用于建筑物纠偏的沉降监测系统技术方案

本发明专利技术提出一种用于建筑物纠偏的沉降监测系统。所述系统包括高程量存储单元、倾斜方向判断单元、曲线方程组求解单元、沉降量模拟预测单元、沉降量模拟预测单元、纠偏措施确定单元以及纠偏结果反馈单元。曲线方程组求解单元基于第一方向外墙侧上和所述第二方向外墙侧上各自的至少两个监测点的不同时间节点测定的高程量以及在预先选定的初始时间节点测定的基准参考点的高程量，求解出曲线方程组的待定常数；沉降量模拟预测单元基于待定常数建立沉降量模拟函数关系式预测未来不同时间节点的所述建筑物的沉降量；纠偏措施确定单元基于所述沉降量以及所述建筑物的倾斜方向，确定未来不同时间节点对应的纠偏措施，对所述建筑物进行纠偏。

【技术实现步骤摘要】
用于建筑物纠偏的沉降监测系统
本专利技术属于土木施工监控
，尤其涉及一种用于建筑物纠偏的沉降监测系统。
技术介绍
随着社会的发展，大型建筑物、高层建筑物在不断兴建。施工过程中随着基坑的开挖,基坑周围的建筑物会受到不同程度的变形等影响。为保证基坑周围已有的建筑物及拟建建筑物的安全,必须进行必要的变形观测。高层建筑在施工及使用过程中由于建筑形式复杂、建筑物地基与基础设计不合理、相邻建筑物的施工扰动或者使用不当等原因，造成较为严重的地基附加应力不均匀分布，从而导致建筑物的倾斜或者地基不均匀沉降。这对上部结构安全与使用功能带来较大影响，其中表现在竖向构件上，主要为墙体的倾斜与开裂，在水平构件上，楼板因建筑物倾斜产生结构性裂缝，使人们对建筑物的感官度与舒适度都带来显著差异。对倾斜程度较大的建筑不仅影响其正常使用，更有可能产生倒塌破坏，带来巨大的经济损失与人员伤亡，这逐渐引起了国内专家学者的广泛关注。即使在施工过程中，为保证建筑物的正常使用寿命和建筑物的安全性,并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数,建筑物沉降监测也十分重要。建筑物的纠倾工程是一种特殊的工程技术,而纠偏工程中的沉降观测就更加重要了,通过观测结果确定纠偏施工的方法,施工节奏和施工速度等,在施工中起到非常重要的作用。申请号为CN202010101171.9的中国专利技术专利申请提出一种建筑物纠倾促沉装置及施工方法，包括建筑物基础、锚索，建筑物基础上钻有钻孔，且钻孔依次穿过位于建筑物基础底部的地基内的砂卵石层及基岩层；锚索的一端插入在钻孔内，并用水泥浆固定，另一端位于建筑物基础外，并用工作锚张拉锁定；该技术方案不用在建筑物基础上及地基中开挖竖井，因此对基础损伤最小、对地基干扰最少；施工不用在狭小的空间操作，安全风险低，操作简单；同时钻孔既可用锚索孔，亦可用用冲水纠偏孔，锚索在纠倾过程中，既能起到加压的作用，在纠倾完成之后，又可起到防复倾加固的作用，一物多用，工期较短，节省费用约30％。申请号为CN201910894692.1的中国专利技术专利申请提出一种复合地基建筑物褥垫层取土迫降纠倾方法，在建筑物沉降值相对较小区域的基础上钻竖向孔，竖向孔穿过褥垫层至设定深度，对褥垫层所对应的竖向孔孔壁部分进行射流扰动，竖向孔外周的褥垫层部分发生松散塌落，使其承载能力被削弱，褥垫层的土颗粒落入竖向孔，取出落入竖向孔的褥垫层土颗粒，褥垫层的承载能力被削弱迫使建筑物向沉降较小的区域回倾，建筑物倾斜度满足要求后，对竖向孔及褥垫层的间隙进行注浆封填，本专利技术的纠倾方法可靠有效、简单易行、工期短，施工成本低。然而，建筑物准确纠倾的一个重要前提是判断对应的倾斜方向后得到准确的观测数据，然后能够提前预知纠倾措施。就常见的掏土纠倾（又称取土迫降纠倾）方法来说，如何保证取不同的时间节点以及时间区段的取土量准确性，决定了纠偏工程能够顺利达标。现有技术中，仅凭经验现场逐步试探，即降低了效率，也很难保证安全。