塔樓空中連廊施工過程中的變形監(jiān)測(cè)方案

1、第三十二節(jié)塔樓、空中連廊施工過程中的變形監(jiān)測(cè)方案1. 概述景觀天橋長(zhǎng)度約300米，寬度約30米、距離地面約250米?？缭讲⒅斡谒荰2、T3S、T4S、T5的屋面, 共設(shè)置26個(gè)隔震支座，其中T2、T5、T3S各6個(gè)支座，T4S設(shè)置8個(gè)支座。其主結(jié)構(gòu)采用空間交義的鋼桁架結(jié) 構(gòu)，屋面采用單層網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。景觀天橋桁架結(jié)構(gòu)主要分為三層，從上至下依次是主層結(jié)構(gòu)、機(jī)電夾層以及避難層。主體結(jié)構(gòu)的主桁架為 3組東西向連續(xù)桁架跨越4個(gè)塔樓，截面形式為箱型，主要截面尺寸為1000X1000X65X65、DSOOXSOOX 45X45、600X600X33X35、500X800X30X45、300X600X18X

2、35 等。垂直于主桁架方向，每 4. 5 米 安裝一梯形次桁架連接3組主桁架，截面形式為箱型、H型和圓管，主要截面尺寸為口800X800X50X50. 600X250X25X30、H600X350X25X30.360X16、550X18 等。山于景觀天橋的鋼架約重6000多噸，可能會(huì)對(duì)支撐此連廊的四棟塔樓產(chǎn)生沉降變形及傾斜，以及前期四 棟塔樓的沉降不均勻也會(huì)影響天橋的安裝，因此前期我司將加大對(duì)四棟塔樓的監(jiān)測(cè)并且在安裝天橋的過程中 也加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。同時(shí)，山于T4S、T5塔樓之間的距離最少也有38米，故它的跨度大，鋼結(jié)構(gòu)桁架將會(huì)產(chǎn)生不容 忽視的撓度變形。因此，在安裝過程中須及時(shí)監(jiān)測(cè)其撓度的變化情況，分

3、析鋼結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性，以便及早發(fā) 現(xiàn)問題，及時(shí)采取有效補(bǔ)救措施，避免事故的發(fā)生。2. 監(jiān)測(cè)依據(jù)及內(nèi)容2.1監(jiān)測(cè)的目的通過對(duì)塔樓和景觀天橋的監(jiān)測(cè)，保證空中連廊的安裝定位不受影響。2.2監(jiān)測(cè)內(nèi)容2.2.1T4S、T5塔樓的監(jiān)測(cè)2.2.2景觀天橋的監(jiān)測(cè)3. T4S、T5塔樓監(jiān)測(cè)3.1內(nèi)控法位移監(jiān)測(cè)在T4S、T5各棟塔樓二層平面內(nèi)設(shè)4個(gè)控制點(diǎn)，共安設(shè)4臺(tái)垂線坐標(biāo)儀，通過4點(diǎn)的平面內(nèi)位移分析，監(jiān) 測(cè)樓層變形。為了防止樓層的平動(dòng)和扭轉(zhuǎn)，我司還用全站儀對(duì)塔樓進(jìn)行外控監(jiān)測(cè)（外立面監(jiān)測(cè)）575ipi m丄F帛r« & T4S控制點(diǎn)布置圖3.2外立面設(shè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)主樓外圍的觀測(cè)點(diǎn)位置固定，以地面1F固

4、定點(diǎn)為后視，分別觀測(cè)塔樓的5F、15F、25F、30F、35F、40F、 45F、屋面層各點(diǎn)的平面坐標(biāo)。觀測(cè)結(jié)果和采用垂線坐標(biāo)儀（內(nèi)控法）觀測(cè)得到的數(shù)據(jù)比較應(yīng)一致。3.3位移變形監(jiān)測(cè)垂線坐標(biāo)儀測(cè)量法樓層之間的相對(duì)平面和豎向變形釆用垂線坐標(biāo)儀進(jìn)行測(cè)試。其工作原理如下圖：重錘使垂線垂直，當(dāng)上部樓層產(chǎn)生相對(duì)于下部樓層的變形時(shí)，垂線下端與垂線不直接接觸、固定不動(dòng)的CCD 圖像傳感器即可測(cè)量出垂線的平動(dòng)變形值和豎向變形，比較方便的測(cè)量出樓層之間的相對(duì)變形值，計(jì)劃在1F、 6F、12F、18F、24F、30F、36F、42F、屋面層設(shè)觀測(cè)點(diǎn)。各層相對(duì)變形的疊加可反應(yīng)建筑物整體宏觀變形。如 下圖所示：山上圖

