沉降觀測教程

1、建筑物變形觀測概述2008年11月111 建筑物變形觀測概述高層建筑、重要廠房和大型設(shè)備基礎(chǔ)在施工期間和使用初期，由于建筑物基礎(chǔ)的地質(zhì)構(gòu)造不均勻、土壤的物理性質(zhì)不同、大氣溫度變化、地基的塑性變形、地下水位季節(jié)性和周期性的變化、建筑物本身的荷重、建筑物的結(jié)構(gòu)及動荷載的作用，引起基礎(chǔ)及其四周地形變形，而建筑物本身因基礎(chǔ)變形及外部荷載與內(nèi)部應(yīng)力的作用，也要發(fā)生變形。這種變形在一定限度內(nèi)應(yīng)視為正常的現(xiàn)象，但如果超過了規(guī)定的限度，則會導致建筑物結(jié)構(gòu)變形或開裂，影響其正常使用，嚴重的還會危及建筑物的安全。為了建筑物的安全使用，研究變形的原因和規(guī)律，為建筑物的設(shè)計、施工、管理和科學研究提供可靠的資料，在建筑

2、物的施工和使用初期，必須要對其進行變形觀測。 建筑物的變形包括建筑物的沉降、傾斜、裂縫和平移。建筑物變形觀測的任務(wù)是周期性地對設(shè)置在建筑物上的觀測點進行重復觀測，求得觀測點位置的變化量。建筑物變形觀測能否達到預定的目的要受很多因素的影響，其中最基本的因素是變形測量點的布設(shè)、變形觀測的精度與頻率。 變形測量點，宜分為基準點、工作基點和變形觀測點。其布設(shè)應(yīng)符合下列要求：1）、每個工程至少應(yīng)有三個穩(wěn)固可靠的點作為基準點；2）、工作基點應(yīng)選在比較穩(wěn)定的位置。對通視條件較好或觀測項目較少的工程，可不設(shè)工作基點，在基準點上直接測定變形觀測點；3）、變形觀測點應(yīng)設(shè)立在變形體上能反映變形特征的位置。變形觀測的

3、精度要求，取決于某建筑物預計的允許變形值的大小和進行觀測的目的，必須滿足工程測量規(guī)范的要求。若為建筑物的安全監(jiān)測，其觀測中誤差應(yīng)小于允許變形值的1/101/20；若是為了研究建筑物的變形過程和規(guī)律，則其中誤差應(yīng)比這個數(shù)值小得多，即精度要求要高得多。通常以當時能達到的最高精度作為標準來進行觀測。但一般還是從工程實用出發(fā)，如對于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)的大型連續(xù)生產(chǎn)的車間，通常要求觀測工作能反映出1的沉降量；對一般規(guī)模不大的廠房車間，要求能反映出2的沉降量。因此，對于觀測點高程的測定誤差，應(yīng)在±1以內(nèi)。而為了科研目的，則往往要求達到±0.1的精度。為了達到變形觀測的目的，應(yīng)在工程

4、建筑物的設(shè)計階段，在調(diào)查建筑物地基負載性能、預估某些因素可能對建筑物帶來影響的同時，就著手擬定變形觀測的設(shè)計方案并立項，由施工者和測量者根據(jù)需要與可能，確定施測方案，以便在施工時就將標志和設(shè)備埋置在變形觀測的設(shè)計位置上，從建筑物開始施工就進行觀測，一直持續(xù)到變形終止。每次變形觀測前，對所使用的儀器和設(shè)備，應(yīng)進行檢驗校正并作出詳細的記錄；每次變形觀測時，應(yīng)采用相同的觀測路線和觀測方法，使用同一儀器和設(shè)備，固定觀測人員，并在基本相同的環(huán)境和條件下開展工作。變形觀測的頻率，應(yīng)根據(jù)建筑物、構(gòu)筑物的特征、變形速率、觀測精度要求和工程地質(zhì)條件等因素綜合考慮。觀測過程中，可根據(jù)變形量的變化情況做適當?shù)恼{(diào)整。

