钢筋混凝土水池沉降监测及数据分析

2015-06-28杨兆敬朱小宁

城市勘测 2015年1期

杨兆敬，朱小宁

(中石化中原建设工程有限公司，河南濮阳 457001)

1 引言

随着我国社会的快速发展和国民经济水平的提高，人们的环保意识也在不断增强，市政污水处理池和工业企业的大型储水池的建设也变得频繁起来。为了保证水池使用过程中的基本功能和结构安全，在水池结构混凝土已达到设计强度等级后进行蓄水试验是十分必要的。然而，由于水池基底地质状况和池体结构自身及试验用水的重力作用，在蓄水试验过程中必然出现不同程度的沉降现象，特别是位于填挖交界区域的大型钢筋混凝土水池，其出现大面积不均匀沉降的可能性更大，如不及时发现并采取切实有效的处理措施，将会发生安全生产事故和重大经济损失。

2 工程概况

普光气田天然气净化厂循环水应急池位于普光气田天然气净化厂一台地的填挖交界区域，地质状况复杂。水池平面尺寸110 m×50 m，深6 m(泵区深6.5 m)，设计有效容积30 000 m3，主要用于厂内紧急情况下循环水的应急排放。池体结构为钢筋混凝土，设有一纵五横6 条沉降缝，池体混凝土强度等级为C30、抗渗等级为S6，基础采用C15 毛石混凝土换填，换填深度为3 m。

3 沉降监测网的布设与施测

3.1 沉降监测网的布设

为了保证水池蓄水试验过程中，池体沉降监测的顺利进行，需在水池周边布设一个独立沉降监测网。沉降监测网布设过程中，考虑到新建沉降监测网基准点自身稳固需要一定的时间跨度和本地区常年多雨的气候条件限制，在沉降监测网基准点布设时不再重新埋设基准点，而是利用距离水池100 m以外的3 个厂内原有的、且经过施工期间多次观测精度可靠的控制点作为本工程水池沉降观测的基准点［1］。

为便于后期对池体进行沉降监测和能够反映出池体的准确沉降情况，沉降观测点设在最能反映池体沉降的沉降缝两侧及转角处［2］。在池底板混凝土浇筑时预先埋设沉降监测点，沉降监测点埋设位置为距池壁外侧约50 cm的底板上，沉降监测点分布原则为每条沉降缝两侧及转角处各埋设1 个，共计28 个。监测点点位分布如图1 所示。

图1 监测点点位分布图

3.2 仪器选择与施测

为了保证水池沉降观测数据的准确有效，为水池蓄水试验过程中池体结构安全提供参考依据以及为3个基准点赋予新的独立高程数值。蓄水试验前使用苏州一光EL302A 电子水准仪对沉降监测网内的3 个基准点，分别按照闭合水准路线和附合水准路线进行多次二等水准测量，其偶然中误差M△和全中误差MW均小于0.8 mm，完全符合二等水准测量的精度要求。

EL302A 电子水准仪主要技术参数［3］表1

4 沉降监测

4.1 确定观测次数

为了取得水池沉降监测的参照数据，水池充水前应进行一次与沉降监测精度(二等)相同的水准测量，以测得的各监测点高程数据为基准，计算蓄水试验期间各监测点的沉降量。同时，为了保证水池蓄水试验过程中池体结构安全，避免因水池充水速度过快导致池体失稳垮塌，水池蓄水试验过程中应缓慢充水。每2 m高度或每次充水观测一次，发生不均匀沉降时应停止充水，并增加观测次数，直至稳定后再继续充水;水池蓄水达到设计高度后，观测一次，24 h后观测一次，连续观测3 d，以后每15 d观测一次，直至沉降稳定;放水前后再各观测一次［4］。

4.2 沉降监测

本工程沉降监测的测量仪器使用苏州一光EL302A 电子水准仪。测量时除了转角点外，均采用间视法进行观测。但是，最长视线长度不得大于50 m，最短视线长度不得小于3 m，最低视线高度不得低于0.6 m［5］;观测读数应精确到0.01 mm，从而达到保证测量精度的目的，以保证沉降监测数据的有效性。

5 数据分析

5.1 数据处理数学模型

为了保证沉降监测数据计算的准确无误，在数据计算时利用Excel 表格进行［6］。同时，为了充分体现各监测点的沉降变化和不均匀沉降程度，首先用充水后的每次观测的各监测点的高程与蓄水试验前测得的相应点的高程进行计算比较，以取得各监测点的沉降量。计算公式如下:

式中:Si前为蓄水试验前测得的点i 的高程;Si后为充水后的每次观测的点i 的高程，Si为点i 充水以后相对蓄水试验前的沉降量。

沉降速度计算可参照相关规范和公式，由于本工程水池的沉降在第3 次充水后的第3 天(3月27日)后已基本稳定，所以这里不再赘述该水池的沉降速度计算和数据处理等。

5.2 数据处理结果与分析

根据每次观测的各监测点的高程，通过以上数学模型可以计算得出:各监测点的沉降量，如表2 所示。

各监测点沉降量(单位/mm) 表2

续表2

若在沉降监测中发现建筑物有较大不均匀沉降时，需根据沉降量计算基础的倾斜度。因本工程沉降监测过程中未发现较大不均匀沉降现象，这里不再赘述。其计算方法可参照《建筑变形测量规范》(JGJ 8－2007)中有关沉降观测的内容。

通过表2 中的相关数据可以清晰看出，在蓄水试验过程中各监测点均有不同程度的沉降，试验前期沉降量较大，随着试验的进行逐渐减小、趋于稳定，虽然沉降量的大小各异，但基本趋于均匀;总体来看，位于填方区的东南方向的沉降量大于位于挖方区的西北区域，但未出现较大的不均匀沉降现象;某些测点略有回升，也可能是由于测量过程中的误差造成的。另外，在蓄水试验完成水池内试验用水全部排出后，各监测点均出现了一定程度的回升现象，其可能是因为水池基底土体受到的荷载卸载后，在基底应力场平衡的影响下，基底出现了回弹现象所致。