筏型基礎(chǔ)建筑滾動平移過程中建筑物變形監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

張聰

隨著近年以來我國城市國民經(jīng)濟的快速健康發(fā)展,城市化工程建設(shè)工作進(jìn)程不斷逐步推進(jìn)加快,城市基礎(chǔ)工程建設(shè)的總投資規(guī)模也在逐漸不斷擴大。大型高層建筑采用筏型基礎(chǔ)建筑越來越多。同時由于其自身存在著許多不確定因素導(dǎo)致工程施工過程變得異常復(fù)雜多變且難度加大等諸多問題使得我們必須對這些影響質(zhì)量的變形進(jìn)行監(jiān)測分析。

一、建筑物整體平移技術(shù)的背景

在促進(jìn)城市的持續(xù)發(fā)展中無論是城市新城區(qū)的規(guī)劃建設(shè)改造還是城市舊城區(qū)的規(guī)劃改造,政府部門越來越高度重視促進(jìn)城市的合理發(fā)展規(guī)劃與社會可持續(xù)發(fā)展。然而由于一些新的歷史文化原因,舊的歷史建筑與城市道路的建設(shè)規(guī)劃、新一代城市的建設(shè)發(fā)展相互有沖突,例如城市道路的路線延長、拓寬以及城中村的道路改造等這些原因致使有些可利用經(jīng)濟價值的歷史建筑物以及一些有歷史紀(jì)念教育意義的歷史建筑物都會面臨拆除。所以,需要一項新的保護技術(shù)來解決這些多方面的矛盾沖突,保護各類歷史文化建筑可以節(jié)約資源,促進(jìn)現(xiàn)代城市的合理健康有序發(fā)展。一些國內(nèi)專家學(xué)者認(rèn)為通過臨床試驗和科學(xué)理論分析研究最新提出的一種建筑物內(nèi)部整體壓力平移控制技術(shù)為我們解決這些建筑沖突問題提供了更好的解決方案。建筑物內(nèi)部整體樓層平移拆除技術(shù)很好的有效解決了建筑資源嚴(yán)重浪費、歷史遺留建筑物無法拆除等現(xiàn)實問題,并且大大節(jié)約了建設(shè)成本、加快了建設(shè)工期、減少了對廣大人民干部群眾日常生產(chǎn)生活的直接影響。

二、高層建筑物變形監(jiān)測發(fā)展趨勢

由于變形監(jiān)測的技術(shù)特殊性,每次大型建筑物的各種變形測量監(jiān)測工作過程中不可能允許發(fā)生中斷,監(jiān)測儀器技術(shù)要求也越來越高,而且各項變形監(jiān)測數(shù)據(jù)既需要及時可靠又需要能實時準(zhǔn)確采集,傳統(tǒng)的變形測量方法、測量分析設(shè)備和其他數(shù)據(jù)分析處理方法已經(jīng)基本無法完全滿足當(dāng)前的大型建筑物變形監(jiān)測技術(shù)需求。監(jiān)測技術(shù)由目前的從傳統(tǒng)的自動實現(xiàn)空間點、線自動跟蹤監(jiān)測立體監(jiān)控管理模式逐步向目前實現(xiàn)點、線、面面相緊密結(jié)合的自動三維空間立體自動跟蹤監(jiān)測立體監(jiān)控管理模式逐步優(yōu)化轉(zhuǎn)變,由目前傳統(tǒng)的全人工智能三維跟蹤自動立體監(jiān)測向全自動三維跟蹤立體監(jiān)測監(jiān)控模式逐步轉(zhuǎn)變。在建筑數(shù)據(jù)應(yīng)力分析技術(shù)應(yīng)用模型方面,各種數(shù)據(jù)分析應(yīng)用模型的不斷創(chuàng)新引入,彌補了目前過于傳統(tǒng)的建筑應(yīng)力測量數(shù)據(jù)分析模型,使得在檢測建筑物各個部分和在應(yīng)力測量系數(shù)不斷變化鮮明的實際情況下其表現(xiàn)也變得清楚。