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种用于建筑物纠偏的沉降监测系统。所述系统包括高程量存储单元、倾斜方向判断单元、曲线方程组求解单元、沉降量模拟预测单元、沉降量模拟预测单元、纠偏措施确定单元以及纠偏结果反馈单元。曲线方程组求解单元基于第一方向外墙侧上和所述第二方向外墙侧上各自的至少两个监测点的不同时间节点测定的高程量以及在预先选定的初始时间节点测定的基准参考点的高程量，求解出曲线方程组的待定常数；沉降量模拟预测单元基于待定常数建立沉降量模拟函数关系式预测未来不同时间节点的所述建筑物的沉降量；纠偏措施确定单元基于所述沉降量以及所述建筑物的倾斜方向，确定未来不同时间节点对应的纠偏措施，对所述建筑物进行纠偏。具体来说，在本专利技术的第一个方面，一种用于建筑物纠偏的沉降监测系统，所述沉降监测系统包括至少两个经纬仪；所述两个经纬仪在同一时间节点被校准为一致；更具体的，在结构上，所述沉降监测系统包括还包括：设置于所述建筑物至少第一方向外墙侧和第二方向外墙侧的多个监测点；高程量存储单元，所述高程量存储单元用于分类存储在所述第一方向外墙侧上和所述第二方向外墙侧上各自的至少两个监测点的不同时间节点测定的高程量；倾斜方向判断单元，所述倾斜方向判断单元，基于所述在所述第一方向外墙侧上和所述第二方向外墙侧上各自的至少两个监测点的不同时间节点测定的高程量，判断所述建筑物的倾斜方向；曲线方程组求解单元，所述曲线方程组求解单元基于所述第一方向外墙侧上和所述第二方向外墙侧上各自的至少两个监测点的不同时间节点测定的高程量以及在预先选定的初始时间节点测定的基准参考点的高程量，求解出曲线方程组的待定常数；沉降量模拟预测单元，所述沉降量模拟预测单元基于所述求解出的曲线方程组的待定常数，建立沉降量模拟函数关系式，并基于所述沉降量模拟函数关系式，预测未来不同时间节点的所述建筑物的沉降量；纠偏措施确定单元，所述纠偏措施确定单元，基于所述未来不同时间节点的所述建筑物的沉降量以及所述建筑物的倾斜方向，确定所述未来不同时间节点对应的纠偏措施，对所述建筑物进行纠偏。本专利技术的上述系统可以通过计算机系统实现，通过计算机指令或者程序自动化执行，其中，在所述第一方向外墙侧上包括第一监测点A1和第二监测点A2；在所述第二方向外墙侧上包括第三监测点A3和第四监测点A4；在初始时间节点处，测定选定的基准参考点的高程量；在第一时间节点处，通过经纬仪测量所述第一监测点A1和第二监测点A2的高程量和；在第二时间节点处，通过所述经纬仪测量所述第三监测点A3和第四监测点A4的高程量和；基于所述高程量和，判断所述建筑物的倾斜方向；基于所述高程量以及所述时间节点的值，建立所述高程量与所述时间节点的函数关系式；基于所述函数关系式，预测至少未来两个时间节点的所述建筑物的沉降量；基于所述倾斜方向与所述沉降量，对所述建筑物进行纠偏。更进一步的，基于所述倾斜方向与所述沉降量，对所述建筑物进行纠偏，具体包括：在所述第二方向或者第一方向中不同于所述倾斜方向的地基部位，采用掏土纠倾法对所述建筑物进行纠偏。所述沉降监测系统还包括：纠偏结果反馈单元，所述纠偏结果反馈单元用于在所述纠偏措施确定单元对所述建筑物进行纠偏之后，反馈纠偏结果给所述高程量存储单元。在本专利技术的第二个方面，还提供一种对建筑物进行纠偏的方法，所述方法包括如下步骤S1-S7，各个步骤具体执行如下：S1：在初始时间节点处，测定选定的基准参考点的高程量；S2：在第一时间节点处，通过两个在同一时间节点被校准为一致的经纬仪，同时测量所述建筑物在第一方向外墙侧的设置的第一监测点A1和第二监测点A2的高程量；S3：在第二时间节点处，通过所述两个在同一时间节点被校准为一致的经纬仪测量所述建筑物在第二方向外墙侧的设置的第三监测点A3和第四监测点A4的高程量；S4：基于所述高程量，判断所述建筑物的倾斜方向；...

