塔樓、空中連廊施工過程中的變形監(jiān)測方案

1、rMb建筑第二工程局有限公司第三十二節(jié) 塔樓、空中連廊施工過程中的變形監(jiān)測方案.概述景觀天橋長度約300米，寬度約30米、距離地面約250米。跨越并支撐于塔樓T2、T3s T4s T5的屋面， 共設(shè)置26個隔震支座，其中T2、T5、T3s各6個支座，T4s設(shè)置8個支座。其主結(jié)構(gòu)采用空間交叉的鋼桁架結(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個塔樓，截面形式為箱型，主要截面尺寸為口 1000X 1000X65X65、D800X800X 45X45、口 600X600X35X35、口 500X

2、 800X 30X45、口 300X 600X 18X 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、H600X 350X 25X 30、 360X16、 550X 18 等。由于景觀天橋的鋼架約重6000多噸，可能會對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影響天橋的安裝，因此前期我司將加大對四棟塔樓的監(jiān)測并且在安裝天橋的過程中 也加強監(jiān)測。同時，由于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)桁架將會產(chǎn)生不

3、容 忽視的撓度變形。因此，在安裝過程中須及時監(jiān)測其撓度的變化情況，分析鋼結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性，以便及早發(fā) 現(xiàn)問題，及時采取有效補救措施，避免事故的發(fā)生。.監(jiān)測依據(jù)及內(nèi)容監(jiān)測的目的通過對塔樓和景觀天橋的監(jiān)測，保證空中連廊的安裝定位不受影響。監(jiān)測內(nèi)容T4S T5塔樓的監(jiān)測景觀天橋的監(jiān)測. T4S、T5塔樓監(jiān)測內(nèi)控法位移監(jiān)測在T4S、T5各棟塔樓二層平面內(nèi)設(shè)4個控制點，共安設(shè)4臺垂線坐標(biāo)儀，通過4點的平面內(nèi)位移分析，監(jiān) 測樓層變形。為了防止樓層的平動和扭轉(zhuǎn)，我司還用全站儀對塔樓進(jìn)行外控監(jiān)測（外立面監(jiān)測）T5控制點布置圖566ppr中國建筑第二工程局有限公司T4s控制點布置圖外立面設(shè)點監(jiān)測主樓外圍的觀測點

4、位置固定，以地面 1F固定點為后視，分別觀測塔樓的 5F、15F、25F、30F、35F、40F、45F、屋面層各點的平面坐標(biāo)。觀測結(jié)果和采用垂線坐標(biāo)儀（內(nèi)控法）觀測得到的數(shù)據(jù)比較應(yīng)一致。位移變形監(jiān)測垂線坐標(biāo)儀測量法樓層之間的相對平面和豎向變形采用垂線坐標(biāo)儀進(jìn)行測試。其工作原理如下圖：重錘使垂線垂直，當(dāng)上部樓層產(chǎn)生相對于下部樓層的變形時， 垂線下端與垂線不直接接觸、固定不動的CCD 圖像傳感器即可測量出垂線的平動變形值和豎向變形，比較方便的測量出樓層之間的相對變形值，計劃在1F、6F、12F、18F、24F、30F、36F、42F、屋面層設(shè)觀測點。各層相對變形的疊加可反應(yīng)建筑物整體宏觀變形。如

5、 下圖所示：由上圖可知，實際測出的是上下檢測層的相對變形，即豎向相對變形值（ dz2-dz1）、相對平動變形值567田中建筑第二工程局有限公司（dx2-dx1）、（dy2-dy1）；上下監(jiān)測層相對變形進(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拴站儀進(jìn)行垂直度監(jiān)測法（1）儀器位置的確定（儀器的精確坐標(biāo)）使用GPS靜態(tài)觀測模式來建立主塔樓頂層的控制測量。每棟塔樓系統(tǒng)由4臺GPS天線或接收機固定安裝在建筑構(gòu)架的最高層。在每一個天線下面放置一個可傾斜的圓棱鏡（或 360度棱鏡）,另外一臺全站儀（TPS）放置在頂層能夠看 到所有GPS點的位置上。GP

