3.4 建筑物的沉降观测与地基允许变形值
3.4.1 建筑物的沉降观测
为了及时发现建筑物变形并防止有害变形的扩大,对于重要的、新型的、体形复杂的建筑物,或使用上对不均匀沉降有严格限制的建筑物,在施工过程中,以及使用过程中需要进行沉降观测。根据沉降观测的资料,可以预估最终沉降量,判断不均匀沉降的发展趋势,以便控制施工速度或采取相应的加固处理措施。
《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)规定,以下建筑物应在施工期间及使用期间进行沉降观测。
(1)地基基础设计等级为甲级的建筑物。
(2)软弱地基上的设计等级为乙级的建筑物。
(3)加层、扩建建筑物。
(4)受邻近深基坑开挖施工影响或受场地地下水等环境因素变化影响的建筑物。
(5)处理地基上的建筑物。
(6)采用新型基础或新型结构的建筑物。
1.沉降观测点的布置
沉降观测首先要设置好水准基点,其位置必须稳定、可靠,妥善保护。埋设地点宜靠近观测对象,但必须在建筑物所产生的压力影响范围以外。在一个观测区内,水准基点不应少于3个,埋置深度应与建筑物基础的埋深相适应。其次应根据建筑物的平面形状,结构特点和工程地质条件综合考虑布置观测点,一般设置在建筑物四周的角点、转角处、纵横墙的中点、沉降缝和新老建筑物连接处的两侧,或地质条件有明显变化的地方(具体位置由设计人员确定),数量不宜少于6点。观测点的间距一般为8~12m。
2.沉降观测的技术要求
沉降观测采用精密水准仪测量,观测的精度为0.01mm。沉降观测应从浇捣基础后立即开始,民用建筑每增高一层观测一次,工业建筑应在不同荷载阶段分别进行观测,施工期间的观测不应少于4次。建筑物竣工后应逐渐加大观测时间间隔,第一年不少于3~5次,第二年不少于2次,以后每年1次,直到下沉稳定为止。稳定标准为半年的沉降量不超过2mm。在正常情况下,沉降速率应逐渐减慢,如沉降速率减少到0.05mm/d以下时,可认为沉降趋于稳定,这种沉降称为减速沉降。如出现等速沉降,就有导致地基丧失稳定的危险。当出现加速沉降时,表示地基已丧失稳定,应及时采取措施,防止发生工程事故。
3.沉降观测资料的整理
沉降观测的测量数据,应在每次观测后立即进行整理,计算观测点高程的变化和每个观测点在观测间隔时间内的沉降增量以及累计沉降量。同时应绘制各种图件,包括每个观测点的沉降—时间变化过程曲线,建筑物沉降展开图和建筑物的倾斜及沉降差的时间过程曲线。根据这些图件可以分析判断建筑物的变形状况及其变化发展趋势。
3.4.2 地基允许变形值
1.地基变形分类
不同类型的建筑物,对地基变形的适应性是不同的。因此,应用前述公式验算地基变形时,要考虑不同建筑物采用不同的地基变形特征来进行比较与控制。
《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)将地基变形依其特征分为以下4种。
(1)沉降量:指单独基础中心的沉降值(图3.14)。
对于单层排架结构柱基和高耸结构基础须计算沉降量,并使其小于允许沉降值。
(2)沉降差:指两相邻单独基础沉降量之差(图3.15)。
图3.14 基础沉降量
图3.15 基础沉降差
对于建筑物地基不均匀,有相邻荷载影响和荷载差异较大的框架结构、单层排架结构,需验算基础沉降差,并把它控制在允许值以内。
(3)倾斜:指单独基础在倾斜方向上两端点的沉降差与其距离之比(图3.16)。
当地基不均匀或有相邻荷载影响的多层和高层建筑基础及高耸结构基础,须验算基础的倾斜。
(4)局部倾斜:指砌体承重结构沿纵墙6~10m内基础两点的沉降差与其距离之比(图3.17)。
图3.16 基础倾斜
图3.17 墙身局部倾斜
根据调查分析,砌体结构墙身开裂,大多数情况下都是由于墙身局部倾斜超过允许值所致。所以,当地基不均匀、荷载差异较大、建筑体型复杂时,就需要验算墙身的倾斜。2.地基变形允许值
一般建筑物的地基允许变形值可按表3.8的规定采用。表中数值是根据大量常见建筑物系统沉降观测资料统计分析得出的。对于表中未包括的其他建筑物的地基允许变形值,可根据上部结构对地基变形的适应性和使用上的要求确定。
表3.8 建筑物的地基变形允许值
注 1.本表数值为建筑物地基实际最终变形允许值。
2.有括号者仅适用于中压缩性土。
3.l为相邻柱基的中心距离,mm;Hg为自室外地面起算的建筑物高度,m。