建筑物形变测量及评估新方法.doc

建筑物形变测量新方法及估算准则V. A. ILichev, P. A. Konovalov, and N. S. Nikiforova基础与地下结构科学研究所对于附近有地下结构（沟渠、隧道）开挖的建筑物来说，用大地测量学方法测得建筑沉降，或者由微平方法测得基础倾斜角度后，通过由基于这些资料的分析方法可以计算出基础下表面的曲率。而这正是建筑物变形估算的基本指标。在莫斯科列夫特沃地区，对于在第三环城运输线的隧道或者高架段建设区域内的建筑物，采用上述两种方法计算了建筑基础下表面的曲率，以评估建筑结构的运行安全。在莫斯科，第三环城运输线的隧道或高架段以一种开放的方式布置在从Spartakovsk广场到Prolomnyi Zastav广场的线路上。此隧道系12-14米深，20-30米宽。高速公路的高架段建设在列夫特沃堤坝附近，以跨越Yau Zu河。从Spartakovsk广场到被高架段然后到Slobodsk Lane的隧道，由金属管加固后的水泥土管片作为衬砌。而从Slobodsk到Prolomnyi Zastav广场的部分，是由相互搭接的钻孔灌注桩建造的。当宽度不超过20米时，沟渠都是金属管框架或钢筋混凝土覆盖层支护；而宽度超过20米时要增加锚杆支护结构。地质工程部分通过从上到下的土层来描述（土层的厚度括号中已经给出，单位是m）：填土沙土，碎石以及含建筑垃圾和有机物的粘土（6.0-6.4）；高塑料和稍塑料一致性的冲积粘土 (0.1-0.2)；从淤泥质土到粗糙的饱和冲积沙 (2.8-3.2)；轻微塑性到坚硬的含云母石的牛津粘土 (0.2-0.8)；半坚硬到坚硬的淤泥质粘土(1.6)；含有泥土和沙子夹层的有裂隙、有孔的、中等强度的石灰岩(5.2)；石灰质粘土以及半坚硬、坚硬的粘土(4.5)；轻微裂隙、中等强度的石灰岩，深度为21米；地下水水位在填土中，海拔高度125.00+0.5米，处于施工区域的限制中。24座建筑物落在高速公路隧道和a utility collector的施工影响区域内。在此，基础与地下结构科学研究所比较了预测的变形量与允许的变形量，为8座建筑推荐了如下的保护措施：桩体托换（打入桩，利用喷射技术注入预先钻好的孔中形成喷射桩），以及削去相互搭接的钻孔灌注桩和利用喷射技术做成的水泥土构件形成的帷幕。建筑物保护措施的施工先于高速公路隧道和collector隧道地下沟槽的施工。基础与地下结构科学研究所为第三环城运输线隧道和高架段提供了科学的accompaniment，其中包括分析计划中地质状况，汇编为建筑物推荐选择的保护措施，cut-off shields及通过各种桩加强建筑基础的设计方法的发展，监测这些施工措施的效果包括建筑变形测量的岩土监测，以及变形量和建筑结构状况观测数据的比较。表1建筑结构类别附加变形限值最大沉降(,cm)沉降相对偏差(s/L)倾斜（i）基础下表面曲率（,1/m）多层无框架结构（承重墙有大砌块或无筋砖砌体构成）4.02243.01111.07780.4445IV*0000多层以及单层的历史意义的建筑或建筑遗迹（承重墙由无筋砖砌块构成）-1.06620.44440.2112IV*00001. 建筑结构分类依据2中附录4中的表格2. 有历史意义或纪念意义的建筑不能归为第一类。第四类包括备急状态下的建筑，而紧急状态下的建筑属于第IV*类。3. 当建筑位于开口沟槽影响范围内时，采用基础下表面曲率分类。4. 根据建筑物的使用年限和目的(历史、文化和建筑纪念碑)，依据3中4.3节确定建筑的重要性；超过一百年认为是历史性建筑；50年到100之间的称为老建筑；低于50年的叫现代建筑。V. A. ILichev建议采用基础下表面曲率作为估算地下工程开挖区域附近建筑的变形的基本指标。基于基础与地下结构科学研究所的数据，以及在包括岩土工程监测的建设项目的研究中获得的数据（这些地下结构的数据是在莫斯科的闹市环境中获得），我们编撰了表1。