6、S加上TPS組成了一套“測量系統(tǒng)”。GPS靜態(tài)模式時需要接受和記錄衛(wèi)星信號一小時左右。與此同時全站儀測量到安置在接收機天線下面的棱鏡的角度與距離（后方交會）。然后全站儀測量用來控制結(jié)構(gòu)框架的施工點（設(shè)置在新的混凝土層上）。觀測完畢后數(shù)據(jù)導(dǎo)入到計算機用來處理。使用彳來卡測量辦公室（LGO）軟件來計算GPS天線位置。全站儀位置的計算根據(jù)最小二乘法進(jìn)行計算。最后轉(zhuǎn)換接收機天線的WGS84坐標(biāo)，將全站儀的坐標(biāo)設(shè)置成重慶市獨立坐標(biāo)系統(tǒng)，并基于此坐標(biāo)系統(tǒng)設(shè)置所有參考控制點的坐標(biāo)。這些步驟將產(chǎn)生測量儀器的坐標(biāo)和參 考控制點的工程坐標(biāo)。使用觀測值（方向與距離）計算的坐標(biāo)可以保證內(nèi)部一致性， 但是必須轉(zhuǎn)換到由G

7、PS天線組成的參考框架內(nèi)。（2）測量R筑物垂直度（中心線偏離垂軸多少）核心筒測量使用NIVEL200雙軸精密傾斜儀來精確確定主塔樓在垂軸方向的偏差。傾斜儀絕對測量范圍為S.2弧度。此角度測量值可以用來計算由于結(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候，它們需要根據(jù)基礎(chǔ)的位置在垂直方向上根據(jù)測量控制點進(jìn)行校正。隨后可得到一系列在x和y方向的傾斜觀測值，傾斜觀測值將用于與其后的的觀測值比較來反應(yīng)主塔樓在垂軸上的角度偏差。傾斜傳感器將通過RS-485用行接口電纜連接到位于測量辦公室的運行彳來卡GeoMos軟件的專用計算機上。連續(xù)的、實時的測量每層結(jié)構(gòu)傾斜值都將記錄下來，傾斜值

8、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。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觀測數(shù)據(jù)將會用于此目的。在不同高度的不同的568幽中國建筑第二工程局有限公司傾斜儀數(shù)據(jù)需進(jìn)行結(jié)構(gòu)傾斜的非線性改正LekaGeoMc Web電子傾斜儀與計算機連接示意圖3.4沉降監(jiān)測沉降觀測技術(shù)要求建筑變形測量的技術(shù)指標(biāo)變形測量等級沉降觀測位移觀測適用范圍觀測點測站局差中誤差（mm）觀測點坐標(biāo)圖差中誤差（mm）一級三 0.15三1.0高精度要求的大型建筑物和科研項目變形觀測二級三 0.50三3.0中等精度要求的建筑物和科研項目變形觀測；重要建筑物主體傾斜觀測、場地滑坡

9、觀測三級三1.5三 10.0低精度要求的建筑物變形觀測；一般建筑物主體傾斜觀測、場地滑坡觀測沉降觀測設(shè)計（1）沉降觀測的方法和頻率根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在被觀測建筑物外墻上選擇堅固穩(wěn)定的地方，根據(jù)設(shè)計的沉降觀測點布置圖埋設(shè)沉降觀測點，與離建筑物5倍基坑深度遠(yuǎn)處便于觀測且堅固穩(wěn)定的點組成閉合水準(zhǔn)路線，以確保觀測結(jié)果的精確度。第一次觀測應(yīng)在觀測點安設(shè)穩(wěn)定后及時進(jìn)行，并和假定的兩個水準(zhǔn)點構(gòu)成閉合水準(zhǔn)路線，每次測量均做往返測 量。以后隨結(jié)構(gòu)升高將臨時觀測點上移并進(jìn)行觀測，直到土 0.000時，再按規(guī)定埋設(shè)永久性觀測點。然后每施 工一層，復(fù)測一次，結(jié)構(gòu)封頂后每月觀測一次，竣工后每季度觀測一次；竣工一年后每半

