基于工程實(shí)踐的建筑變形監(jiān)測技術(shù)研究
2015-03-20
0 引言
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各式各樣的建筑物如大壩、橋梁、高層建筑物、隧道、高速公路等等紛紛拔地而起。我國乃至全世界都面臨著建筑物變形這個(gè)問題，尤其是對于其安全使用的問題上，人們紛紛表示出了一定的關(guān)心。那么作為變形監(jiān)測技術(shù)這一對建筑物的安全使用起到保障作用的研究，就成了一個(gè)非常必要的研究課題。
1 變形監(jiān)測簡述
建筑變形監(jiān)測的主要目的之一就是要了解建筑的實(shí)際性狀，并對其狀態(tài)進(jìn)行安全方面、評價(jià)方面的監(jiān)測以及作出及時(shí)的預(yù)報(bào)。在科技飛速發(fā)展的今天，建筑變形監(jiān)測技術(shù)無論是在軟件還是硬件設(shè)施上都有了一個(gè)長足的進(jìn)步。在面對各類建筑的變形監(jiān)測之上，可以科學(xué)、準(zhǔn)確、及時(shí)的分析并且預(yù)報(bào)其變形狀況。
變形監(jiān)測已經(jīng)成為了工程設(shè)計(jì)和后期質(zhì)量評估的一個(gè)不可或缺的因素。工程設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)的時(shí)候，變形監(jiān)測可以為其提供理論依據(jù)，使其設(shè)計(jì)變得優(yōu)化和安全，增加建筑物在從圖紙變成實(shí)物過程中的可靠度和科學(xué)性。工程自身所具有的特性和復(fù)雜性決定，在大多時(shí)候，利用一層不變的變形監(jiān)測原始數(shù)據(jù)對建筑物要想進(jìn)行科學(xué)、準(zhǔn)確的評估是相當(dāng)困難的。因此，在做建筑變形監(jiān)測之時(shí)通常要把工程的具體情況以及變形監(jiān)測的不同時(shí)間段的不同特點(diǎn)和要求分別采用區(qū)別的方式和方法來進(jìn)行。
變形監(jiān)測工作有非比尋常的意義，其中最重要的意義主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：首先，它可以為建筑的穩(wěn)定性，以及是否可以繼續(xù)安全運(yùn)行的診斷提供一個(gè)依據(jù)，便于及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)問題并迅捷的作出相應(yīng)措施。其次，進(jìn)行變形監(jiān)測也具有十足的科學(xué)意義。認(rèn)真做好變形監(jiān)測的資料分析和數(shù)據(jù)管理工作，能夠?yàn)樘岣吖こ淘O(shè)計(jì)的安全性，對建筑的安全狀況科學(xué)的評估和預(yù)測等提供一個(gè)可靠的科學(xué)依據(jù)。
2 建筑變形監(jiān)測的方案設(shè)計(jì)
2.1 確定觀測精度 因?yàn)橛^測的精確度會(huì)直接影響到結(jié)果的可信性，同時(shí)它也會(huì)被觀測方式和儀器設(shè)備等影響，所以，確定觀測的精度在建筑變形監(jiān)測的方案設(shè)計(jì)中有著一個(gè)極其重要的位置。雖然中外行業(yè)人士對于精確度之上的要求還沒有一個(gè)統(tǒng)一的意見和看法，不過觀測的目的決定變形監(jiān)測的精度是可以確定的。
對不同的建筑，變形監(jiān)測精度的要求的差別還是非常大的，即便是同一個(gè)高度的建筑物在不同部位的監(jiān)測，對于精度的要求也是有可能不同的。所以對于變形監(jiān)測精度的要求是在隨時(shí)變化的，必須要根據(jù)實(shí)際情況作出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。而變形監(jiān)測的等級確認(rèn)，主要根據(jù)圖a所示確定即可。
2.2 建筑變形觀測的方法
2.2.1 沉降觀測。沉降觀測是根據(jù)建筑的場地地形、變形監(jiān)測的精確度和地質(zhì)條件等眾多因素所確定的一個(gè)合理布點(diǎn)。沉降量——基礎(chǔ)某點(diǎn)沉降大小，通常是指基礎(chǔ)中心的沉降量；沉降差——基礎(chǔ)上任意兩點(diǎn)沉降量的差，通常是指相鄰兩單獨(dú)基礎(chǔ)的沉降量的差。而工作的基點(diǎn)主要是用來觀測建筑物的位移，它通常會(huì)和基準(zhǔn)點(diǎn)共同組成一個(gè)網(wǎng)形，使用精密水準(zhǔn)測量的方法進(jìn)行檢驗(yàn)和測試。除此之外，也還可以使用液體靜力水準(zhǔn)儀、氣泡傾斜儀、電子水準(zhǔn)器等進(jìn)行測量。
對于沉降觀測的周期可以通過以下經(jīng)驗(yàn)公式確定：
T≥■×Mh×K/V
其中：Mh為兩個(gè)沉降觀測點(diǎn)之間的高程的誤差；
K為高程沉降量及其誤差的比，可根據(jù)建筑物實(shí)際變形情況在5-10內(nèi)選擇；V是沉降的速度，通常情況是取平均沉降量和相隔天數(shù)之間的比值。
