[12-11 16:59:29] 来源：http://www.tmgc8.com 水利水电 阅读：3943次
充水预压是加固储罐地基通常采用的重要措施，进行储罐基础沉降监测又是监控充水预压效果的最主要依据[1][2]。充水预压加固大型储罐软弱地基的沉降监测，往往因为存在很多难预见的因素，使事先制定的充水方案预期效果与实际发生的效果不一致或相差较多，因此需要依据沉降监测为主的各种实测数据来分析和调整原来方案，不然就难达到预期目的[3][4]。这与一般性的沉降观测主要作为工程质量的检验依据有所不同，大型储罐软弱地基充水预压中的沉降观测，其最终成果也是工程质量的主要检验依据，但其更重要的作用是在充水预压的全过程中作为决定每一步控制行动的重要依据[5]。
然而软土地区储罐充水预压沉降监测有其独特的特点，监测干扰因素很多，因此测量误差常常很大，必须采取的有针对性的有关措施，使储罐基础沉降监测充分发挥其应有的作用。
下面结合作者多年充水预压监测经验，简要介绍分析软土地区大型储罐沉降监测的主要特点、不同常规的工程测量计算方法，以及减小测量误差的针对性措施，为软土地区大型储罐充水预压监测提供参考。
1 软土地区大罐充水预压沉降监测的主要特点
在软土地区建造大型储罐进行充水预压加固的沉降监测，与进行一般性的充水预压沉降观测显然有着不同的条件。
1.1 工程地质条件比较差
软土软土地层一般由滨河相或滨海(湖)相沉积形成，其特点是含水量高、孔隙比大、强度低、土的灵敏度较高，主要分布在沿海经济发达地区，具有力学特性较差，高压缩性、低承载力等特点。在软土地区建造大型储罐，为了满足上部储罐较大外荷载对地基的要求，需要通过充水预压加快地基土排水固结的速度，一般在充水预压过程中储罐基础会产生较大的沉降和不均匀沉降。这是软土地区建造大型储罐不同于一般工程地质条件的主要表现。
1.2 大型储罐直径大总荷载大
大型储罐一是储罐直径大，储罐越大、要求越高。
1.3 储罐基础总沉降量大
如果地基土的压缩深度按一个储罐直径计算，则10×103 m3 储罐压缩土层厚度可达30 m，30 ×103 m3 可达46 m。同时，大型储罐总荷载大，使厚度较大的软弱地基土产生较大的压缩固结，因此表现为储罐基础总的沉降量很大。以往实测的30 ×103 m3 储罐充水满载后的基础沉降较大时可达1.0 ～1.5m。
1.4 储罐基础沉降速率大
对于软弱地基土，储罐基础总沉降量大，经过充水预压，要在较短的时间内完成大部分的沉降，这与一般条件下的固结相比其沉降速率明显加快。比如在一般条件下可能需要5～10 年甚至更长时间完成的压缩固结，在充水预压过程中可能在100 d 左右可使大部分得到完成。沉降速率大表现为储罐基础处于较明显的动态过程中。
1.5 基础的不均匀沉降量较大
一般情况下，储罐基础总沉降量越大，其不均匀沉降差也较大。而控制储罐基础的不均匀沉降差比控制总沉降量显得更为重要，这直接关系到储罐的正常使用。按有关规范30×103 m3 浮顶罐基础最大不均匀沉降差许可达到184 mm(0.004 D ) ，10 ×103 m3 许可达到180 mm(0.006 D ) 。很明显，这与一般建构筑物的不均匀沉降差规定许可值就绝对值来讲大得多了。
1.6 周围地面沉降影响范围大
由于大型储罐直径大，总荷载大，对周围地面产生较大的影响。软土上的单个储罐周围一般有轻微隆起现象，在离罐边0.5~0.9R范围内较明显。大型群体储罐，由于储罐荷载的叠加作用，引起周围场地地面普遍下沉。
1.7 仪器安设的次数多影响测量速度和精度
由于大型储罐直径大，要反映和控制基础沉降就需布置一定数量的测点，比如10×103 m3 储罐环基一圈要布设8～12个观测点，30×103 m3 储罐一般布设12～16个观测点。这样一圈观测点全部观测下来，就要增加仪器安设的次数，若次数过多就会影响测量速度和精度。
1.8 施工给沉降监测有干扰
施工期间设备机具的移动，各种临时障碍物等等都会给沉降监测的正常进行带来较大干扰，同时给观测作业人员带来不安全。
1.9 水准监测基准点和工作基点制作影响www.tmgc8.com
水准监测基准点和工作基点如果不精确或能够变动，将导致测量误差较大甚至很大。
1.10 风的干扰
有风时水准仪中十字光标飘荡不定，导致误差较大。
2 环墙沉降测量计算
2.1 验算环墙沉降是否满足地基变形要求
首先通过原始数据，绘出荷载~时间~沉降速率曲线图（见图1）和301-TK-003罐荷载~时间~沉降曲线图（见图2），然后对照设计文件要求，便知环墙沉降是否满足地基变形要求。
某项目301-TK-003储罐充水预压后，监测结果(见图1和图2)表明：充水恒压期50天时地基固结度达到86%，罐基础沉降很均匀，边缘最终沉降0.64m，与预抬高0.59m相近。放水期间回弹最大值10mm，各阶段相邻点沉降差最大值为31mm，对径方向沉降差最大值99mm。监测计算表明该罐10年后最终沉降量为0.74m，储罐运行期间沉降量为0.10m。表明环墙沉降均满足地基变形要求。该工程已经交付使用1年，未见任何异常。