【技术保护点】
1.一种用于建筑物纠偏的沉降监测系统，所述沉降监测系统包括至少两个经纬仪，所述两个经纬仪在同一时间节点被校准为一致，其特征在于：所述沉降监测系统还包括：/n设置于所述建筑物至少第一方向外墙侧和第二方向外墙侧的多个监测点；/n高程量存储单元，所述高程量存储单元用于分类存储在所述第一方向外墙侧上和所述第二方向外墙侧上各自的至少两个监测点的不同时间节点测定的高程量；/n倾斜方向判断单元，所述倾斜方向判断单元，基于所述在所述第一方向外墙侧上和所述第二方向外墙侧上各自的至少两个监测点的不同时间节点测定的高程量，判断所述建筑物的倾斜方向；/n曲线方程组求解单元，所述曲线方程组求解单元基于所述第一方向外墙侧上和所述第二方向外墙侧上各自的至少两个监测点的不同时间节点测定的高程量以及在预先选定的初始时间节点测定的基准参考点的高程量，求解出曲线方程组的待定常数；/n沉降量模拟预测单元，所述沉降量模拟预测单元基于所述求解出的曲线方程组的待定常数，建立沉降量模拟函数关系式，并基于所述沉降量模拟函数关系式，预测未来不同时间节点的所述建筑物的沉降量；/n纠偏措施确定单元，所述纠偏措施确定单元，基于所述未来不同时间节点的所述建筑物的沉降量以及所述建筑物的倾斜方向，确定所述未来不同时间节点对应的纠偏措施，对所述建筑物进行纠偏。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于建筑物纠偏的沉降监测系统，所述沉降监测系统包括至少两个经纬仪，所述两个经纬仪在同一时间节点被校准为一致，其特征在于：所述沉降监测系统还包括：
设置于所述建筑物至少第一方向外墙侧和第二方向外墙侧的多个监测点；
高程量存储单元，所述高程量存储单元用于分类存储在所述第一方向外墙侧上和所述第二方向外墙侧上各自的至少两个监测点的不同时间节点测定的高程量；
倾斜方向判断单元，所述倾斜方向判断单元，基于所述在所述第一方向外墙侧上和所述第二方向外墙侧上各自的至少两个监测点的不同时间节点测定的高程量，判断所述建筑物的倾斜方向；
曲线方程组求解单元，所述曲线方程组求解单元基于所述第一方向外墙侧上和所述第二方向外墙侧上各自的至少两个监测点的不同时间节点测定的高程量以及在预先选定的初始时间节点测定的基准参考点的高程量，求解出曲线方程组的待定常数；
沉降量模拟预测单元，所述沉降量模拟预测单元基于所述求解出的曲线方程组的待定常数，建立沉降量模拟函数关系式，并基于所述沉降量模拟函数关系式，预测未来不同时间节点的所述建筑物的沉降量；
纠偏措施确定单元，所述纠偏措施确定单元，基于所述未来不同时间节点的所述建筑物的沉降量以及所述建筑物的倾斜方向，确定所述未来不同时间节点对应的纠偏措施，对所述建筑物进行纠偏。


2.如权利要求1所述的一种用于建筑物纠偏的沉降监测系统，其特征在于：
在所述第一方向外墙侧上包括第一监测点A1和第二监测点A2；
在所述第二方向外墙侧上包括第三监测点A3和第四监测点A4；
在初始时间节点处，测定选定的基准参考点的高程量；
在第一时间节点处，通过经纬仪测量所述第一监测点A1和第二监测点A2的高程量；
在第二时间节点处，通过所述经纬仪测量所述第三监测点A3和第四监测点A4的高程量；
基于所述高程量，判断所述建筑物的倾斜方向；
基于所述高程量以及所述时间节点的值，建立所述高程量与所述时间节点的函数关系式；
基于所述函数关系式，预测至少未来两个时间节点的所述建筑物的沉降量；
基于所述倾斜方向与所述沉降量，对所述建筑物进行纠偏。


3.如权利要求2所述的一种用于建筑物纠偏的沉降监测系统，其特征在于：
基于所述高程量以及所述时间节点的值，建立所述高程量与所述时间节点的函数关系式，具体包括：
将所述高程量以及所述时间节点的值代入如下曲线方程组：



求解出常数a和b后，得出如下函数关系式（1）：

；
其中，
将未来时间节点代入所述函数关系式（1）中，即可得出时间节点处所述建筑物的沉降量。


4.如权利要求2所述的一种用于建筑物纠偏的沉降监测系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋梦，张怀，钟雯清，王鹤，高飞，董建华，丁海友，康秋静，
申请(专利权)人：北京大成国测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11