5、可知，實(shí)際測(cè)岀的是上下檢測(cè)層的相對(duì)變形，即豎向相對(duì)變形值（dz2-dzl）.相對(duì)平動(dòng)變形值（dx2-dxl）、（dy2-dyl）；上下監(jiān)測(cè)層相對(duì)變形進(jìn)行疊加后，即可綜合反應(yīng)出建筑物的整體宏觀變形。 采用激光垂準(zhǔn)儀提供垂直基準(zhǔn)線，如下圖所示：GPS+全站儀進(jìn)行垂直度監(jiān)測(cè)法（1）儀器位置的確定（儀器的精確坐標(biāo)）使用GPS靜態(tài)觀測(cè)模式來建立主塔樓頂層的控制測(cè)量。每棟塔樓系統(tǒng)山4臺(tái)GPS天線或接收機(jī)固定安裝 在建筑構(gòu)架的最高層。在每一個(gè)天線下面放置一個(gè)可傾斜的圓棱鏡（或360度棱鏡），另外一臺(tái)全站儀（TPS）放置在頂層能夠看 到所有GPS點(diǎn)的位置上。GPS加上TPS組成了一套“測(cè)量系統(tǒng)”。GPS靜態(tài)模

6、式時(shí)需要接受和記錄衛(wèi)星信號(hào)一小時(shí)左右。與此同時(shí)全站儀測(cè)量到安置在接收機(jī)天線下面的棱 鏡的角度與距離（后方交會(huì)）。然后全站儀測(cè)量用來控制結(jié)構(gòu)框架的施工點(diǎn)（設(shè)置在新的混凝土層上）。觀測(cè)完畢后數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計(jì)算機(jī)用來處理。使用探卡測(cè)量辦公室（LGO）軟件來計(jì)算GPS天線位置。全站儀位置的計(jì)算根據(jù)最小二乘法進(jìn)行計(jì)算。最后轉(zhuǎn)換接收機(jī)天線的WGS84坐標(biāo)，將全站儀的坐標(biāo)設(shè)置 成重慶市獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)，并基于此坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置所有參考控制點(diǎn)的坐標(biāo)。這些步驟將產(chǎn)生測(cè)量?jī)x器的坐標(biāo)和參 考控制點(diǎn)的工程坐標(biāo)。基站控制點(diǎn)測(cè)站傾斜傳感使用觀測(cè)值（方向與距離）汁算的坐標(biāo)可以保證內(nèi)部一致性，但是必須轉(zhuǎn)換到III GPS天線組成的參考框

7、架 定義的坐標(biāo)系內(nèi)。（2）測(cè)量建筑物垂直度（中心線偏離垂軸多少）核心筒測(cè)量使用NIVEL200雙軸精密傾斜儀來精確確定主塔樓在垂軸方向的偏差。傾斜儀絕對(duì)測(cè)量范圉為 ±0.2弧度。此角度測(cè)量值可以用來訃算山于結(jié)構(gòu)的傾斜產(chǎn)生的平面在x和y方向上的傾斜值。在傾斜儀最初安 裝的時(shí)候，它們需要根據(jù)基礎(chǔ)的位置在垂直方向上根據(jù)測(cè)量控制點(diǎn)進(jìn)行校正。隨后可得到一系列在x和y方向 的傾斜觀測(cè)值，傾斜觀測(cè)值將用于與其后的的觀測(cè)值比較來反應(yīng)主塔樓在垂軸上的角度偏差。傾斜傳感器將通過RS-485串行接口電纜連接到位于測(cè)量辦公室的運(yùn)行彳來卡GeoMos軟件的專用計(jì)算機(jī)上。連續(xù)的、實(shí)時(shí)的測(cè)量每層結(jié)構(gòu)傾斜值都將記錄

8、下來，傾斜值以x和y方向表示結(jié)構(gòu)在垂軸方向的偏差。平 穩(wěn)數(shù)據(jù)的振幅最大值反映了結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。豎軸曲線的平均位移反映了結(jié)構(gòu)總體的位移。相應(yīng)的GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)將會(huì)用于此LI的。在不同高度的不同的傾斜儀數(shù)據(jù)需進(jìn)行結(jié)構(gòu)傾斜的非線性改正。電子傾斜儀與計(jì)算機(jī)連接示意圖3.4沉降監(jiān)測(cè)沉降觀測(cè)技術(shù)要求建筑變形測(cè)量的技術(shù)指標(biāo)變形測(cè)量等級(jí)沉降觀測(cè)位移觀測(cè)適用范囤觀測(cè)點(diǎn)測(cè)站高差中誤差（mm）觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)高差中誤差（mm）一級(jí)"15三1.0髙精度要求的大型建筑物和科研項(xiàng)目變形觀測(cè)二級(jí)W0.50W3.0中等精度要求的建筑物和科研項(xiàng)目變形觀測(cè)：重 要建筑物主體傾斜觀測(cè)、場(chǎng)地滑坡觀測(cè)三級(jí)£1.5W10.0低精

