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      地下連續(xù)墻成槽施工對智能建筑沉降的影響分析

      2022-07-06 14:21:39李凌云羅春艷付孟生
      智能建筑與工程機械 2022年5期
      關鍵詞:槽段土質(zhì)智能建筑

      李凌云 羅春艷 付孟生

      摘 要:由于連續(xù)墻成槽工藝在實際地下施工中,受工藝控制不當影響會破壞原有土體的應力平衡狀態(tài),產(chǎn)生槽壁后方的土體層損失情況,建筑地基為彌補損失會發(fā)生一定的變形,從而引起不同程度的沉降?;诖耍芯苛说叵逻B續(xù)墻成槽施工對智能建筑沉降的影響。設定智能建筑施工工程地質(zhì)條件,布置多組沉降變形監(jiān)測點位,選擇基準點沉降觀測方法,構(gòu)建建筑沉降數(shù)學預測模型,完成地下連續(xù)墻成槽施工對智能建筑沉降的分析方法設計。實驗結(jié)果表明:以軟土和粘土兩種土質(zhì)作為測試樣本,設置三種不同距離的房屋建筑,距離連續(xù)墻較近的建筑沉降量較大,且軟土地質(zhì)的建筑沉降變化較比粘土地質(zhì)更持久。因此,必須根據(jù)建筑環(huán)境嚴格控制連續(xù)墻施工,使其滿足工程精度要求。

      關鍵詞:地下施工技術(shù);連續(xù)墻成槽;智能建筑;沉降影響

      中圖分類號:TM862 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼:A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號:2096-6903(2022)05-0001-03

      0 引言

      隨著智能建筑規(guī)模的不斷擴大,建造速度也不斷加快。為此,在智能建筑施工前需要對地基狀況進行檢查,并選擇合適的方法進行建筑物變形監(jiān)測,以保障施工人員人身安全,減少安全事故的發(fā)生[1]。現(xiàn)階段,在城鎮(zhèn)化的推進過程中,建筑施工呈現(xiàn)密集型狀態(tài),伴隨而來的是開挖深度越來越深的基坑,在其內(nèi)部構(gòu)建地下管線等,由此會對建筑物本身造成一定影響。而且在城鎮(zhèn)化進程不斷加快的形勢下,在城市內(nèi)部已經(jīng)形成了智能建筑群林立,與地下隧道和市政管線縱橫交錯的局面[2]。受到施工地點的復雜性影響,在不同的建筑群體中選定的施工方法有所不同。根據(jù)常態(tài)下對基坑的施工應用技術(shù),大部分為大基坑或者深基坑的施工方式,主要仍以連續(xù)墻成槽為主[3]。本文以此為基礎,明確建筑物變形監(jiān)測的重要性,重點分析地下連續(xù)成槽施工技術(shù)對智能建筑沉降的影響,為建筑施工提供全程的數(shù)據(jù)資料,以期在發(fā)生不正?,F(xiàn)象時,相關人員能夠及時作出防范措施。

      1 實驗準備

      1.1 設定智能建筑施工工程地質(zhì)條件

      在智能建筑施工過程中,地基結(jié)構(gòu)要承擔建筑整體的全部荷載,因此,想要保證工程能夠安全穩(wěn)定地進行,需要對樁基的深度和樁基的承載力進行設計[4]。一般情況下,為了增加建筑的防固效力,采用連續(xù)墻成槽技術(shù)進行地基穩(wěn)固,但由于實際監(jiān)測技術(shù)的不足,對復雜地質(zhì)內(nèi)的施工無法全程進行全方位預測,建筑施工完成后出現(xiàn)產(chǎn)生不等量沉降情況時有發(fā)生。

      在實際智能建筑工況施工中,選擇實際施工的土質(zhì)類型,將連續(xù)墻成槽技術(shù)應用在施工工況中,根據(jù)不同含水量和孔隙大小,進行天然承重比重分析,施工槽段地層土質(zhì)類型主要包括軟土、淤泥粘土、粉質(zhì)粘土以及粘土四種。由于每種土層內(nèi)的自身承重比重有所不同,需要根據(jù)其土層厚度和類型進行樁基設定,以插入深度和樁基直徑作為設置前提,在軟土地質(zhì)中樁基深度要超過1.5倍的樁基直徑,而粘土地質(zhì)中插入深度可以控制在大于2倍樁基直徑標準下,隨著持力層土質(zhì)的風化程度和含水量不同,可以按照實際工況進行樁基深度縮減,但必須保證在0.5 m以上。

      1.2 布置多組沉降變形監(jiān)測點位

      地下連續(xù)成槽技術(shù)以較大的剛性支撐墻作為支護方式,被廣泛應用在地下控制土方開挖施工階段,可對不同地質(zhì)下的房屋建筑進行測試點布置[5]。智能建筑物的特點為層數(shù)高,因此在監(jiān)測點布置中要充分考慮建筑的設計承重載荷,根據(jù)地質(zhì)的天然承重分布情況以及實際連續(xù)墻成槽施工情況在建筑物周圍依次均勻布置。