表1中列出了建成多年的多层砖房允许的附加变形量，包括莫斯科历史上的建筑遗迹。这个表格包括了2003年4月22日开始生效的莫斯科城市建设标准：地基、基础和地下结构（MGSN 2.07-01）。对于附近有地下工程（包括沟槽）开挖的建筑物，基础下表面曲率是基本的指标。一条沟槽开挖时，线路旁边的已有建筑物在会产生不同的沉降。基础下表面曲率描述了沉降差异的变化，是这些建筑物安全状况的指标。基础下表面曲率是由已有建筑物的基础倾斜的微平测量结果或大地测量结果测得的。大地测量的方法为：沿建筑物周围布置地面标志并测量其沉降，地面标志设置在坐标为x，x+x，x+2x处，的计算公式如下： (1)式中是建筑物在坐标x（单位为cm）处的沉降，是坐标x+x处的沉降 是坐标x+2x处的沉降，x=6-10m。在闹市环境下的深部结构的建设，或reconstruction specifying their installation中，应该满足条件式中和是已有建筑物基础下表面的附加曲率和附加曲率限值，的值会随着深部结构的施工而发展。的值已列在表1中。通过大地测量手段测量基础下表面曲率的方法相当费时，有时甚至是不可能的。例如需要测量房间内的沉降时。Lefortovo隧道施工的影响区域内的建筑物的变形同样是由微平方法测量，即测量建筑物基础的倾斜角，这是俄罗斯科学院地球物理研究所的一个conversion development。基础下表面曲率的计算公式为： (2)公式中的利用了基础的倾斜角，即微平法标记设置点的倾角。式中和是基础在点i和点j的倾角，这两点的坐标分别为x和x+x，x=6-10m。位于Lefortovo隧道影响区域内的八座建筑的变形通过水准测量，这种变形出现在沟渠中。测量由俄罗斯科学院的国际石油交易所和V.B.Dubovskii控制下的股份有限公司的合伙人指导完成。本文引用了四个这类建筑变形的测量结果:莫斯科国立科技大学里有5-6层南北方向的房屋建筑，这些建筑的条形基础外围都被混凝土搅拌桩和钻孔灌注桩为围成的维护墙加固。在安装单独设备时为了保护建筑物，在加固建筑基础前，要形成沿着列夫特沃堤坝正对外立面的水泥土加固的保护盾（图1）；两层的行政大楼的条形基础用钻孔灌注桩加固（图2）；一个两层的印刷厂，在其条形基础下依照混凝土喷射技术做水泥土加固（图3）。图1 collector安装过程中莫斯科鲍曼国立技术大学住房围护结构施工按照表1，这些建筑属于第三类（威胁到人们的安全），但是莫斯科国立科技大学的南北向建筑在个别地区被归为第四类。从图4到图6，很显然可以看到出，依据变形测量值通过两种方法得出的基础下表面曲率的划分是完全相同的。耗时少的微平方法使的在室内测量变形成为图2 行政楼条形基础下的钻孔桩加固图3 印刷厂条形基础下的水泥土加固可能，在测量地下洞室附近建筑物变形中应用更广泛。基础下表面曲率划分完全相同可能选择其他的准则-微平布置地面标记测得的基础倾斜角度的不同。考虑到这些标记的平均距离是8米，建议依据表2。根据不同的结构种类，对于各种不同类型的建筑，表2包含限制的基础下表面倾斜角度不同的附加值。At 4,a 图4 基于沉降测量（以及倾斜角度测量）莫斯科鲍曼国立技术大学主要建筑基础下表面曲率表2建筑结构类别附加变形限值基础下表面曲率（,1/m基础下表面倾斜角度差异（）多层无框架结构（承重墙有大砌块或无筋砖砌体构成）43188654IV*00多层以及单层的历史意义的建筑或建筑遗迹（承重墙由无筋砖砌块构成）-224322IV*00图5 基于沉降测量（以及倾斜角度测量）印刷厂基础下表面曲率Gospita，建筑基础下表面倾斜角度的变化图如图7所示。曲率或是倾斜角度上的不同超出了允许的数值，这与已经产生裂缝的点完全符合，之前存在的裂隙已经开裂。图6 基于沉降测量（以及倾斜角度测量）行政大楼基础下表面曲率图7 建筑基础下表