10、年一次，直至沉降穩(wěn)：;（2日隹點的選擇與布設(shè)要達(dá)到沉降觀測點的沉降變化情況，必須要有一些固定（相對的固定）的點子作為基準(zhǔn)，根據(jù)它們來進(jìn)行 測量，以求得所需要的變化值。基準(zhǔn)點的選擇與控制網(wǎng)的布設(shè)，應(yīng)該全面的考慮、合理的解決作為變形觀測依據(jù)的基準(zhǔn)點的布設(shè)問題。在選定的位置用長約i米的鋼筋深埋，并固定保護(hù)。為了檢查水準(zhǔn)基點本身的高程是否變動， 可將其成組的埋設(shè), 通常每組三點，并形成一個等邊三角形，如下圖所示：569在三角形的中心，與三點等距的地方設(shè)置固定測站，由此測站上可以經(jīng)常觀測三點間的高差，這樣便可判斷出水準(zhǔn)基點的高程有無變化。(3)沉降觀測點的布置根據(jù)規(guī)范要求，沉降觀測點一般布置在建筑物的四

11、角、大轉(zhuǎn)角處及沿外墻每10-15m處或每隔2-3根柱基上 本建筑塔樓沉降觀測點布置在相應(yīng)的柱子上?！癟5”、“T4S”塔樓核心筒觀測點數(shù)為4個、外型鋼-混凝土柱觀測點數(shù)為4個進(jìn)行布置，該塔樓施工到土0.00m層時，將主樓的沉降觀測點轉(zhuǎn)移到首層柱子對應(yīng)位置。如下圖所示：沉降觀測點的做法570中國建筑第二工程局有限公司小20不銹鋼鋼筋硅柱或鋼混柱50300建筑裝飾面層沉降觀測點做法示意圖(5)沉降觀測點的觀測在基礎(chǔ)底板完成之后開始進(jìn)行觀測，以基坑壁引測的高程控制點為依據(jù)對各沉降觀測點進(jìn)行觀測。第一次 連續(xù)觀測兩次取平均值作為其實測高程，地下室施工過程中每完成一層觀測一次，且不得超過一個月；在暫時

12、停工期間20天觀測一次：如遇特殊情況，則根據(jù)情況即使增加觀測次數(shù)：若發(fā)現(xiàn)沉降有異常，根據(jù)情況每日 進(jìn)行觀測。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 0.01mm。4.景觀天橋的監(jiān)測基準(zhǔn)控制網(wǎng)布設(shè)空中連廊桁架撓度變形觀測的主要基準(zhǔn)點應(yīng)盡可能布設(shè)于穩(wěn)定、相互通視且便于觀測之處。根據(jù)現(xiàn)場實際 ttSZ4SSS JZ1-JZ4。但是，若T4sg生不均勻沉降，基準(zhǔn)點相對于變形點的高 照此，在每次撓度變形觀測前,先對基準(zhǔn)點使用GP全球定位系統(tǒng)進(jìn)行精度復(fù)核,以便利用這些基準(zhǔn)點準(zhǔn)確測得各變形點撓度的變形值?；鶞?zhǔn)點采用直徑約1 cm ,長約5 cm的不銹鋼條且頂部刻有十字，埋設(shè)與我們混凝土中，

13、以確保其穩(wěn)固?；鶞?zhǔn)點布置如下圖：571建筑第二工程局有限公司基準(zhǔn)點布置圖撓度觀測點布設(shè)觀測點的布置T2T3s根據(jù)連廊的特點，在連廊主體桁架上布置21個控制點，即T2、T3S T4S T5每棟塔樓上各布三個點, T3ST4s T4ST潞樓之間各設(shè)置3個控制點。如圖1所示：圖1觀測點布置圖觀測點的制作572中國建筑第二工程局有限公司變形觀測點采用自制邊長為14.1cm的正方形鋼板，沿對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(a、b、c)在上下方向的垂直距離為10 cm(見圖2)圖2變形觀測點標(biāo)志圖測量方法采用測量視線與水平視線間的高差的方法測量精度要求根據(jù)建筑

14、物變形測量規(guī)范中要求變形點單程高差觀測中誤差mh = 17 mm基準(zhǔn)控制網(wǎng)測量每次撓度變形觀測前，先對基準(zhǔn)點進(jìn)行GP刎量，再進(jìn)行撓度變形觀測點的觀測。測量步驟如下：A、B兩點為地面固定的首級控制點，已知其三維坐標(biāo)值。C點(四個基準(zhǔn)點)為屋面的被測量點。(3)為提高觀測精度，每次使用三套 GPS衛(wèi)星定位儀，分別架設(shè)在 A、B、C點。(4)根據(jù)觀測采集到的數(shù)據(jù)，用計算機解算出 C點的三維坐標(biāo)值。(5) C點設(shè)計三維坐標(biāo)與實測三維坐標(biāo)值比較，得到 C點定位偏差。(6)根據(jù)GPS的測量偏差，對監(jiān)測點高差進(jìn)行改正。4.3.3 撓度變形觀測的方法首次觀測時，在基準(zhǔn)點上用全站儀的免棱鏡功能測定每一變形觀測點