5、對于平面和高程監(jiān)測網(wǎng)，應(yīng)定期檢測。在建網(wǎng)初期，宜每半年檢測一次；點位穩(wěn)定后，檢測周期可適當延長。當對變形成果發(fā)生懷疑時，應(yīng)隨時進行檢核。變形觀測的內(nèi)容主要有沉降觀測、傾斜觀測、裂縫和位移觀測等。 112 沉降觀測建筑物的沉降是地基、基礎(chǔ)和上層結(jié)構(gòu)共同作用的結(jié)果。沉降觀測就是測量建筑物上所設(shè)觀測點與水準點之間的高差變化量。研究解決地基沉降問題和分析相對沉降是否有差異，以監(jiān)視建筑物的安全。 1121 水準點和觀測點的設(shè)置 建筑物的沉降觀測是根據(jù)埋設(shè)在建筑物附近的水準點進行的，所以水準點的布設(shè)要把水準點的穩(wěn)定、觀測方便和精度要求綜合起來考慮，合理地埋設(shè)。為了相互校核并防止由于個別水準點的高程變動造成

6、差錯，一般要布設(shè)三個水準點，它們應(yīng)埋設(shè)在受壓、受震范圍以外，埋設(shè)深度在凍土線以下0.5m，才能保證水準點的穩(wěn)定性，但又不能離開觀測點太遠（不應(yīng)大于100m），以便提高觀測精度。觀測點的數(shù)目和位置應(yīng)能全面反應(yīng)建筑物沉降的情況，這與建筑物的大小、荷重、基礎(chǔ)形式和地質(zhì)條件有關(guān)。建筑物、構(gòu)筑物的沉降觀測點，應(yīng)按設(shè)計圖紙埋設(shè)。一般情況下，建筑物四角或沿外墻每隔1015m處或每隔23根柱基上布置一個觀測點；另外在最容易變形的地方，如設(shè)備基礎(chǔ)、柱子基礎(chǔ)、裂縫或伸縮縫兩旁、基礎(chǔ)形式改變處、地質(zhì)條件改變處等也應(yīng)設(shè)立觀測點；對于煙囪、水塔和大型儲藏罐等高聳構(gòu)筑物的基礎(chǔ)軸線的對稱部位，每一構(gòu)筑物不得少于4個觀測點。

7、觀測點的埋設(shè)要求穩(wěn)固，通常采用角鋼、圓鋼或鉚釘作為觀測點的標志，并分別埋設(shè)在磚墻上、鋼筋混凝土柱子上和設(shè)備基礎(chǔ)上，如圖11.1所示。 1122 觀測時間、方法和精度要求 施工過程中，一般在增加較大荷重前后，如基礎(chǔ)澆灌、回填土、安裝柱子和屋架、砌筑磚墻、安裝吊車、設(shè)備運轉(zhuǎn)等都要進行沉降觀測。當基礎(chǔ)附近地面荷重突然增加，周圍大量積水及暴雨后，或周圍大量挖方等均應(yīng)觀測，施工中如中途停工時間較長，應(yīng)在停工時及復工前進行觀測。工程完工后，應(yīng)連續(xù)進行觀測，觀測時間的間隔可按沉降量的大小及速度而定，開始時可每隔12月觀測一次，以每次沉降量在510為限，否則要增加觀測次數(shù)。以后隨著沉降速度的減慢，再逐漸延長觀

8、測周期，直至沉降穩(wěn)定為止。水準點的高程須以永久性水準點為依據(jù)來精確測定。測定時應(yīng)往返觀測，并經(jīng)常檢查有無變動。對于重要廠房和重要設(shè)備基礎(chǔ)的觀測，要求能反映出12的沉降量。因此，必須應(yīng)用S1級以上精密水準儀和精密水準尺進行往返觀測，其觀測的閉合差不應(yīng)超過±0.6 （n為測站數(shù)），觀測應(yīng)在成像清晰、穩(wěn)定的時間內(nèi)進行。對于一般廠房建筑物，精度要求可放寬些，可以使用四等水準測量的水準儀進行往返觀測，觀測閉合差應(yīng)不超過±1.4 。 1123 沉降觀測的成果整理    沉降觀測采用專用的外業(yè)手簿。每次觀測結(jié)束后，應(yīng)檢查觀測手薄中的記錄數(shù)據(jù)和計算是否正確，精

9、度是否符合要求。然后把歷次各觀測點的高程列入表11.1中，計算兩次觀測之間的沉降量和累計沉降量，并注明觀測日期和沉降荷重時間關(guān)系曲線圖。如圖11.2所示     表11.1 沉降觀測記錄手簿:日期荷重/t觀 測 點50515253高程/m沉降量/mm累計沉降量/mm高程/m沉降量/mm累計沉降量/mm高程/m沉降量/mm累計沉降量/mm高程/m沉降量/mm累計沉降量/mm 44.624  44.528  44.652  44.666   44.621334