三、高層建筑物變形監(jiān)測的意義

隨著近年我國國民經(jīng)濟的持續(xù)飛速發(fā)展,土地資源成為國家稀缺資源,土地價格迅速大幅上漲,“地王”不斷創(chuàng)新出現(xiàn)。為逐步提高城市土地綜合利用率,建筑物的高度逐漸不斷上升,地標(biāo)標(biāo)志性高層結(jié)構(gòu)建筑物更是如雨后春筍般地頻繁出現(xiàn)在我們的生活視野里。高層高的建筑物因內(nèi)部荷載較大,高度較高,更容易出現(xiàn)受到外部環(huán)境因素等的影響,建筑物內(nèi)部產(chǎn)生不均勻高度沉降的現(xiàn)象可能性也會加大。如果所有建筑物的不均勻沉降超過設(shè)計允許值,就可能會嚴(yán)重影響所有建筑物的正常使用,是以泛指可能引發(fā)自然災(zāi)害,導(dǎo)致所有建筑物完全報廢,造成人民生命安全和公共財產(chǎn)損失。為了準(zhǔn)確監(jiān)測高層建筑物的安全使用性能,必須對各種高層建筑整體進(jìn)行結(jié)構(gòu)變形形態(tài)監(jiān)測,以便及時準(zhǔn)確掌握各種高層結(jié)構(gòu)建筑物的整體形態(tài)結(jié)構(gòu)變化,這對高層建筑物的安全性能監(jiān)控工作具有重要指導(dǎo)意義。

四、實例研究

1.工程概況

由于本工程主體是沿某路向南北側(cè)進(jìn)行延伸,需要將其主體建筑面積整體向西南側(cè)進(jìn)行平移50m。該工程的基礎(chǔ)為樁基+筏板，主體為剪力墻結(jié)構(gòu)?；谠摫O(jiān)控系統(tǒng)利用建筑進(jìn)行主體移動重量大、面積大、平移主體移動運行方向長等三大技術(shù)性能特點,對用于建筑進(jìn)行平移主體移動運行過程的建筑主體移動沉降高度自動控制、變形觀測等諸多技術(shù)方面性能等都分別提出了更高的專業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.觀測布設(shè)方案

（1）重點進(jìn)行觀測基準(zhǔn)點和其他主要觀測目標(biāo)點的整體綜合規(guī)劃布設(shè)。為大大提高兩個高程觀測點的測量準(zhǔn)確性并且為了有效保證觀測工作方便,本道路觀測系統(tǒng)工程根據(jù)需要設(shè)計使用獨立兩個單向高程馬路觀測點的系統(tǒng),分別在某一條街道的一側(cè)兩條單向馬路旁邊各布設(shè)一根電線桿和在馬路口的周邊和在街道兩側(cè)布設(shè)2個高程觀測點的基準(zhǔn)點。首次往返基準(zhǔn)點觀測系統(tǒng)是主要的應(yīng)用，它也是進(jìn)行往返二次基準(zhǔn)點觀測的一種實現(xiàn)方式，對每個往返基準(zhǔn)觀測點在天線閉合后的兩個環(huán)境下同時進(jìn)行二次基準(zhǔn)觀測,進(jìn)而實現(xiàn)可以有效保證首次往返基準(zhǔn)點點觀測所得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。觀測時,兩個觀測點首先要聯(lián)合組成一個觀測水準(zhǔn)高度閉合試驗環(huán),再與兩個觀測基準(zhǔn)點聯(lián)合組成一個水準(zhǔn)高度閉合試驗環(huán),同時還要檢驗每個基準(zhǔn)點的穩(wěn)定運動情況。

（2）應(yīng)當(dāng)使用觀測儀器與工具觀測

建筑物的沉降變形觀測儀對工作的變形精度測量要求非常高,所以為了有效確保沉降觀測工作結(jié)果的測量精準(zhǔn)性,通常這種情況下的測量誤差范圍應(yīng)該遠(yuǎn)小于沉降變形值的兩倍。為此,高層建筑室內(nèi)變形濕度監(jiān)測站的工作人員應(yīng)該盡量使用一種s1或甚至s05級的精密變形水準(zhǔn)儀,同時我們還要盡量使用一種受室外環(huán)境及室內(nèi)溫差濕度變化因素影響小的高中低精度標(biāo)準(zhǔn)銦型鋁合金變形水準(zhǔn)尺。每次精密高程微機平差點位計算程序觀測到的點位平差計算處理程序工作結(jié)束后,用戶的一臺精密高程微機二次平差點位計算自動處理程序按照目前最簡單而又經(jīng)典的嚴(yán)密微機平差點位計算自動處理程序方法對其各點平差進(jìn)行二次高程平差點位自動平差計算,求出每個不同精度平差點位觀測點的平差點位并在計算二次平差后程序即可分別得出二次精度高程和低差點位,即二次精度高程觀測點位平差計算處理程序按其中的二次平差點位自動計算程序誤差。最后依次進(jìn)行填制《沉降觀測記錄表》。