      在沉降與變形監(jiān)測點位布置過程中,要充分考慮智能建筑物的周圍環(huán)境,在不易遭到損害的建筑地段做好位置規(guī)劃工作。要注重對容易引起下沉的建筑土層的差位設置,在考慮建筑物承重與運動受力狀態(tài)的分布等情況下,使其布置點位多于正常點的位置。在進行定點布置時要嚴格按照三點定位原則進行分類,根據(jù)特殊情況標記不同的沉降監(jiān)測點,并重點注意周圍建筑物的不同沉降情況。按照點位布設方向,沿從上向下走的方向進行連接,與建筑基巖位置的距離呈現(xiàn)按等量分配,同時與設計單位做好施工協(xié)調(diào),既確保監(jiān)測點間的互不影響又可以共同監(jiān)督。

      2 實驗過程

      2.1 選擇基準點沉降觀測方法

      分析連續(xù)墻成槽技術(shù)對智能建筑的沉降影響,是展開更多建筑施工的前提保障。通過必要的手段和信息化技術(shù)對建筑物進行全面監(jiān)測,可將變形監(jiān)測應用在專業(yè)施工進度中。按照上述監(jiān)測點位的布置條件,選擇基準點沉降觀測方法,將所有標志點位視作一個整體,在施工完成后對智能建筑進行沉降觀測。將固定的測量設備置入到監(jiān)測環(huán)境中,選擇好監(jiān)測人員和監(jiān)測路線,對每次監(jiān)測的同一基準點進行連續(xù)兩個監(jiān)測點的基點檢查,通過二等水準的測量標準進行驗證。

      監(jiān)測時要保證建筑成像的清晰和穩(wěn)定,每組儀器的前后視水準尺,要按照視距法測定觀測距離,一般視距距離不會大于25 m,每個監(jiān)測點的視線高差不小于0.50 m。為保證各時間段內(nèi)監(jiān)測點的同一精度,在觀測前后需要采用同一根標尺進行閉合測量,其中閉合差不可大于0.5 m,誤差不得高過0.2 mm。對智能建筑的沉降分析主要依靠變形監(jiān)測,在自然條件的變化因素中,進行連續(xù)墻成槽施工的技術(shù)應用測試,利用變形監(jiān)測原理貫穿于建筑設計施工全過程。

      2.2 構(gòu)建建筑沉降數(shù)學預測模型

      盡量選擇固定的監(jiān)測站,進行不同土質(zhì)建筑的逐點監(jiān)測,通過施工成槽的環(huán)線閉合差值,計算監(jiān)測站數(shù)據(jù)的平差變化,準確預測出智能建筑的各點高程,構(gòu)建建筑的數(shù)字沉降預測模型,完成連續(xù)墻成槽技術(shù)對建筑沉降量的影響分析。02EE8B5C-AEA7-4B11-B51B-DC34D4AA5AD5

      將小波函數(shù)應用在預測模型中,通過不同衍生的正交函數(shù)集合,進行建筑沉降量分析,設置智能建筑監(jiān)測點產(chǎn)生的位移量為q,在其自身小波變換的函數(shù)周期內(nèi),存在單頻率重復的正弦函數(shù),其數(shù)學表達式為:

      (1)

      公式中:將建筑自身的位移量作為沉降的信號數(shù)據(jù),用e(q)來表示,能夠看出在不同位置上的變化時域呈現(xiàn)連續(xù)性。以相鄰監(jiān)測點中兩個相近信號作為分布規(guī)則,同每一次頻率變換的數(shù)據(jù)函數(shù)作對比,根據(jù)每次位移變化的尺度預測沉降范圍,具體預測過程為智能建筑沉降監(jiān)測點進行數(shù)據(jù)收集,再對觀測數(shù)據(jù)進行分類,經(jīng)過建筑位移統(tǒng)計窗口和影響因素去噪窗口進行處理后,依次通過引入小波去噪理論、選擇數(shù)據(jù)樣本、劃分建筑監(jiān)測高程、獲取相鄰高程度對比值后,再輸出最后結(jié)果。在監(jiān)測過程中會存在影響沉降測試的噪點因素,將整個預測模型分成兩部分,一部分為位移統(tǒng)計窗口,另一部分為信號去噪窗口。將兩者統(tǒng)計完成的數(shù)據(jù)進行樣本調(diào)試,通過相鄰兩次觀測的高程差,設定為該點的沉降量。按照連續(xù)成槽施工技術(shù)的主要施工階段進行劃分,對每個階段中施工量進行統(tǒng)計,以不同施工段的成槽參數(shù)作為樣本數(shù)據(jù),進行各部分連續(xù)成墻技術(shù)下的沉降規(guī)律預測。

