0 引 言
麗水職業技術學院300T/30M倒錐殼水塔(以下簡稱水塔) 位于23 幢學生公寓西側, 設計圖紙套用94S 844(四)標準圖集,水塔自然基礎深度5. 2 m ( ±0. 000以下6. 2 m) ,基坑換填C10砼,支筒高31 m,水箱高7. 8 m,主體高度37. 5 m,筒身外徑2. 4 m,錐殼最大直徑12. 66 m
(自重100 t) ,鋼筋筒結構,設計蓄水量300 t,建筑結構安全二級,設計使用年限50年。支筒采用滑升模板施工,水箱就地制作,液壓提升吊裝,于2003 年3 月竣工并投入使用。
為了及時掌握水塔的沉降、傾斜(差異沉降法)情況,確保周邊建(構)筑物和師生安全,同時滿足專業教學需要,應對其進行變形監測。
1 垂直位移監測方案設計
1. 1 基準點、工作基點及變形觀測點的布設校園內原土層厚,建基巖標困難,故基準點選用穩定的舊建筑物墻上水準點,具體為7幢綜合樓( 1998年建、砼5)的東北角ZH02點, 8幢圖書館( 1980年代建、混4)東北角TS01點,共2點,離水塔直線距離約180 m。工作基點選用21幢(2000年建、砼5)的東南角NS01點、西南角NS03點,共2點,距水塔約50 m。
變形觀測點設在水塔筒身東、北、西、南4個方向上,標高0. 1 m,編號為STE、STN、STW、STS。由《工程測量規范GB 50026 - 2007》(以下簡稱規范)知,三等變形監測視線長度不得超過50 m,為形成固定觀測路線,用皮尺量距,在路面合適位置打入水泥釘或刻
石,作為轉點和儀器安置點的標志。各點位置以及水塔垂直位移監測水準路線如圖1所示。
1. 2 觀測周期與觀測期限
因倒錐殼水塔變形觀測點在水箱吊裝完成后安置,故垂直位移監測(含差異沉降法傾斜觀測)一般在水箱吊裝后進行。通常蓄水前觀測一次,蓄水后,每月或每季度觀測一次,穩定后,可半年或一年觀測一次。考慮到水塔已建成多年,觀測周期定為一年一次。另顧及基準點、工作基點均為墻上水準點,基準網、監測網宜采用相同觀測周期。通常當最后的三個較長監測周期的變形量小于觀測精度時,可視監測體為穩定狀態,顧及學生實訓需要和工程實際,本水塔觀測期限定為長期。300T/ 30M倒錐殼水塔垂直位移監測初報
1. 3 觀測精度的確定
水塔主體高度H = 37. 5 m,筒身外徑d = 2. 4 m,南北
(或東西)沉降觀測點間距l = 2. 45 m,根據《規范》、《高聳結構設計規范GB 50135 - 2006》、《建筑變形測量規范JGJ8 - 2007》可知:20 m Δs允= l ×i允= 2. 45 ×0. 006 ×1 000 = 14. 7 mm
同時注意到此變形量引起的水塔中心垂直偏差是施工允許偏差(1. 5H /1000)的4倍。變形監測的精度指標值,對于相對沉降(沉降差)的
監測應取允許變形量的1 /20,據此推得水塔基礎沉降差
的觀測精度mΔs為:mΔs =Δs允/20 = 0. 74 mm
基礎沉降差Δs是相鄰變形觀測點沉降量s的差數,也是相鄰點兩期高差h鄰的差數,故相鄰變形觀測點的高差中誤差mh鄰與沉降量s的測定中誤差ms相等,均為:mh鄰= ms = mΔs / 2 = 0. 74 / 2 = 0. 52 mm ≥ 0. 50 mm
對照《規范》變形監測的等級劃分及精度要求,及其相關說明:垂直位移觀測,可根據需要按變形觀測點的高程中誤差或相鄰變形觀測點的高差中誤差,確定監測精度等級。本工程垂直位移監測應采用三等,可用DS1 水準儀觀測。
