绿色建筑桩基施工沉降变形监测研究

[摘要]为降低建筑工程沉降变形的监测误差，形成可靠的监测结构，营造稳定、安全的施工环境，结合轮廓线跟踪技术，构建绿色建筑工程桩基施工沉降变形监测方法。通过布设沉降变形监测点，设定桩基轮廓监测频率，以此为基础，构建轮廓线跟踪边缘监测模型，获取监测结果，并采用纵向轮廓修正监测误差，从而实现沉降变形监测。最终测试结果表明：与传统对称沉降变形监测小组、传统压缩观测沉降变形监测小组相对比，文章所设计的轮廓线跟踪沉降变形监测小组最终得出的监测误差均控制在1.2以下，表明这一监测方法的效果更佳，精准度高，误差小，具有实际的应用价值。

[关键词]轮廓线跟踪;绿色建筑;工程设计;施工沉降;变形监测;监测方法

【资料图】

在可持续发展社会目标的引导之下，绿色建筑的数量逐年增加，对于传统工程建筑及环节也会产生一定的影响[1]。通常情况下，在实际的工程建设过程中，大多数施工人员会更加注重对桩基承载力的控制，以最大程度避免施工沉降、变形等一系列的问题，但是由于绿色建筑的施工结构与模型较为新颖，传统通行的施工处理方法并不适用，这导致部分工程出现建筑缺陷，无法继续推进，形成阻碍。因此，应结合轮廓线跟踪技术，构建更具灵活性的施工桩基沉降变形监测方法[2]。轮廓线跟踪技术主要指特定的跟踪处理模式，当设备识别到图像以及影像目标时会对其作出边缘定位处理，也可以称之为轮廓跟踪处理[3]。依据边缘点的变动情况，来确定对应的边界，结合跟踪范围的变动，获取具体监测数值、信息，完成4连通或者8连通区域的轮廓跟踪监测处理[4]。文章结合该项技术，构建施工沉降变形监测方法，在复杂的环境下，测定实际的施工变形或者沉降状态，降低施工事故的发生概率，在完成桩基施工之后，加强对工程的控制程度，采取多项措施实现变形或者沉降等问题的处理，尽量减少附加应力的增加，为后续的施工建筑奠定基础条件[5]。

1绿色建筑工程桩基施工沉降变形监测方法

1.1沉降变形监测点布设

通常情况下，为提升绿色建筑施工的整体质量以及效果，会选择部分区域设置一定数量的加测节点，意在获取相应位置建筑的数值信息，为后续的施工建设提供理论依据[6]。针对绿色建筑工程的施工需求，首先需要划定对应的监测区域，可以先计算出单元监测距离，具体如公式（1）所示。H=（0.5k-i=1Σb2i×β1）+β2（1）公式（1）中：H表示单元监测距离，k表示观测范围，i表示观测标记次数，b表示误差深度，β1表示预设节点数量，β2表示实测节点数量。通过上述计算，最终可以得出实际的单元监测距离。根据其划定的具体监测范围，明确工程建设的模糊沉降位置，采用精密水准观测法以及定向沉降监测法标记出桩基的具体下沉点，呈两两对称布置的状态[7]。此时，需要在桩基的边缘处钻孔，标记位置处埋设对应数量的Ф25型号的钢筋，使用高强度的混凝土进行加固的同时，将监测装置依据所布设节点的数量安置，关联监控平台，实现沉降监测节点的布设[8]。