10、4.5193344.6511144.6615540044.61381144.5116944.6465644.6511015 44.603102144.50581744.6442844.64382380044.59582944.50162344.64131144.639427120044.58963544.49742744.63561744.638128 44.58543944.49443144.63411844.636230 44.58234244.49233444.63132144.635131 44.58024444.49023644.6292234

11、4.632334 44.57734744.48823844.62632644.627539 44.57435044.48724044.62332944.625241 44.57225244.48614144.62213044.623243 44.57115344.48514244.62113144.622144 44.57015444.48514344.62013244.621145             

12、0;44.56915544.48414444.61913344.6201461988.4.10               44.5690 44.48404444.61903344.620046              44.56905544.48404444.61903344.620046113 傾斜觀測

13、     基礎(chǔ)不均勻的沉降將使建筑物傾斜，對于高大建筑物影響更大，嚴重的不均勻沉降會使建筑物產(chǎn)生裂縫甚至倒塌。因此，必須及時觀測、處理以保證建筑物的安全。根據(jù)建筑物高低和精度要求不同，傾斜觀測可采用一般性投點法、傾斜儀觀測法和激光鉛垂儀法等。 1131 一般投點法 1一般建筑物的傾斜觀測      對需要進行傾斜觀測的一般建筑物，要在幾個側(cè)面觀測。如圖11.3，在距離墻面大于墻高的地方選一點A安置經(jīng)緯儀瞄準墻頂一點M，向下投影得一點M1，并作標志。過一段時間，再用經(jīng)緯儀瞄準同一點M, 向下投影得M2點。若建筑物沿側(cè)

14、面方向發(fā)生傾斜，M點已移位，則M1點與M2點不重合，于是量得水平偏移量a。同時，在另一側(cè)面也可測得偏移量b，以H代表建筑物的高度，則建筑物的傾斜度為： i=(a2+b2)/H （11.1） 2錐形建筑物的傾斜觀測 當測定圓形建筑物，如煙囪、水塔等的傾斜度時，首先要求得頂部中心O點對底部中心O 點的偏心距，如圖11.4中的OO。其做法如下。如圖11.4所示，在煙囪底部邊沿平放一根標尺，在標尺的垂直平分線方向上安置經(jīng)緯儀，使經(jīng)緯儀距煙囪的距離不小于煙囪高度的1.5倍。用望遠鏡瞄準底部邊緣兩點A、A及頂部邊緣兩點B、B，并分別投點到標尺上，設(shè)讀數(shù)為y1、y1 和y2 、y2 ，則煙囪頂部中心O點對底

15、部中心O點在y 方向的偏心距：y=(y2+y'2)/2-(y1+y'1)/2 (11.2) 同法再安置經(jīng)緯儀及標尺于煙囪的另一垂直方向（ 方向），測得底部邊緣和頂部邊緣在標尺上投點讀數(shù)為x1 、x1 和 x2、x2 ，則在x 方向上的偏心距為：x=(x2+x'2)/2-(x1+x'1)/2 (11.3)  煙囪的總偏心距為 ：=(2x+2y)(11.4)   煙囪的傾斜方向為 ： oo'=arctan-1(y/x )（11.5） 式中： 為以 軸作為標準方向線所表示的方向角。  以上觀測,要求儀器的水平軸

16、應(yīng)嚴格水平。因此，觀測前儀器應(yīng)進行檢驗與校正，使觀測誤差在允許誤差范圍以內(nèi)，觀測時應(yīng)用正倒鏡觀測兩次取其平均數(shù)。 1132 傾斜儀觀測法 常見的傾斜儀有水準管式傾斜儀、氣泡式傾斜儀和電子傾斜儀等。傾斜儀一般具有能連續(xù)讀數(shù)、自動記錄和數(shù)字傳輸?shù)忍攸c，有較高的觀測精度，因而在傾斜觀測中得到廣泛應(yīng)用。下面就氣泡式傾斜儀作簡單介紹。氣泡式傾斜儀由一個高靈敏度的氣泡水準管e和一套精密的測微器組成，如圖11.5所示。氣泡水準管固定在架a上，可繞c轉(zhuǎn)動，a下裝一彈簧片d，在底板b下為置放裝置m，測微器中包括測微桿g、讀數(shù)盤h和指標k。將傾斜儀安置在需要的位置上，轉(zhuǎn)動讀數(shù)盤，使測微桿向上（向下）移動，直至水準