2.2.2 傾斜觀測。傾斜觀測的原理一般為：在對建筑物做出觀測的時(shí)候，應(yīng)對其主體的傾斜變形做出有效觀測，在測定時(shí)需要注重偏移值，主要是頂部到底部的偏移值，然后利用高度演算出主體的傾斜度。從圖b來看，M和N在一條直線上，當(dāng)發(fā)生傾斜狀況的時(shí)候，N點(diǎn)則會(huì)從原來的位置移動(dòng)到N′，其中ΔB是兩點(diǎn)的距離，那么傾斜度可以是i=ΔBH公式中M和N的高度是H，通常傾斜觀測都是要在垂直的前提下進(jìn)行。從圖b來看，可以利用正倒鏡分中法，首先要選取一個(gè)地方安裝經(jīng)緯儀，然后對準(zhǔn)事先確認(rèn)的點(diǎn)M，投影后得到N，并做下標(biāo)記。因?yàn)榻ㄖ镆呀?jīng)傾斜，所以當(dāng)我們再次利用之前的方法所得到的點(diǎn)就已經(jīng)不在原來的位置上，可以標(biāo)下N′。ΔB是兩點(diǎn)的距離，也就是所謂的偏移量。再次利用以上方式，同理得到另一個(gè)偏移量ΔA。用矢量疊加算出總傾斜量Δ，Δ=ΔA2+ΔB2，最后利用先后得出的兩個(gè)等式計(jì)算傾斜度。
2.2.3 裂縫觀測。有時(shí)候一些工程建筑可能出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，為了了解裂縫的具體情況我們就需要對其進(jìn)行觀測和分析，以便及時(shí)采取有效措施加以處理。那么假如此建筑物可能出現(xiàn)了多條裂縫，為了避免混亂的現(xiàn)象，此時(shí)就需要對每一條裂縫進(jìn)行編號以此區(qū)分和分別的記錄，然后再來分別觀測檢查它的長度、寬度、走勢、位置等情況。
裂縫的測量有兩種方式，一種是繪制方格坐標(biāo)，另一種是通過在裂縫兩端作標(biāo)志，最后使用鋼尺丈量。依據(jù)裂縫的實(shí)際狀況，可以只針對典型的重要的進(jìn)行具體測量，主要是通過設(shè)置標(biāo)點(diǎn)的方式。如圖c來看，可以使用兩個(gè)加有保護(hù)蓋的標(biāo)點(diǎn)測量，其中標(biāo)點(diǎn)是一個(gè)徑長20毫米，高約60毫米的金屬棍，金屬棍深入地下約40毫米，而露在表面的就是標(biāo)點(diǎn)，還需要注意的一點(diǎn)是兩者之間距離應(yīng)大于150毫米。
用游標(biāo)卡尺對埋下的兩個(gè)標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行測量，并且做一個(gè)定期的記錄，而這個(gè)記錄通常就可以用來作為了解裂縫具體情況的依據(jù)。
2.2.4 分析數(shù)據(jù)。利用了以上幾種監(jiān)測方式之后，會(huì)得出一系列的數(shù)據(jù)，對于這些數(shù)據(jù)要先對它進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)化的整理，整理清楚以后再繪制出此建筑變形的過程圖，方便清晰明了的查看以及判斷。并且以這個(gè)過程圖為依據(jù)，以此來對建筑變形的程度、趨勢以及使用上的安全問題進(jìn)行分析和評估。
3 確定觀測周期
建筑變形的過程不是一個(gè)規(guī)律的過程，變形的時(shí)間和速度都可能是無規(guī)律的。而變形監(jiān)測的次數(shù)卻是有限的，因此合理的選擇觀測周期才能確保變形結(jié)果的正確分析，也才能確保建筑物自身的安全。變形觀測從建筑施工開始到結(jié)束，在這一個(gè)完整的過程中有兩次變形觀測，而這兩次觀測所間隔的時(shí)間便是一個(gè)觀測周期。至于如何確定變形觀測周期，那么就需要綜合建筑物特點(diǎn)、變形的速度規(guī)律、工程所在地的地質(zhì)條件、對于觀測精度的具體要求等等因素進(jìn)行考慮。此外，影響建筑物變形的也存在許多的自然因素，例如溫度、風(fēng)荷載等都是對其頗有影響的。因此在觀測的時(shí)候就需要考慮到諸如這方面的因素，要盡力避免日光照射比較強(qiáng)烈和風(fēng)荷載較大的時(shí)間段。以免這些外在因素影響到觀測的結(jié)果，甚至出現(xiàn)誤差較大的情況，使得最后得到的結(jié)果可靠性大大降低，影響最終結(jié)論和判斷。
4 結(jié)束語
在如今這個(gè)飛速發(fā)展的社會(huì)，各式各樣的建筑物拔地而起，那么隨之而來的問題也是越來越多。對于建筑變形的監(jiān)測變得越來越重要，它不僅能夠保證工程設(shè)計(jì)以及建造完成以后的質(zhì)量，而且對于廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全也是有著至關(guān)重要的地位。我們應(yīng)該加大對建筑物變形的監(jiān)測，并且在監(jiān)測的過程中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，在軟件和硬件設(shè)施上齊頭并進(jìn)，加速發(fā)展監(jiān)測技術(shù)。