9、度要求的建筑物變形觀測(cè)：一般建筑物主體傾斜觀測(cè)、場(chǎng)地滑坡觀測(cè)沉降觀測(cè)設(shè)計(jì)（1）沉降觀測(cè)的方法和頻率根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在被觀測(cè)建筑物外墻上選擇堅(jiān)固穩(wěn)定的地方，根據(jù)設(shè)汁的沉降觀測(cè)點(diǎn)布置圖埋設(shè)沉降 觀測(cè)點(diǎn)，與離建筑物5倍基坑深度遠(yuǎn)處便于觀測(cè)且堅(jiān)固穩(wěn)定的點(diǎn)組成閉合水準(zhǔn)路線，以確保觀測(cè)結(jié)果的精確度。 第一次觀測(cè)應(yīng)在觀測(cè)點(diǎn)安設(shè)穩(wěn)定后及時(shí)進(jìn)行，并和假定的兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)成閉合水準(zhǔn)路線，每次測(cè)量均做往返測(cè) 量。以后隨結(jié)構(gòu)升高將臨時(shí)觀測(cè)點(diǎn)上移并進(jìn)行觀測(cè)，直到±0.000時(shí)，再按規(guī)定埋設(shè)永久性觀測(cè)點(diǎn)。然后每施 工一層，復(fù)測(cè)一次，結(jié)構(gòu)封頂后每月觀測(cè)一次，竣工后每季度觀測(cè)一次；竣工一年后每半年一次，直至沉降穩(wěn)

10、定為止。（2）基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇與布設(shè)要達(dá)到沉降觀測(cè)點(diǎn)的沉降變化情況，必須要有一些固定（相對(duì)的固定）的點(diǎn)子作為基準(zhǔn)，根據(jù)它們來進(jìn)行 測(cè)量，以求得所需要的變化值?；鶞?zhǔn)點(diǎn)的選擇與控制網(wǎng)的布設(shè)，應(yīng)該全面的考慮、合理的解決作為變形觀測(cè)依據(jù)的基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)問題。在 選定的位置用長(zhǎng)約1米的鋼筋深埋，并固定保護(hù)。為了檢查水準(zhǔn)基點(diǎn)本身的高程是否變動(dòng)，可將其成組的埋設(shè), 通常每組三點(diǎn)，并形成一個(gè)等邊三角形，如下圖所示：在三角形的中心，與三點(diǎn)等距的地方設(shè)置固定測(cè)站，山此測(cè)站上可以經(jīng)常觀測(cè)三點(diǎn)間的高差，這樣便可判 斷出水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程有無變化。(3) 沉降觀測(cè)點(diǎn)的布置根據(jù)規(guī)范要求，沉降觀測(cè)點(diǎn)一般布置在建筑物的四角、大轉(zhuǎn)角處及

11、沿外墻每10-15m處或每隔2-3根柱基上。 本建筑塔樓沉降觀測(cè)點(diǎn)布置在相應(yīng)的柱子上?！癟5”、“T4S”塔樓核心筒觀測(cè)點(diǎn)數(shù)為4個(gè)、外型鋼-混凝土柱觀測(cè)點(diǎn)數(shù)為4個(gè)進(jìn)行布置，該塔樓施工到土 000m層時(shí)，將主樓的沉降觀測(cè)點(diǎn)轉(zhuǎn)移到首層柱子對(duì)應(yīng)位置。如下圖所示：T5塔樓沉降觀測(cè)點(diǎn)布置圖T4S塔樓沉降觀測(cè)點(diǎn)布置圖(4) 沉降觀測(cè)點(diǎn)的做法%魏內(nèi) 掙575沉降觀測(cè)點(diǎn)做法示意圖(5) 沉降觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)在基礎(chǔ)底板完成之后開始進(jìn)行觀測(cè)，以基坑壁引測(cè)的高程控制點(diǎn)為依據(jù)對(duì)各沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。第一次 連續(xù)觀測(cè)兩次取平均值作為其實(shí)測(cè)高程，地下室施工過程中每完成一層觀測(cè)一次，且不得超過一個(gè)月；在暫時(shí) 停工期間20天觀測(cè)

