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300T/ 30M倒锥壳水塔垂直位移监测初报

300T/ 30M倒锥壳水塔垂直位移监测初报

0 引 言
丽水职业技术学院300T/30M倒锥壳水塔(以下简称水塔) 位于23 幢学生公寓西侧, 设计图纸套用94S 844(四)标准图集,水塔自然基础深度5. 2 m ( ±0. 000以下6. 2 m) ,基坑换填C10砼,支筒高31 m,水箱高7. 8 m,主体高度37. 5 m,筒身外径2. 4 m,锥壳最大直径12. 66 m
(自重100 t) ,钢筋筒结构,设计蓄水量300 t,建筑结构安全二级,设计使用年限50年。支筒采用滑升模板施工,水箱就地制作,液压提升吊装,于2003 年3 月竣工并投入使用。
为了及时掌握水塔的沉降、倾斜(差异沉降法)情况,确保周边建(构)筑物和师生安全,同时满足专业教学需要,应对其进行变形监测。

1 垂直位移监测方案设计
1. 1  基准点、工作基点及变形观测点的布设校园内原土层厚,建基岩标困难,故基准点选用稳定的旧建筑物墙上水准点,具体为7幢综合楼( 1998年建、砼5)的东北角ZH02点, 8幢图书馆( 1980年代建、混4)东北角TS01点,共2点,离水塔直线距离约180 m。工作基点选用21幢(2000年建、砼5)的东南角NS01点、西南角NS03点,共2点,距水塔约50 m。
变形观测点设在水塔筒身东、北、西、南4个方向上,标高0. 1 m,编号为STE、STN、STW、STS。由《工程测量规范GB 50026 - 2007》(以下简称规范)知,三等变形监测视线长度不得超过50 m,为形成固定观测路线,用皮尺量距,在路面合适位置打入水泥钉或刻
石,作为转点和仪器安置点的标志。各点位置以及水塔垂直位移监测水准路线如图1所示。
1. 2  观测周期与观测期限
因倒锥壳水塔变形观测点在水箱吊装完成后安置,故垂直位移监测(含差异沉降法倾斜观测)一般在水箱吊装后进行。通常蓄水前观测一次,蓄水后,每月或每季度观测一次,稳定后,可半年或一年观测一次。考虑到水塔已建成多年,观测周期定为一年一次。另顾及基准点、工作基点均为墙上水准点,基准网、监测网宜采用相同观测周期。通常当最后的三个较长监测周期的变形量小于观测精度时,可视监测体为稳定状态,顾及学生实训需要和工程实际,本水塔观测期限定为长期。300T/ 30M倒锥壳水塔垂直位移监测初报
1. 3  观测精度的确定
水塔主体高度H = 37. 5 m,筒身外径d = 2. 4 m,南北

(或东西)沉降观测点间距l = 2. 45 m,根据《规范》、《高耸结构设计规范GB 50135 - 2006》、《建筑变形测量规范JGJ8 - 2007》可知:20 m Δs允= l ×i允= 2. 45 ×0. 006 ×1 000 = 14. 7 mm
同时注意到此变形量引起的水塔中心垂直偏差是施工允许偏差(1. 5H /1000)的4倍。变形监测的精度指标值,对于相对沉降(沉降差)的
监测应取允许变形量的1 /20,据此推得水塔基础沉降差
的观测精度mΔs为:mΔs =Δs允/20 = 0. 74 mm
基础沉降差Δs是相邻变形观测点沉降量s的差数,也是相邻点两期高差h邻的差数,故相邻变形观测点的高差中误差mh邻与沉降量s的测定中误差ms相等,均为:mh邻= ms = mΔs / 2 = 0. 74 / 2 = 0. 52 mm ≥ 0. 50 mm
对照《规范》变形监测的等级划分及精度要求,及其相关说明:垂直位移观测,可根据需要按变形观测点的高程中误差或相邻变形观测点的高差中误差,确定监测精度等级。本工程垂直位移监测应采用三等,可用DS1 水准仪观测。

1. 4  预警值的确定
变形量预警值通常取允许变形量的75% ,本工程基础沉降差的预警值为:预警值=Δs允×75% = 14. 7 mm ×75% = 11. 03 mm最终取10 mm作为本工程的预警值。当不均匀累积沉降量达到或接近预警值,或变形量出现异常时,应及时向学院相关部门反映,并采取必要的措施。
1. 5  观测仪器与检验
本项目观测仪器采用拓普康DL - 102C电子水准仪,配铟瓦条形码水准尺;观测前对仪器进行检验, i角≤15″。
2 水准观测
2. 1  基准网观测
基准网观测路线:基准点ZH02经转点TP1~5 到工作基点NS 01; NS 01经TP6~8到另一工作基点NS 03;NS 03再经转点TP9~13到基准点TS01,最后经TP14~16回到基准点ZH02,构成闭合水准路线,各测段测站数均为偶数站,全线20站。基准网按《规范》规定之三等精度监测,技术指标严格按《规范》执行, 0期需两次独立观测。全线闭合差为- 0. 03 mm,小于允许闭合差2. 68 mm( = 0. 6 20) 。
2. 2  监测网观测
监测网观测路线:工作基点NS 01经转点TP17到变形观测点STE;过STN、STW、STS 3点,经固定转点TP18和NS 04到达另一工作基点NS 03,构成附合水准路线,全线8站;为使筒身4个变形观测点自身构成环线, STE与STS点间也进行高差观测。监测网观测同基准网。附合路线闭合差为+ 0. 34 mm, 小于允许闭合差1. 70 mm ( = 0. 6 8) ;闭合路线闭合差为- 0. 06 mm, 小于允许闭合差1. 20 mm ( = 0. 6 4) 。
2. 3  注意事项
水塔各期变形监测应遵守观测仪器、观测人员、观测路线、观测条件“四固定”原则,另外,注意水泵停止工作后方可观测,以免机器震动影响观测精度。
3 数据处理
本项目数据处理采用清华3维NASEW95平差软件,

观测数据以站水准方式录入,经选择平差,结果如下:
基准网基本观测量(每站高差)中误差,平差前先验值为0. 300 mm,平差后为0. 007 mm;最弱点NS 03的高程中误差0. 02 mm;最大点间距误差0. 01 mm,远小于三等基准网对相邻基准点高差中误差的要求( ±1 mm) ,高差、高程成果合格,如表1所示。监测网基本观测量(每站高差)中误差平差前先验值为0. 300 mm,平差后为0. 098 mm;最弱点STW的高程中误差0. 14 mm,远小于三等垂直位移监测网对变形观测点高程中误差的要求( ±1 mm) ;最大点间距误差0. 11 mm(NS 01—STE) ,远小于三等垂直位移监测网对相邻变形观测点高差中误差的要求( ±0. 5 mm) 。高差、高程成果合格,如表2所示。

4 结束语
本项目结合工程测量实训场的建设,以300T/30M倒锥壳水塔为监测对象,于2008年年底完成0期垂直位移监测,主要成果有:
1)完成垂直位移监测基准网、监测网布设;
2)确定了观测周期、观测期限、精度等级、预警值;
3)实施了0期水准观测,资料经清华3维NASEW95
数据处理,结果表明相邻基准点高差中误差、相邻变形观测点高差中误差、变形观测点高程中误差均符合规范要求,提供了高差、高程成果,为后期观测数据的处理和分析奠定了基础。
本文结合实例,对倒锥壳水塔垂直位移监测方案设计、实施、数据处理方法等方面作了有益探讨,对同类工程有一定参考价值。

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