氮气储粮平房仓全过程沉降监测

孙景辉 许启铿

（河南工业大学 土木建筑学院，河南 郑州450001）

河南工业大学模拟平房仓是国家工程储仓实验室,位于河南省郑州市高新区莲花街河南工业大学校区西南角。建筑场地类别为三类，特征周期0.45s，场地土为中软土，四周素土回填分层夯实。基础为柱下独立桩基础。基础垫层为C10混凝土，南北宽9m，东西长20.5m。分为4个隔间，东边敖间放置有温控设备和制氮设备，从东向西3个厫间分别编号为1号、2号、3号，如图1、图2所示。

图1 模拟仓

图2 建筑平面图

1 测试方法

1.1 沉降观测起点布设

沉降观测起点布设在距目标模拟仓300m远直线处，且将标高稳定的点作为沉降观测起始点，以保证仓体沉降不会对起始点标高产生影响。

1.2 测试时间点的选取

考虑模拟仓现场进出粮，充氮，充氮结束等情况，特别是确保进出粮后3天内选取合适时间点及时进行观测，且确保初次进粮前一个星期进行观测并记录沉降起始标高。

1.3 模拟平房仓观测基准点选取

以在仓壁上4个角分别探出的约5cm，离地面约高度60cm的钢片为模拟仓墙体沉降观测基准点进行全过程观测。并在进粮前即空仓时2号、3号仓仓内地坪中部选取一点作为地坪沉降观测基准点，在出粮过程后与空仓初始地坪标高进行对比，如图3、图4所示。

图3 墙体基准点

图4 地面观测点

1.4 测试要求

严格遵照三等平地水准测量规范要求，采用后前前后的观测顺序，各项限差执行相应规范。闭合水准路线共设10个测站，每次观测时要做到“三定”，即定测量路线、定观测仪器(包括定水准仪和水准尺)、定观测人员，另外还要注意选择最佳观测时段，尽量选择在一天同一时段、同天气、同光照的基本条件下进行观测。坚持地面定点定路线，用自喷漆在地面测站位置处做标记。若因外界因素，如汽车意外停靠将已标记测站点压住，可适当向一个方向平移，临时改变该点位置，如图5所示。

图5 观测点分布图

1.5 测试数据处理要求

测量采用的三等平地水准测量高差闭合差容许值±12,L约为0.7km，得出高差闭合差容许值约为±10mm，若测量结果不符合要求，需重新选取时间重新测量。后经9次观测，每次高差闭合差容许值均在±5mm以内。

2 装粮过程

2.1 装粮要求

装粮过程参照国家粮食储备局《中央直属储备粮库新仓初始装粮压仓的暂行规定》，装粮采用轮换、分层、分阶段的方式。每层厚度约为1m左右，且3个廒间轮换装粮。装粮过程总体上分为2个阶段，第一阶段装粮数量为仓容总量的60%，第二阶段装粮数量为仓容总量的40%，每阶段装粮后静置时间不少于3个月。

2.2 装粮具体步骤

2.2.1 1号仓缓速装粮，预计装粮摊平后粮堆厚度为1m，当接近预期数量时停止装粮，人工摊平粮面；

2.2.2 2号仓装粮，同1；

2.2.3 3号仓装粮，同1；

2.2.4 依次重复第1、2、3步，各重复2次，结束后粮堆高度约3m；

2.2.5 依次重复第1、2、3步，本层粮堆厚度控制在1.2m左右，第一阶段装粮结束；

2.2.6 三个月之后，依次重复第1、2、3步，本层粮堆厚度控制在0.8m左右；

2.2.7 依次重复第1、2、3步，第二阶段装粮结束，即整个装粮过程结束。

3 测试重点

通风会使粮层内部的压力出现一定损失，每米粮食的压力损失与气体表面速度、品种、孔隙度都有关系[1]。充氮会使粮食内部压力出现损失，是否也会使底部压力产生损失从而影响粮仓沉降变化不得而知。因此将充氮过程中模拟平房仓墙体上4个基准点的观测作为此次观测重点[2-3]。

4 测试过程及数据

4.1 观测过程

表1 测试数据（mm）

根据模拟仓进出粮、充氮等不同工况进行代表性的阶段性观测。首次观测模拟平房仓已竣工静置一年以上，可认定为模拟平房仓初始标高已稳定。粮仓开始进粮，持续一周进粮至60%，进行第二三四次观测为60%仓容。第五第六次观测粮仓开始充氮，持续1个月，充氮结束后第3天进行第七次观测沉降观测，25天后进粮至满仓100%，进行第八第九次满仓仓容观测，进粮过程持续一周。2014年4月1日2号3号隔间开始出粮，4号结束出粮，立刻进行第十次观测。

4.2 观测数据

观测数据记录共10次，如表1、表2所示。

表2 柱状图（mm）

4.3 测试数据表象

第二次观测，已进粮至60%，二、三、四次观测粮仓墙体四个观测基准点沉降明显，且沉降趋势递减。第五第六次观测60%仓容的粮仓充氮，持续1个月（充氮危险、注意安全），数据显示观测基准点下沉降趋势改为上升。充氮结束后第3天进行第七次观测沉降观测，数据显示4个观测基准点中3个点恢复充氮前沉降趋势。第八次观测，此时已进粮至满仓100%，墙体四个基准点不下沉反而上升。第九次又恢复下沉趋势。2号3号厫间出粮完成后进行第十次观测，并观测仓内地坪观测基准点，2号3号所在的西边两基准点下沉，东南角东北角上升。

4个基准点总体沉降量如表3所示，四角沉降量并不一致，且4个点中有一点甚至较初始标高略有上升。

表3 四基准点总体沉降量（mm）

2号3号厫间地坪沉降基准点沉降量如表4所示，可见粮仓地坪沉降与墙体沉降并不一致。

表4 2、3号厫间室内地坪基准点沉降量

5 结论及展望

4个观测基准点来模拟仓墙体具有一定的代表性。从充氮过程中的沉降观测结果可以推断出，充氮对粮仓墙体自身沉降有一定影响，甚至改变粮仓墙体下降趋势，对仓体自身结构稳定可能同样造成一定影响，在建筑安全设计中应加以考虑。

通过对仓内地坪压仓前后标高进行比较可以发现，粮仓墙体与粮仓地坪沉降量并不一致，因此推断粮仓墙体沉降量可能并不能代表整个粮仓的沉降量。因此我们考虑粮仓结构安全性时，墙体和地坪应分开考虑，考虑通风充氮过程对它的影响，同时还要考虑粮仓地坪沉降与墙体沉降的不一致性[4]。

观测结果中可以看到仓体充氮和进出粮过程中粮仓墙体的沉降是不规律的，特别是压仓完毕后4个基准点的标高变化量并不一致。考虑原因可能是充氮这一工况的加入，扰乱了仓体自身沉降的规律，观测结果精度及频率有待进一步提高。

［1］R.G.鲍雷，C.L.英托.储仓稻谷通风时的压力损失［J］.粮食储藏，1985（61）：41-42.

［2］张书华，毛宁利，王国营.国家大型粮库新仓初始装粮压仓沉降监测［J］.勘察科学技术，2009（2）：56-58.

［3］王振,潘国荣.提高建筑物沉降观测精度的方法［J］.测绘信息与工程,2007,32(3)：44-46.

［4］国粮仓储.中央直属储备粮库新仓初始装粮压仓的暂行规定［S］.储粮技术政策法规［1999］207号.