1.2桩基轮廓监测频率设定

在完成对沉降监测点的布设之后，应结合实际的工程建设需求，设定对应的桩基轮廓监测频率。监测频率是针对于施工现状所设定的监测程序，一般不是固定的，随着施工的进度而发生对应的，管理等级为四级。首先，确定局部的打桩区，具体如图1所示。根据图1，可以完成对桩基轮廓监测打桩区域的设定。与此同时，在标定的范围之内，依据不同的打桩土层，设定对应的指标参数，具体如表1所示。根据表1，可以完成对桩基轮廓监测指标参数的设定。接下来，根据监测数值、信息的获取及汇总，设定具体的变化频率，当压缩模量的当量值为0.972时，此时的监测频率最为均衡，根据桩基沉降经验系数，计算出标准的监测均值，具体如式（2）所示。u=α3+∫(m+n)×m1m2-12（2）公式2中：u表示监测均值，α表示沉降系数，m1表示单元标记监测距离，m2表示压缩距离，n表示误差距离。通过上述计算，最终可以得出实际的监测均值，完成具体的平衡监测频率。

1.3轮廓线跟踪边缘监测模型构建

在完成对桩基轮廓监测频率的设定之后，需要结合轮廓线跟踪技术，构建更加多元、灵活的边缘沉降变形监测模型。边缘监测实际上是数值、信息及图像获取的一种手段。结合施工建设中景物与背景灰度值的变化，关联所布设的对应监测节点，与此同时，针对监测节点所传输回来的实时数据，结合轮廓线跟踪技术，设定更直观量化的边缘监测点。此时测定建筑沉降变形的变动矢量比，一般控制在1.03~5.2之间即可。采用C50的预制混凝土板，放置在沉降变形的位置上，纵向共需要设定5个承压节段，实现多维度的拼装监测。随后，为了扩大绿色建筑的检测范围，可以调整监测的规格，构建具体的监测模型，结构如图2所示。根据图2，可以完成对轮廓线跟踪边缘监测模型结构的设计。利用模型规划对应的监测结构，同时，利用监测节点来实现短距离的监测操控，获取监测结果。但这部分需要注意的是，对于局部的建筑施工监测区域，应采取集中监测方式，这样可以最大程度地提升整体的监测精准度，并与轮廓线跟踪技术更好地融合，在边缘监测点的辅助之下，进一步构建多维度轮廓线跟踪边缘监测模型。以此为基础，随着监测区域的变动，需要调整对应位置的监测节点，距离为300cm，具体的布设情况如图3所示。根据图3，可以完成对监测节点位置调整结构的设计与调整。随后在确定的绿色建筑内部，构建关联辅助框架，设定具体的监测周期，依据建筑的沉降、变形状态，调整监测的位置与有效区域，进而优化、完善监测模型的整体能力，扩大实际的监测范围。

1.4纵向轮廓修正实现沉降变形监测

在完成对轮廓线跟踪边缘监测模型的设计之后，再结合纵向轮廓修正法，更好地实现沉降变形监测。采用轮廓线跟踪法，进行多维监测的修正处理。利用WHPB平台在标定的位置设定6根钢管桩，每一个钢管桩均需要设定对应的监测装置，并相互关联。桩型尺寸为D1.24m×123.82m，监测桩均需要向建筑平台的内部倾斜，入土深度为101m，实际深度为90.51m，单桩的外露长度约为20.31m，设定监测桩位，具体如图4所示。根据图4，可以完成对纵向轮廓修正桩的布设与构建。同时，结合轮廓线跟踪技术，设定纵向的修正监测程序，采用监测模型，形成循环监测机制，随着监测节点的变化，监测区域也在不断调整，实现多维度动态修正监测。

2方法测试

本次主要是对轮廓线跟踪技术下绿色建筑工程桩基施工沉降变形监测方法的实际应用效果进行分析与研究。考虑到最终测试结果的精准性，需要在相同的测试环境下展开分析，设定传统对称沉降变形监测小组、传统压缩观测沉降变形监测小组以及文章所设计的轮廓线跟踪沉降变形监测小组。最终得出的测试结果需要以对比的形式讨论，确保其可靠性。