1. 4 預警值的確定
變形量預警值通常取允許變形量的75% ,本工程基礎沉降差的預警值為:預警值=Δs允×75% = 14. 7 mm ×75% = 11. 03 mm最終取10 mm作為本工程的預警值。當不均勻累積沉降量達到或接近預警值,或變形量出現異常時,應及時向學院相關部門反映,并采取必要的措施。
1. 5 觀測儀器與檢驗
本項目觀測儀器采用拓普康DL - 102C電子水準儀,配銦瓦條形碼水準尺;觀測前對儀器進行檢驗, i角≤15″。
2 水準觀測
2. 1 基準網觀測
基準網觀測路線:基準點ZH02經轉點TP1～5 到工作基點NS 01; NS 01經TP6～8到另一工作基點NS 03;NS 03再經轉點TP9～13到基準點TS01,最后經TP14～16回到基準點ZH02,構成閉合水準路線,各測段測站數均為偶數站,全線20站。基準網按《規范》規定之三等精度監測,技術指標嚴格按《規范》執行, 0期需兩次獨立觀測。全線閉合差為- 0. 03 mm,小于允許閉合差2. 68 mm( = 0. 6 20) 。
2. 2 監測網觀測
監測網觀測路線:工作基點NS 01經轉點TP17到變形觀測點STE;過STN、STW、STS 3點,經固定轉點TP18和NS 04到達另一工作基點NS 03,構成附合水準路線,全線8站;為使筒身4個變形觀測點自身構成環線, STE與STS點間也進行高差觀測。監測網觀測同基準網。附合路線閉合差為+ 0. 34 mm, 小于允許閉合差1. 70 mm ( = 0. 6 8) ;閉合路線閉合差為- 0. 06 mm, 小于允許閉合差1. 20 mm ( = 0. 6 4) 。
2. 3 注意事項
水塔各期變形監測應遵守觀測儀器、觀測人員、觀測路線、觀測條件“四固定”原則,另外,注意水泵停止工作后方可觀測,以免機器震動影響觀測精度。
3 數據處理
本項目數據處理采用清華3維NASEW95平差軟件,
觀測數據以站水準方式錄入,經選擇平差,結果如下:
基準網基本觀測量(每站高差)中誤差,平差前先驗值為0. 300 mm,平差后為0. 007 mm;最弱點NS 03的高程中誤差0. 02 mm;最大點間距誤差0. 01 mm,遠小于三等基準網對相鄰基準點高差中誤差的要求( ±1 mm) ,高差、高程成果合格,如表1所示。監測網基本觀測量(每站高差)中誤差平差前先驗值為0. 300 mm,平差后為0. 098 mm;最弱點STW的高程中誤差0. 14 mm,遠小于三等垂直位移監測網對變形觀測點高程中誤差的要求( ±1 mm) ;最大點間距誤差0. 11 mm(NS 01—STE) ,遠小于三等垂直位移監測網對相鄰變形觀測點高差中誤差的要求( ±0. 5 mm) 。高差、高程成果合格,如表2所示。
4 結束語
本項目結合工程測量實訓場的建設,以300T/30M倒錐殼水塔為監測對象,于2008年年底完成0期垂直位移監測,主要成果有:
1)完成垂直位移監測基準網、監測網布設;
2)確定了觀測周期、觀測期限、精度等級、預警值;
3)實施了0期水準觀測,資料經清華3維NASEW95
數據處理,結果表明相鄰基準點高差中誤差、相鄰變形觀測點高差中誤差、變形觀測點高程中誤差均符合規范要求,提供了高差、高程成果,為后期觀測數據的處理和分析奠定了基礎。
本文結合實例,對倒錐殼水塔垂直位移監測方案設計、實施、數據處理方法等方面作了有益探討,對同類工程有一定參考價值。