      3 實驗結(jié)果

      為保證此次設計的分析方法能夠預測連續(xù)成槽技術(shù)對智能建筑沉降量的影響,通過三組監(jiān)測點位的設定進行影響因素論證。以實際智能建筑地基施工為測試環(huán)境,將連續(xù)墻成槽技術(shù)應用在圍護結(jié)構(gòu)施工階段,測試槽段與建筑監(jiān)測點之間變化關系。分別對施工場所的地質(zhì)進行勘察,發(fā)現(xiàn)施工槽段中主要包含軟土層和粘土層兩個類別,對各槽段的中心與建筑距離進行設定。測試分為兩個階段:首先進行沉降量測試,即驗證是否連續(xù)墻施工技術(shù)在不同土質(zhì)內(nèi)會對建筑沉降產(chǎn)生影響;其次對影響因素進行分析,在不同距離中心設定下成墻對房屋的影響。

      在完成施工后對三組建筑進行沉降測試,為減少此次測試成本,將施工全程通過MTLAB測試平臺進行模擬,以施工結(jié)束后兩個月開始,進行為期2年的沉降量測試,監(jiān)測間隔設定在2個月,具體變化如圖1所示。

      根據(jù)圖1中的內(nèi)容所示,無論是哪一種土質(zhì)類型,在連續(xù)墻成槽施工技術(shù)應用下,建筑房屋均會產(chǎn)生沉降變化。其中軟土地質(zhì)變形主要出現(xiàn)在測試后期,其持續(xù)時間較長,且基本可以持續(xù)一年半之久,在施工接近兩年時沉降趨于平穩(wěn)。粘土地質(zhì)變形情況主要出現(xiàn)在前期階段,且持續(xù)時間較短,基本在11個月內(nèi)基本形成變量定值,沉降不會再發(fā)生變化。

      為進一步驗證該技術(shù)對智能建筑沉降的影響,在不同施工土質(zhì)環(huán)境中,各自設置三組槽段和建筑監(jiān)測點,兩個土質(zhì)上的建筑A1距離槽段中心10 m,建筑A2距離槽段中心15 m,建筑A3距離槽段中心20 m。分別對每個距離中心的沉降量進行測試,取施工一年內(nèi)的沉降變化值作為測試結(jié)果,具體數(shù)據(jù)如表1所示。

      根據(jù)表1中的內(nèi)容所示,兩種土質(zhì)類型在不同的槽段中心距離中呈現(xiàn)的變化趨勢較為一致,距離連續(xù)墻越近的房屋沉降量數(shù)值越大,距離越遠沉降量數(shù)值越小。兩種土質(zhì)下沉降量測試結(jié)果均為:建筑A1的沉降量大于A2,建筑A2的沉降量大于A3。由于軟土的沉降持續(xù)時間較長,在總體沉降變化上每組房屋建筑的沉降變化值會高于粘土土質(zhì)。綜合實驗結(jié)果可知:在連續(xù)墻成槽技術(shù)下,距離連續(xù)墻中心越近的房屋建筑沉降量越大,其中軟土土質(zhì)下沉降變化較為持久,需要根據(jù)建筑環(huán)境進行嚴格施工把控。

      4 結(jié)語

      本文以地下連續(xù)墻成槽技術(shù)為施工標準,構(gòu)建建筑數(shù)字預測模型,完成沉降量參數(shù)測試。實驗結(jié)果表明:在軟土和粘土兩種地質(zhì)中,各模擬三組房屋建筑,在施工完成后一個月內(nèi)進行沉降量測試,其中軟土地質(zhì)的沉降量持續(xù)較長久,粘土地質(zhì)的沉降量變化周期較短,而離連續(xù)墻距離越短的房屋,其沉降量越大,需要根據(jù)實際情況進行嚴格監(jiān)測。

      參考文獻

      [1] 文兵,袁內(nèi)鎮(zhèn),孔令偉,等.吹填珊瑚砂場地高層建筑復合地基工程實踐與沉降估算[J].土木工程學報,2021,54(12):85-93.

      [2] 曾一宸.地震多發(fā)帶半膠結(jié)復雜地質(zhì)條件下地下連續(xù)墻成槽的泥漿護壁技術(shù)研究[J].國防交通工程與技術(shù),2021,19(S1): 91-92+112.

      [3] 鄭翔,湯繼新,成怡沖,等.軟土地區(qū)地鐵車站深基坑施工全過程對鄰近建筑物影響實測分析[J].建筑結(jié)構(gòu),2021,51(10): 128-134.

      [4] 彭嬋媛,王海龍,張朋天,等.新建建筑物荷載對既有隧道沉降影響規(guī)律數(shù)值模擬分析[J].河北建筑工程學院學報,2020, 38(4):1-6.

      [5] 周志創(chuàng).城市密集區(qū)深基坑開挖對鄰近建筑沉降影響及保護措施分析[J].西部交通科技,2020(11):143-144+169.02EE8B5C-AEA7-4B11-B51B-DC34D4AA5AD5

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