3.變形觀測數(shù)據(jù)的處理與分析

（1）二維曲線數(shù)據(jù)分析曲線處理中的三維數(shù)據(jù)處理

本變形觀測成果監(jiān)測自第1次變形觀測工作開始到第26次變形觀測全部完成，整理各個測點的觀測數(shù)據(jù)庫并繪制觀測成果圖，分析得到一條雙向的或單縱雙向的橫軸觀測曲線，曲線中所繪制的觀測變形沉降物在各個觀測站不同地點上的移動總體趨勢變化圖為觀測成果曲線。通過該典型沉降適應(yīng)曲線我們不僅可以明顯性地看出在各典型監(jiān)測點上的沉降總體情況沉降深度呈現(xiàn)出一種緩和性的持續(xù)下降或向上升變化趨勢，沉降深度適應(yīng)整體情況逐漸發(fā)生變化，致使絕大多分參數(shù)點都不存在具有較大的沉降適應(yīng)整體沉降變化情況發(fā)生變化的沉降數(shù)量，部分典型監(jiān)測點還是有可能同時出現(xiàn)一些整體沈降沉陷或者整體反彈、抖動等整體沉降適應(yīng)現(xiàn)象。

（2）圖是描述三角變形圖中縱向的或螺旋狀的三角形和曲線的一種方法

在對各種不同變形模型繪制分析數(shù)據(jù)基本線條曲線的不同變形模型繪制數(shù)據(jù)分析工作過程中，可得到一種比較典型化的能夠較好地地準(zhǔn)確反映變形表現(xiàn)和給出各種不同變形模型繪制分析過程基本曲線特性的變形數(shù)據(jù)基本曲線。該一個螺旋三角曲線在其數(shù)學(xué)形狀上有點非常類似于一個螺旋微分?jǐn)?shù)學(xué)變形方程理論中的一個螺旋微分函數(shù)螺線，故將其命名為螺旋微分函數(shù)三角曲線。該整體運動變化曲線的主要技術(shù)優(yōu)點之處之一在于，它直接地地反映并準(zhǔn)確給出了一個不同變形體系的長度同時變化的一個點在整體上的運動變化過程。當(dāng)一個大型建筑物的一個沉降物在荷載的測量以一個漸進(jìn)式的方向連續(xù)增加某一變形階段，沉降物在穩(wěn)定變形過程中的荷載量便隨之不斷沿著方向逐漸加大，此時的一個沉降物在變形量的測量計算曲線將以較大的圓周旋轉(zhuǎn)運動角度向內(nèi)側(cè)面的一個圓周旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行收縮；在沿著一個建筑物的荷載計算曲線逐漸進(jìn)入穩(wěn)定沉降變形測量階段后，沉降物在穩(wěn)定變形過程中的荷載量慢慢沿著方向逐漸減少，此時一個沉降物在變形荷載量的計算曲線沿著某一荷載量在固定的位點的一個圓周旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行延伸。

（3）三維計算模型中的數(shù)據(jù)處理

為了使其能更直觀明了地準(zhǔn)確顯示三維變形模型監(jiān)測數(shù)據(jù)的表征特點，利用圖surfer三維變形模型對各種變形監(jiān)測數(shù)據(jù)特征進(jìn)行綜合處理分析是一種很好的實現(xiàn)方式。該軟件通過針對數(shù)據(jù)插值進(jìn)行網(wǎng)格化后自動繪制的測區(qū)三維立體化的線框觀測模型，直觀展現(xiàn)了各類型觀測坐標(biāo)點間的長度高程分布落差和觀測點位的高度分布變化情況。

五、結(jié)語

變形監(jiān)測的最終主要目的也就是對可靠詳盡的建筑變形觀測數(shù)據(jù)資料進(jìn)行綜合分析，判斷高層建筑物的變形安全性。因此，對于大量零亂的原始衛(wèi)星觀測對象數(shù)據(jù)，必須先對其進(jìn)行原始數(shù)據(jù)處理。通過平差優(yōu)化處理，進(jìn)一步精確削除偶然誤差，剔除系統(tǒng)誤差。對優(yōu)化處理后的測量數(shù)據(jù)可以進(jìn)行定量分析，判斷大型建筑物內(nèi)部是否可能發(fā)生持續(xù)變形，建立了引起持續(xù)變形與建筑時間、質(zhì)量、風(fēng)速、日照等各種因素之間的平衡關(guān)系，以利于采取適當(dāng)?shù)目刂拼胧┯行Э刂拼笮徒ㄖ锏某掷m(xù)變形及其發(fā)展。