建筑物形變測量及評估新方法.doc

建筑物形變測量新方法及估算準(zhǔn)則V. A. ILichev, P. A. Konovalov, and N. S. Nikiforova基礎(chǔ)與地下結(jié)構(gòu)科學(xué)研究所對于附近有地下結(jié)構(gòu)（溝渠、隧道）開挖的建筑物來說，用大地測量學(xué)方法測得建筑沉降，或者由微平方法測得基礎(chǔ)傾斜角度后，通過由基于這些資料的分析方法可以計算出基礎(chǔ)下表面的曲率。而這正是建筑物變形估算的基本指標(biāo)。在莫斯科列夫特沃地區(qū)，對于在第三環(huán)城運輸線的隧道或者高架段建設(shè)區(qū)域內(nèi)的建筑物，采用上述兩種方法計算了建筑基礎(chǔ)下表面的曲率，以評估建筑結(jié)構(gòu)的運行安全。在莫斯科，第三環(huán)城運輸線的隧道或高架段以一種開放的方式布置在從Spartakovsk廣場到Prolomnyi Zastav廣場的線路上。此隧道系12-14米深，20-30米寬。高速公路的高架段建設(shè)在列夫特沃堤壩附近，以跨越Y(jié)au Zu河。從Spartakovsk廣場到被高架段然后到Slobodsk Lane的隧道，由金屬管加固后的水泥土管片作為襯砌。而從Slobodsk到Prolomnyi Zastav廣場的部分，是由相互搭接的鉆孔灌注樁建造的。當(dāng)寬度不超過20米時，溝渠都是金屬管框架或鋼筋混凝土覆蓋層支護；而寬度超過20米時要增加錨桿支護結(jié)構(gòu)。地質(zhì)工程部分通過從上到下的土層來描述（土層的厚度括號中已經(jīng)給出，單位是m）：填土沙土，碎石以及含建筑垃圾和有機物的粘土（6.0-6.4）；高塑料和稍塑料一致性的沖積粘土 (0.1-0.2)；從淤泥質(zhì)土到粗糙的飽和沖積沙 (2.8-3.2)；輕微塑性到堅硬的含云母石的牛津粘土 (0.2-0.8)；半堅硬到堅硬的淤泥質(zhì)粘土(1.6)；含有泥土和沙子夾層的有裂隙、有孔的、中等強度的石灰?guī)r(5.2)；石灰質(zhì)粘土以及半堅硬、堅硬的粘土(4.5)；輕微裂隙、中等強度的石灰?guī)r，深度為21米；地下水水位在填土中，海拔高度125.00+0.5米，處于施工區(qū)域的限制中。24座建筑物落在高速公路隧道和a utility collector的施工影響區(qū)域內(nèi)。在此，基礎(chǔ)與地下結(jié)構(gòu)科學(xué)研究所比較了預(yù)測的變形量與允許的變形量，為8座建筑推薦了如下的保護措施：樁體托換（打入樁，利用噴射技術(shù)注入預(yù)先鉆好的孔中形成噴射樁），以及削去相互搭接的鉆孔灌注樁和利用噴射技術(shù)做成的水泥土構(gòu)件形成的帷幕。建筑物保護措施的施工先于高速公路隧道和collector隧道地下溝槽的施工?；A(chǔ)與地下結(jié)構(gòu)科學(xué)研究所為第三環(huán)城運輸線隧道和高架段提供了科學(xué)的accompaniment，其中包括分析計劃中地質(zhì)狀況，匯編為建筑物推薦選擇的保護措施，cut-off shields及通過各種樁加強建筑基礎(chǔ)的設(shè)計方法的發(fā)展，監(jiān)測這些施工措施的效果包括建筑變形測量的巖土監(jiān)測，以及變形量和建筑結(jié)構(gòu)狀況觀測數(shù)據(jù)的比較。表1建筑結(jié)構(gòu)類別附加變形限值最大沉降(,cm)沉降相對偏差(s/L)傾斜（i）基礎(chǔ)下表面曲率（,1/m）多層無框架結(jié)構(gòu)（承重墻有大砌塊或無筋磚砌體構(gòu)成）4.02243.01111.07780.4445IV*0000多層以及單層的歷史意義的建筑或建筑遺跡（承重墻由無筋磚砌塊構(gòu)成）-1.06620.44440.2112IV*00001. 建筑結(jié)構(gòu)分類依據(jù)2中附錄4中的表格2. 有歷史意義或紀(jì)念意義的建筑不能歸為第一類。第四類包括備急狀態(tài)下的建筑，而緊急狀態(tài)下的建筑屬于第IV*類。3. 當(dāng)建筑位于開口溝槽影響范圍內(nèi)時，采用基礎(chǔ)下表面曲率分類。4. 根據(jù)建筑物的使用年限和目的(歷史、文化和建筑紀(jì)念碑)，依據(jù)3中4.3節(jié)確定建筑的重要性；超過一百年認為是歷史性建筑；50年到100之間的稱為老建筑；低于50年的叫現(xiàn)代建筑。V. A. ILichev建議采用基礎(chǔ)下表面曲率作為估算地下工程開挖區(qū)域附近建筑的變形的基本指標(biāo)?；诨A(chǔ)與地下結(jié)構(gòu)科學(xué)研究所的數(shù)據(jù)，以及在包括巖土工程監(jiān)測的建設(shè)項目的研究中獲得的數(shù)據(jù)（這些地下結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)是在莫斯科的鬧市環(huán)境中獲得），我們編撰了表1。