2.2 固结度的计算
固结度计算是充水预压监测工作中的一个很重要问题，因为当地基固结度达到80%时，大罐可以开始放水，它决定着充水预压处理与监测的工期。通过固结度的计算，可以推算地基的强度增长，从而进行稳定性分析，在这个基础上确定适应地基强度增长的加荷计划。若知道各级荷载下不同时间的固结度，还可以推算各个时期的沉降量。通过沉降观测计算地基固结度常采用以三维固结理论为基础的三点法计算。最终采用的固结度应由环墙沉降测量计算的固结度结合由孔隙水压力监测所得的固结度综合确定。
2.3 由固结度反推最终沉降量及沉降稳定时间
根据固结度定义，从沉降曲线上某一点(t1，s1)算起有：
U(t)=(St-S1)/(S∞-S1)(1)
那么，S∞=S1+(St-S1)/U(t)
当已知某天的土层固结度U(t)为某值时，根据实测沉降数据可求得S∞。由此可以根据给定的固结度反推得到沉降值。
3 减小测量误差的针对性措施
3.1 水准基点埋设
水准基点在储罐基础建造前埋设，水准基点的埋设应符合现行《国家一、二等水准测量规范》的要求。水准基点不宜采用常规的坑式埋设，而应采用：
（1）场区已有刚性桩（如旋挖试桩及其锚桩），将桩顶处理后用混凝土接至露出地面以上10cm，上部埋设长水泥观测钉，周围采用砖砌保护。
（2）采用?覫100mm的钢管打入地下10m，管顶采用混凝土浇筑成500mm×500mm×500mm的承台围护，管口露出承台10cm，管内灌注水泥砂浆，上部埋设长水泥观测钉，承台周围采用砖砌保护。
3.2 观测标点安设
观测标点的埋设应符合现行《国家三、四等水准测量规范》的要求。预埋(或二次浇铸)于环墙顶部。
(1)在环墙基础浇铸结束、混凝土终凝前，将观测标点压入环墙基础预埋位置。若二次浇铸，用冲击钻开孔，灌入M5号水泥砂浆，圆形头用木头保护，锤击木头，将水泥钢钉击入孔内。露头不少于15mm。
(2)观测标点预埋时，在储罐基础中心点，架设经纬仪，按设计角度进行预埋位置测放。
(3)观测标点埋设完成后，标点圆形头涂黄油保护，标点上部加盖铁护盖保护。
(4)观测标点土建及安装完毕后，应进行初始位置与高程的观测，并记录于埋设考证表。
3.3 竖向位移监测网测量
(1)水准基点安设后，立即进行原始标高的测量，观察水准基点的稳定情况。在储罐充水试压前两个月内，连续进行5次测量，证实水准基点在自重作用下并未发生下沉现象，方可正式使用。
(2)竖向位移监测网观测采用几何水准测量法。
(3)外业观测按二等水准测量技术要求，且应符合现行国家标准《国家一、二等水准测量规范》GB12897的规定。竖向位移监测网的精度等级应按变形测量的三等，其主要技术要求应符合现行国家标准《工程测量规范》GB50026的规定。
(4)测量前应对水准仪和水准标尺检验。
(5)竖向位移监测网外业结束，应经严密平差求出平差值，并进行精度评定。www.tmgc8.com
(6)竖向位移监测网应定期进行复测，复测计算后，应进行网的稳定性分析。复测后两次平差值的较差应符合下式要求：
式中
△ — 两次平差值较差；
u — 单位权中误差；
Q — 权系数。
(7)充水前和充水初期一个月测一次以后应根据复测结果与网稳定性分析结果来调整，复测周期一般每月一次。
3.4 储罐基础边缘竖向位移观测
(1)竖向位移观测采用几何水准测量法。
(2)竖向位移观测精度满足变形测量的三等要求，其主要技术指标应符合符合现行国家标准《工程测量规范》GB50026的规定。
(3)测量前应对水准仪和水准标尺检验。
(4)竖向位移观测点测量应采用高精密水准仪及锢钢水准尺进行，水准仪的i角应小于10s，且应定期进行检定。
(5)竖向位移观测点测量应采用闭合水准路线，每站可测多个观测点，环线闭合差应小于+0.6 mm， ( n为测站数)，视线长度宜小于30m，视线应高出地面0.3m。
(6)竖向位移观测点布置好后应及时测取初值。
(7)作业人员、测量仪器、观测线路、和观测时间应固定。
3.5 环基上下埋设双排观测点
在环基上下埋设双排观测点的措施，这样充水起始阶段使用下排观测点，待下排观测点下沉或埋入地面以下后就可使用上一排观测点，另外一旦哪一个观测点发生碰撞移位或损坏，上下排可相互补救，保证资料的完整精确。
3.6 网点布设措施
(1) 在罐体周围不设置工作基点，只设置认为是变化点的测站转点；(2) 在罐区影响范围之外建立固定水准点，每次作单一闭合环测设，这样即使此固定水准点假设也有沉降，也不会影响每个储罐基础不均匀沉降的数值；(3) 采用认为无固定点秩亏水准网平差(其条件公式为VTV = min ， XTX = min) ，以根本消除因水准点自身沉降对数据带来的影响。