12、一次：如遇特殊情況，則根據(jù)情況即使增加觀測(cè)次數(shù)：若發(fā)現(xiàn)沉降有異常，根據(jù)情況每日 進(jìn)行觀測(cè)。直至沉降穩(wěn)定為止。沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：平均每天沉降量小于或等于0.01 mmo4.景觀天橋的監(jiān)測(cè)4.1基準(zhǔn)控制網(wǎng)布設(shè)空中連廊桁架撓度變形觀測(cè)的主要基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)盡可能布設(shè)于穩(wěn)定、相互通視且便于觀測(cè)之處。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際 情況我司將4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)在T4S屋面上，編號(hào)為JZ1-JZ4。但是，若T4S發(fā)生不均勻沉降，基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)于變形點(diǎn)的高 差將發(fā)生變化。因此，在每次撓度變形觀測(cè)前，先對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)使用GPS全球定位系統(tǒng)進(jìn)行精度復(fù)核，以便利用這些基 準(zhǔn)點(diǎn)準(zhǔn)確測(cè)得各變形點(diǎn)撓度的變形值?；鶞?zhǔn)點(diǎn)采用直徑約1 cm，長(zhǎng)約5 cm的不銹鋼條且頂部

13、刻有十字，埋設(shè)與 我們混凝土中，以確保其穩(wěn)固?；鶞?zhǔn)點(diǎn)布置如下圖：基準(zhǔn)點(diǎn)布置圖4.2撓度觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)的布置根據(jù)連廊的特點(diǎn)，在連廊主體桁架上布置21個(gè)控制點(diǎn)，即T2、T3S、T4S、T5每棟塔樓上各布三個(gè)點(diǎn)，T2T3S、T3S、T4S、T4S、T5塔樓之間各設(shè)置3個(gè)控制點(diǎn)。如圖1所示：觀測(cè)點(diǎn)的制作y 575必徳L方W變形觀測(cè)點(diǎn)采用自制邊長(zhǎng)為14. 1cm的正方形鋼板，沿對(duì)角線兩邊噴黑與白的油漆，使黑白分界線垂直地面 焊接在桁架上，讓每邊的三角形頂點(diǎn)（a、b、c）在上下方向的垂直距離為10 cm（見圖2）。圖2變形觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志圖4.3測(cè)量方法釆用測(cè)量視線與水平視線間的高差的方法測(cè)量精度要求根據(jù)建筑

14、物變形測(cè)量規(guī)范中要求變形點(diǎn)單程高差觀測(cè)中誤差必=±17 mm?；鶞?zhǔn)控制網(wǎng)測(cè)量每次撓度變形觀測(cè)前，先對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行GPS測(cè)量，再進(jìn)行撓度變形觀測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)。測(cè)量步驟如下：（1）A、B兩點(diǎn)為地面固定的首級(jí)控制點(diǎn)，已知其三維坐標(biāo)值。（2）C點(diǎn)（四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)）為屋面的被測(cè)量點(diǎn)。（3）為提高觀測(cè)精度，每次使用三套GPS衛(wèi)星定位儀，分別架設(shè)在A、B、C點(diǎn)。（4）根據(jù)觀測(cè)采集到的數(shù)據(jù)，用計(jì)算機(jī)解算出C點(diǎn)的三維坐標(biāo)值。（5）C點(diǎn)設(shè)計(jì)三維坐標(biāo)與實(shí)測(cè)三維坐標(biāo)值比較，得到C點(diǎn)定位偏差。（6）根據(jù)GPS的測(cè)量偏差，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)高差進(jìn)行改正。撓度變形觀測(cè)的方法首次觀測(cè)時(shí)，在基準(zhǔn)點(diǎn)上用全站儀的免棱鏡功能測(cè)定每一變形觀測(cè)點(diǎn)