2.1测试准备

在对轮廓线跟踪技术下绿色建筑工程桩基施工沉降变形监测方法的实际应用效果进行分析与研究之前，需要搭建测试环境。首先，设定边缘轮廓线，并在标定的位置上，利用Sobel算子计算出边缘监测动态比，具体如式（3）所示。C=κ3■+q=1Σ（θ×q3f1f2）-1（3）公式（3）中：C表示边缘监测动态比，κ表示算子数量，θ表示实测的监测范围，q表示周期内监测次数，f1表示预设监测范围，f2表示实际监测范围。通过上述计算，最终可以得出实际的边缘监测动态比。结合关联的监测平台与节点看，设定具体的动态监测程序，利用模型测定其可应用程度及误差概率，如果在合理的范围之内，可以确保最终的监测结果。继而需要选择D建筑作为测试的主要目标对象，并获取测定的具体数据、信息，形成完整的监测参考。结合轮廓线跟踪技术，获取原始的监测图像，安装高斯空间滤波器，帮助设备更加平稳地获取监测信号，设定零交叉监测点，并结合实际的沉降变形情况，计算出具体的单元监测距离，一般需要控制在5.5m~10.25m之间。核定测试的装置是否处于稳定状态，确保无外部因素对其干扰，保障状态良好后，开始具体测试。

2.2测试过程及结果分析

根据上述搭建的测试环境，结合轮廓线跟踪技术，进行具体测试分析。当监测区域处于最佳平滑状态时，采用二阶边缘算子，构建一个多维度的施工沉降变形监测矩阵，利用循环检测的方式，测定监测的数值和信息，计算出二值化阈值，具体如式（4）所示。r=∫（ζ-■t）0.2η2+ε-χ3（4）公式（4）中：r表示二值化阈值，η表示沉降深度，ε表示高程距离，ζ表示轮廓线偏移长度，t表示节点差值，χ表示干扰范围。通过上述计算，最终可以得出实际的二值化阈值。根据沉降变形情况的变化，得出的二值化阈值也会发生变化，设定4个主监测节点，结合Roberts算子监测模式及荷载力的变化，测定出实际监测情况，具体如图5所示。根据图5，可以完成对测点施工沉降变形情况的分析与研究。根据专业设备及监测节点，获取相应的测试数值、信息，与此同时，在不同的区域之中，进行同样的测试，测定出4个监测节点的检测误差，得出的测试结果如表2所示。根据表2，可以完成对测试结果的分析：与传统对称沉降变形监测小组、传统压缩观测沉降变形监测小组相对比，文章所设计的轮廓线跟踪沉降变形监测小组最终得出的监测误差均控制在1.2以下，表明这一监测方法的效果更佳，精准度高，误差小，具有实际的应用价值。

3结语

综上所述，文章结合轮廓线跟踪技术，构建了绿色建筑工程桩基施工沉降变形监测方法，并对实际应用效果进行了分析与研究。针对绿色建筑的施工，模式较为新颖，所以，需要构建特征更为强烈的监测模式，在复杂的环境之下，可以尽量降低监测误差的出现，并构建循环、多目标的沉降、变形监测手段，实现全方位的监控与分析。另外，在合理的范围之内，尽量简化施工监测环节，节省监测成本的同时，可以营造更加稳定的监测环境，提升建筑的施工速率及质量效果。

参考文献

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[4]袁灵，曾如财，任毅，等.超高层建筑施工对既有地铁隧道影响智能监测分析[J].重庆建筑，2020，19(12):11-13.

[5]董芸秀，冯忠居，冯凯，等.下伏软弱夹层路基堆载对桩基影响及处治方法[J].地下空间与工程学报，2020，16(04):1219-1229.

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[7]刘辉喜，张泽辉，史豪杰.基于GIS技术的城市明挖隧道深基坑支护施工安全监测方法[J].粉煤灰综合利用，2021，35(06):58-63.

[8]严再春，况中华.某大型会展中心钢结构卸载与施工监测分析[J].建筑施工，2021，43（12）：2513-2516.

作者:李明照 单位:中国建筑第二工程局有限公司