15、與基準(zhǔn)點之間的高差和水平距離 ，經(jīng) 平差解算出各觀測點的高程和相對于各基準(zhǔn)點的水平距離 ，作為以后每次變形觀測比較的依據(jù)，以后要定期進(jìn) 行檢測。觀測時進(jìn)行兩次連續(xù)觀測，互差小于限差時取其平均值作為最后結(jié)果。鏡姑 剿站圖3撓度變形觀測方法示意圖撓度變形觀測時，在一基準(zhǔn)點上安置全站儀，精確對中，嚴(yán)格整平,在另一基準(zhǔn)點上安置帶有對中桿的三腳 架和反射棱鏡，精確對中和整平。首先觀測測站點(基準(zhǔn)點)到鏡站點i (基準(zhǔn)點)的斜距Si及豎直角ai (見圖 3),可按(1)式計算出鏡站水平視線相對于鏡站點地面標(biāo)志的高差。Ahi = Di tan a i + (1 - K) D2i P(2 R) + b (1)

16、573隨中國建筑第二工程局有限公司(1)式中ai為視線i與水平線之間的豎直角,b為反射鏡高，K為大氣折光系數(shù),R為地球的平均曲 率半徑，Di為測站、鏡站兩點間的水平距離,Di = Si cos a i ,然后，在測站(基準(zhǔn)點)上觀測變形監(jiān)測點j的 豎直角，測定其相對于水平視線的豎直角aj (如圖3所示)。由于其相對于測站點的水平距離 Dj已知，則可計 算出變形點j相對于測站點水平視線的高差為Ahj = Dj tan a j + (1 - K) D2j P(2 R) (2)(2)式中aj為測站點到變形點j的視線與水平線之間的豎直角，其他符號與(1)式含 義相同。此時， 變形點相對于鏡站點的高差為

17、Ahij = Ahj - Ahi = Dj tan a j - Di tan a i + (1 - K) ( D2j - D2i )P(2 R) + b (3)觀測時，在每個測站分別觀測每個變形標(biāo)志(如j)三角形三個頂點的豎直角,計算三角形標(biāo)志三個頂點(a、b、c)相對于測站點水平視線的高差A(yù)hja、A hjb、A hjc和這三個高差的兩兩之差(垂直距離之差)，即A hja - A hjb和A hjb - A hjc ,計算出的目標(biāo)標(biāo)志3個三角形頂點之間實際垂直距離與理論值之差，若 1 mm(!論值事先測定出來)，取其平均值A(chǔ)hj = (Ahja +Ahjb +Ahjc )/3作為觀測點相對于

18、測站點水平視線 的高差。為了保證監(jiān)測精度，對每一個變形點都要在兩個基準(zhǔn)點上進(jìn)行觀測，以便進(jìn)行檢核，在兩側(cè)站上測得同一點的高程差互差 1.4 mm時，取均值為最后結(jié)果。對于撓度變形觀測來說，由于觀測目標(biāo)固定，反射鏡鏡高固定，測站固定，目標(biāo)的撓度變形是上下垂直位移， 所以測站至目標(biāo)的水平距離是不變的。每次觀測時水平距離的變化主要是儀器對中誤差的影響。大氣折光對觀 測點測量高差值的影響，在變形量比較時可以互相抵消。因此，在進(jìn)行變形量比較的每次測量高差計算時,(3) 式的后兩項可以不參加計算，即A hij = A hj - A hi = Dj tan a j - Di tan a i (4) 而某次觀測點j的高程為hj = hi +A hij(5)其撓度變形量為AHj (變形量)=hj (初次)-hj (本次)(6)精度分析變形點j與鏡站點i (基準(zhǔn)點)高差計算公式：Ahij = Ahj - Ahi =Sj sin a j - Si sin a i + b +(1 - K) ( D2j - D2i )P(2 R)對其進(jìn)行全微分得d A hij = sin aj + Sj cos2aj (1 - K)PR d Sj + - sin ai - Si cos2 a i (1 - K)PR d Si + Sj cosaj Pp - (1 -K) S2j co