表1中列出了建成多年的多層磚房允許的附加變形量，包括莫斯科歷史上的建筑遺跡。這個表格包括了2003年4月22日開始生效的莫斯科城市建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)：地基、基礎(chǔ)和地下結(jié)構(gòu)（MGSN 2.07-01）。對于附近有地下工程（包括溝槽）開挖的建筑物，基礎(chǔ)下表面曲率是基本的指標(biāo)。一條溝槽開挖時，線路旁邊的已有建筑物在會產(chǎn)生不同的沉降?；A(chǔ)下表面曲率描述了沉降差異的變化，是這些建筑物安全狀況的指標(biāo)?；A(chǔ)下表面曲率是由已有建筑物的基礎(chǔ)傾斜的微平測量結(jié)果或大地測量結(jié)果測得的。大地測量的方法為：沿建筑物周圍布置地面標(biāo)志并測量其沉降，地面標(biāo)志設(shè)置在坐標(biāo)為x，x+x，x+2x處，的計算公式如下： (1)式中是建筑物在坐標(biāo)x（單位為cm）處的沉降，是坐標(biāo)x+x處的沉降 是坐標(biāo)x+2x處的沉降，x=6-10m。在鬧市環(huán)境下的深部結(jié)構(gòu)的建設(shè)，或reconstruction specifying their installation中，應(yīng)該滿足條件式中和是已有建筑物基礎(chǔ)下表面的附加曲率和附加曲率限值，的值會隨著深部結(jié)構(gòu)的施工而發(fā)展。的值已列在表1中。通過大地測量手段測量基礎(chǔ)下表面曲率的方法相當(dāng)費時，有時甚至是不可能的。例如需要測量房間內(nèi)的沉降時。Lefortovo隧道施工的影響區(qū)域內(nèi)的建筑物的變形同樣是由微平方法測量，即測量建筑物基礎(chǔ)的傾斜角，這是俄羅斯科學(xué)院地球物理研究所的一個conversion development?；A(chǔ)下表面曲率的計算公式為： (2)公式中的利用了基礎(chǔ)的傾斜角，即微平法標(biāo)記設(shè)置點的傾角。式中和是基礎(chǔ)在點i和點j的傾角，這兩點的坐標(biāo)分別為x和x+x，x=6-10m。位于Lefortovo隧道影響區(qū)域內(nèi)的八座建筑的變形通過水準(zhǔn)測量，這種變形出現(xiàn)在溝渠中。測量由俄羅斯科學(xué)院的國際石油交易所和V.B.Dubovskii控制下的股份有限公司的合伙人指導(dǎo)完成。本文引用了四個這類建筑變形的測量結(jié)果:莫斯科國立科技大學(xué)里有5-6層南北方向的房屋建筑，這些建筑的條形基礎(chǔ)外圍都被混凝土攪拌樁和鉆孔灌注樁為圍成的維護墻加固。在安裝單獨設(shè)備時為了保護建筑物，在加固建筑基礎(chǔ)前，要形成沿著列夫特沃堤壩正對外立面的水泥土加固的保護盾（圖1）；兩層的行政大樓的條形基礎(chǔ)用鉆孔灌注樁加固（圖2）；一個兩層的印刷廠，在其條形基礎(chǔ)下依照混凝土噴射技術(shù)做水泥土加固（圖3）。圖1 collector安裝過程中莫斯科鮑曼國立技術(shù)大學(xué)住房圍護結(jié)構(gòu)施工按照表1，這些建筑屬于第三類（威脅到人們的安全），但是莫斯科國立科技大學(xué)的南北向建筑在個別地區(qū)被歸為第四類。從圖4到圖6，很顯然可以看到出，依據(jù)變形測量值通過兩種方法得出的基礎(chǔ)下表面曲率的劃分是完全相同的。耗時少的微平方法使的在室內(nèi)測量變形成為圖2 行政樓條形基礎(chǔ)下的鉆孔樁加固圖3 印刷廠條形基礎(chǔ)下的水泥土加固可能，在測量地下洞室附近建筑物變形中應(yīng)用更廣泛?；A(chǔ)下表面曲率劃分完全相同可能選擇其他的準(zhǔn)則-微平布置地面標(biāo)記測得的基礎(chǔ)傾斜角度的不同?？紤]到這些標(biāo)記的平均距離是8米，建議依據(jù)表2。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)種類，對于各種不同類型的建筑，表2包含限制的基礎(chǔ)下表面傾斜角度不同的附加值。At 4,a 圖4 基于沉降測量（以及傾斜角度測量）莫斯科鮑曼國立技術(shù)大學(xué)主要建筑基礎(chǔ)下表面曲率表2建筑結(jié)構(gòu)類別附加變形限值基礎(chǔ)下表面曲率（,1/m基礎(chǔ)下表面傾斜角度差異（）多層無框架結(jié)構(gòu)（承重墻有大砌塊或無筋磚砌體構(gòu)成）43188654IV*00多層以及單層的歷史意義的建筑或建筑遺跡（承重墻由無筋磚砌塊構(gòu)成）-224322IV*00圖5 基于沉降測量（以及傾斜角度測量）印刷廠基礎(chǔ)下表面曲率Gospita，建筑基礎(chǔ)下表面傾斜角度的變化圖如圖7所示。曲率或是傾斜角度上的不同超出了允許的數(shù)值，這與已經(jīng)產(chǎn)生裂縫的點完全符合，之前存在的裂隙已經(jīng)開裂。圖6 基于沉降測量（以及傾斜角度測量）行政大樓基礎(chǔ)下表面曲率圖7 建筑基礎(chǔ)下表