水准路线存在闭合差分配,会导致闭合差强制分配到每一测段的高差中 ,反而有可能扭曲沉降点的高程值 ,使得在沉降点并未下沉的情况下出现沉降点上升的不合理现象。如果因此若发现沉降点的高程值异常 ,不要进行误差修正 ,正确的做法应该是无条件返工重测核实 ,从而分辨出是测量误差太大 ,还是确有较大的沉降。
4.结论
在建筑工程前期勘测、中期施工以及后期工程变形监测过程中,水准测量的作用和意义重大,对保证工程建设质量,提高建设工程运行维护的安全性,保障工程的工期和成本具有十分重要的作用。本文在分析建筑工程传统水准测量和GPS高程测量基本方法和原理的基础上,重点分析了水准测量在建筑工程施工中和变形监测中的应用,其结果对指导工程施工和提高工程质量具有十分重要的意义。
【参考文献】
[1]郁雯,熊春宝.建筑工程沉降观测方法的研究[J].测绘通报,2007,(10):42-44.
[2]杨国华,李延兴,赵云海,等.GPS 水准在测图中的实用性试验[J].测绘工程,1997,5(2):58-63.