浅析中国矿业大学图书馆大楼沉降变形监测

以中国矿业大学图书馆大楼的变形监测实例介绍了建筑物变形监测的周期确定、点位布设等技术设计，并分析了选用仪器及设计路线的精度，通过成果资料的整理和分析，掌握了建筑物的沉降动态，验证了建筑物的设计，绘制了建筑沉降等值线图，为确保建筑物今后的正常施工和安全运营提供了可靠的依据。

　　高层及超高层建(构)筑物使用越来越多，但由于高层建筑物往往采用桩基基础，且荷载较大，箕施工将给高层建筑物本身及周边建筑群体带来复杂的形变影响。在建筑物施工和使用初期，为保障建筑物施工和运营的安全，必须要对建筑物进行变形监测，从而研究其变形的原因和规律，为建筑物的设计、施工、管理和科学研究提供可靠的资料。

　　1工程概况

中国矿业大学图书馆大楼总建筑面积为46 735m2，建筑基础面积8 256，其中10标高为51.35m，主体结构为8层框架结构，高度约38m，下设1层架空层。设计使用年限50a。该工程基础设计为乙级，基础类型采用独立柱基和局部筏基。

由基础施工到竣工及整个使用过程中会产生变形，当变形超过一定限值会影响建筑物的使用及安全，况且建筑的地理位置也很特殊(建筑主体一半在水中，一半坐落实地)。为了确保工程建筑质量，依照国家建设部对大型建筑物建设工程实施变形监测的有关规定对该中心大楼进行变形监测。

　　2变形监测的精度要求

　　根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)第5.3.4条的规定:框架结构相邻柱基沉降差限值为0.002L (L为两测点间的距离)，体形简单的高层建筑物基础的平均沉降量限值为200mm，建筑高度在24m -60m的高层建筑的整体倾斜应小于0.3。计算出以下各项:

1)顶部容许偏移量:

d=a万=38x0.3%x1000=114mm式中，a为允许倾斜度;H为建筑物高度。

2)观测中误差:

m=1 C1/3) x 0114/20)=1.9mm

　　容许误差取容许偏移量的1/20且取3倍观测中误差为容许误差。

　　3)相邻观测点不均匀沉降差异的允许值:

　　e=10.002 x D=0.002 x 15 x 1000 =130mm

　　3变形监测网设计

　　3. 1测点布设

现行规范中对观测点如何布设没有明确的规定，传统的方式是沿建筑物外围布设一圈观测点来进行观测。实践证明，这种以封闭线来代表面用内插方法所提供的整体建筑物的形变量与实测的形变量有很大的出入。因此，就观测数据的真实性和有效性来看，应该在建筑物的外围和内部均布设测点。

由于大楼周围没有己知的水准点，在进行变形观测时，在离建筑物60m-v 90m的地方埋设了三个基准点，与大楼的监测点构成独立的水准网。

根据建筑物形状、地质条件、建筑结构，同时能保证顺利观测，在大楼的四周角点、桩形不同的两侧和大楼的内部布设了测点，测点间距为10 m-v1 Sm。观测点布设在桩基的主钢筋上，观测点用直径20mm、长约25cm的螺纹钢，螺纹钢与桩基的主钢筋焊牢，露出外面约3cm-v5cm，向上弯的标头呈球形，供立尺用，沉降观测点标高，在室外地坪高30cm左右。测点点位实际布设情况见图1。
 

　　3. 2观测周期的确定

　　结合该工程的实际情况观测周期为:施工阶段大楼每升高一层观测一次，大楼主体完工后，每月观测一次。如有特殊情况发生，再增加观测次数。一般观测工程，若沉降速度小于0.01mm/d.0.04mm/d，可认为己进入稳定阶段，具体取值宜根据各地区地基土的压缩性确定。

　　3. 3监测方法

在整个沉降观测过程中，确定使用德国蔡司公司生产的DINI2电子水准仪，该仪器性能稳定，测量精度:每公里往返测量误差0.4mm,测量数据自动记录，自动存储，前后视距差限制，同方向两次测量数据自检，超过限差自动提示重测。在每次观测前，应对水准仪进行l角检查朴基准点稳定性检查，成果合格才可进行观测点的测量;每次观测采用相同的观测路线和观测方法;使用同一仪器和设备;固定观测人员;在基本相同的环境和条件下作业。

施测路线如图1中的实线所示，施测过程按二等水准进行测量，施测路线上的点作为主线点，其余测点作为支点进行测量。在观测过程中，采用后前一前一后的水准测量方法。每站前后视距差不超过0.4m，每站同方向观测值之差不超过0.4mm，全程采用闭合水准路线测量方法施测。

水准仪在进行变形监测测量中，影响其每站高差中误差主要有m置平，m照准与m读数，由于三者相互独立，故每站高差中误差为：

　　设从水准基点到观测线路中的最弱点为n站，水准路线中最弱点中误差应满足m弱=土M站x

　　式中，T为管水准器角值，符合误差取O.1T;D为视线长度;。为望远镜放大倍数。

取T =10", D=20m, v=40，则M=0.16mm

从图1中可以看出，由已知水准点至沉降最弱点最多10站，故最弱点高差中误差为:

m=士0.16.=0.51mm

而《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)第5.3.4条的规定求得的高差中误差1.9mm>0. S l mm。所以，选用DIT1I2电子水准仪和沿图1布设的路线进行测量，可以满足本工程的要求。

　　4观测结果及分析

从建筑物首层施工起至今，共对大楼进行了7次变形观测，现在大楼仍在施工中。通过这7次的观测，并对观测数据进行整理分析，我们可以阶段性的了解整幢大楼的变形情况和总结各个观测点的沉降变化情况。由于变形观测点比较多，选取其中部分观测点的变形量数据列于表1中;整座大楼的沉降等值线见图2.
 

　　通过对观测数据的分析整理，最终可以得出建筑物阶段性的最大下沉量为15.02mm，相邻两测点间的最大下沉差为7.68mm。目前的观测数据均满足《建筑地基基础设计规范》tGB 50007-2002)第5.3.4条的规定的要求。

从表1中可以看出，随着建筑物荷载的增加，建筑物整体表现为沉降，从图2中可以看出，除部分测点异常外，建筑物沉降量总体形势东部大于西部。但是，在大楼的沉降观测中，出现了随着荷载的增加，有些测点回升的现象，原因可能是由于建筑物地基的特殊性，随着荷载的增加，地基受力不均匀，造成建筑物地基一端下沉，另一端翘起的现象。某些测点略有回升，当然也可能是由于测量过程中的误差造成的。我们会在以后的测量工作中对这部分测点加以重视。

　　5结论

建筑物的下沉，除绝对下沉外，变形的速率也十分重要。对一般建筑物而言，只要变形缓慢且均匀，大多数建筑物可以承受较大的变形而不致破坏。通过对中国矿业大学图书馆大楼的变形监测及对监测数据的分析，建筑物的沉降量在规定的限度内，并掌握了建筑物的沉降动态，验证了建筑物的设计，对今后的施工进程具有指导作用。监测过程中，有个别的测点沉降量出现了异常，其原因还不能确定，在今后的监测工作中要对这些异常点多加重视。
 

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