15、與基準(zhǔn)點(diǎn)之間的高差和水平距離，經(jīng) 平差解算出各觀測(cè)點(diǎn)的高程和相對(duì)于各基準(zhǔn)點(diǎn)的水平距離，作為以后每次變形觀測(cè)比較的依據(jù)，以后要定期進(jìn) 行檢測(cè)。觀測(cè)時(shí)進(jìn)行兩次連續(xù)觀測(cè)，互差小于限差時(shí)取其平均值作為最后結(jié)果。撓度變形觀測(cè)時(shí)，在一基準(zhǔn)點(diǎn)上安置全站儀，精確對(duì)中，嚴(yán)格整平，在另一基準(zhǔn)點(diǎn)上安置帶有對(duì)中桿的三腳 架和反射棱鏡，精確對(duì)中和整平。首先觀測(cè)測(cè)站點(diǎn)（基準(zhǔn)點(diǎn)）到鏡站點(diǎn)，（基準(zhǔn)點(diǎn)）的斜距G及豎直角（見圖 3），可按（1）式計(jì)算出鏡站水平視線相對(duì)于鏡站點(diǎn)地面標(biāo)志的高差。'hi = Di tan tzY + （1 - A）加YP（2 龍 + b (1) 式中a,為視線，與水平線之間的豎直角，D為反射鏡

16、高，&為大氣折光系數(shù)，斤為地球的平均曲 率半徑,0(為測(cè)站、鏡站兩點(diǎn)間的水平距離，Di二Si cos 2，然后，在測(cè)站(基準(zhǔn)點(diǎn))上觀測(cè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)/的 豎直角，測(cè)定其相對(duì)于水平視線的豎直角oj (如圖3所示)。曲于其相對(duì)于測(cè)站點(diǎn)的水平距離0/已知，則可計(jì) 算出變形點(diǎn)丿 相對(duì)于測(cè)站點(diǎn)水平視線的高差為、hj = Dj tan j + (1 - A)加丿P(2 R (2)(2) 式中。丿為測(cè)站點(diǎn)到變形點(diǎn)/的視線與水平線之間的豎直角，其他符號(hào)與(1)式含義相同。此時(shí)， 變形點(diǎn)相對(duì)于鏡站點(diǎn)的高差為A hij = &hj - 加二 Dj tan a j - Di t an tz Y +(1

17、- A) ( DZj - Di )P(2 龍 + D (3)觀測(cè)時(shí)，在每個(gè)測(cè)站分別觀測(cè)每個(gè)變形標(biāo)志(如丿)三角形三個(gè)頂點(diǎn)的豎直角，計(jì)算三角形標(biāo)志三個(gè)頂點(diǎn) (8、厶c)相對(duì)于測(cè)站點(diǎn)水平視線的高差&hja、hjb、A/Jc和這三個(gè)高差的兩兩之差(垂直距離之差)， 即A hja - A hjb A hjb - Ah/c ,計(jì)算出的H標(biāo)標(biāo)志3個(gè)三角形頂點(diǎn)之間實(shí)際垂直距離與理論值之差，若 1 mm(理論值事先測(cè)定出來)，取其平均值、hj= (、hja+'hjb+hjc)/3作為觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于測(cè)站點(diǎn)水平視線 的高差。為了保證監(jiān)測(cè)精度，對(duì)每一個(gè)變形點(diǎn)都要在兩個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)上進(jìn)行觀測(cè)，以便進(jìn)行檢核，在

18、兩側(cè)站上測(cè)得同 一點(diǎn)的高程差互差±1.4 mm時(shí),取均值為最后結(jié)果。對(duì)于撓度變形觀測(cè)來說，山于觀測(cè)LI標(biāo)固定，反射鏡鏡高固定，測(cè)站固定，LI標(biāo)的撓度變形是上下垂直位移， 所以測(cè)站至LI標(biāo)的水平距離是不變的。每次觀測(cè)時(shí)水平距離的變化主要是儀器對(duì)中誤差的影響。大氣折光對(duì)觀 測(cè)點(diǎn)測(cè)量高差值的影響，在變形量比較時(shí)可以互相抵消。因此，在進(jìn)行變形量比較的每次測(cè)量高差計(jì)算時(shí)，(3) 式的后兩項(xiàng)可以不參加計(jì)算，即A hij = A hj - A hi - Dj tan a j - Di tan a i (4)而某次觀測(cè)點(diǎn)7的高程為hj= hi +A hij (5)其撓度變形量為(變形量)=hj (初次)-hj (本次)(6)4.4精度分析變形點(diǎn)/與鏡站點(diǎn),(基準(zhǔn)點(diǎn))高差計(jì)算公式：A hij =、hj - A hi =SJ sina J - Si sin a f b +(1 - A) ( D2J - D2.i )P(2 R)對(duì)其進(jìn)行全微分得d Ahij = sina/+ Sj cos2 j (1 - K)YR d Sj+ 一 sin i 一 Si cos2 a f (1 -d Si + Sjcos o j Y P (1 - A) 52j cos a j sin a 開(Rp) d a j + - Si cos a YP Q+ (1 -