17、管氣泡居中為止。此時在讀數(shù)盤上讀數(shù)，即可得出該處的傾斜度。我國制造的氣泡式傾斜儀靈敏度為2，總的觀測范圍為1°。氣泡式傾斜儀適用于觀測較大的傾斜角或量測局部地區(qū)的變形，例如：測定設(shè)備基礎(chǔ)和平臺的傾斜等。1133 激光鉛垂儀法  激光鉛垂儀法是在頂部適當位置安置接收靶，在其垂線下的地面或地板上安置激光鉛垂儀或激光經(jīng)緯儀，按一定的周期觀測，在接收靶上直接讀取或量出頂部的水平位移量和位移方向。作業(yè)中儀器應(yīng)嚴格置平、對中。當建筑物立面上觀測點數(shù)量較多或傾斜變形比較明顯時，也可采用近景攝影測量的方法進行建筑物的傾斜觀測。建筑物傾斜觀測的周期，可視傾斜速度的大小，每隔13個月觀測一次。

18、如遇基礎(chǔ)附近因大量堆載或卸載，場地降雨長期大量積水而導致傾斜速度加快時，應(yīng)及時增加觀測次數(shù)。施工期間的觀測周期與沉降觀測周期取得一致。傾斜觀測應(yīng)避開強日照和風荷載影響大的時間段。 114 裂縫與位移觀測1141 裂縫觀測      當建筑物發(fā)生裂縫時，應(yīng)進行裂縫變化的觀測，并畫出裂縫的分部圖，根據(jù)觀測裂縫的發(fā)展情況，在裂縫兩側(cè)設(shè)置觀測標志；對于較大的裂縫，至少應(yīng)在其最寬處及裂縫末端各布設(shè)一對觀測標志。裂縫可直接量取或間接測定，分別測定其位置、走向、長度、寬度和深度的變化。 如圖11.6所示，觀測標志可用兩塊白鐵皮制成，一片為150×150，固定

19、在裂縫的一側(cè)，并使其一邊和裂縫邊邊緣對齊；另一片為50×200，固定在裂縫的另一側(cè)，并使其一部分緊貼在150×150的白鐵皮上，兩塊白鐵皮的邊緣應(yīng)彼此平行。標志固定好后，在兩塊白鐵皮露在外面的表面涂上紅色油漆，并寫上編號和日期。標志設(shè)置好后如果裂縫繼續(xù)發(fā)展，白鐵皮將逐漸拉開，露出正方形白鐵皮上沒有涂油漆部分，它的寬度就是裂縫加大的寬度，可以用尺子直接量出。和裂縫邊邊緣對齊；另一片為50×200，固定在裂縫的另一側(cè)，并使其一部分緊貼在150×150的白鐵皮上，兩塊白鐵皮的邊緣應(yīng)彼此平行。標志固定好后，在兩塊白鐵皮露在外面的表面涂上紅色油漆，并寫上編號和日期

20、。標志設(shè)置好后如果裂縫繼續(xù)發(fā)展，白鐵皮將逐漸拉開，露出正方形白鐵皮上沒有涂油漆部分，它的寬度就是裂縫加大的寬度，可以用尺子直接量出。1142 位移觀測位移觀測是根據(jù)平面控制點測定建筑物在平面上隨時間而移動的大小及方向。首先，在建筑物縱橫方向上設(shè)置觀測點及控制點?？刂泣c至少3個，且位于同一直線上，點間距離宜大于30m，埋設(shè)穩(wěn)定標志，形成固定基準線，以保證測量精度。如圖11-7所示，A、B、C為控制點，M為建筑物上牢固、明顯的觀測點。水平位移觀測可采用正倒鏡投點的方法求出位移值，亦可用測水平角的方法。設(shè)在A點第一次所測角度為1，第二次測得角度為2，兩次觀測角度的差為： =2-1 (11.6) 則有

21、建筑物的水平位移值為：±3mm  觀測精度視需要而定，通常觀測誤差的容許值為：±3mm 。     在測定大型工程建筑物的水平位移時，也可利用變形影響范圍以外的控制點，用前方交會或后方交會法進行測定。 115 竣工總平面圖的編繪竣工總平面圖是設(shè)計總平面圖在施工后實際情況的全面反映。由于在施工過程中可能會因設(shè)計時沒有考慮到的問題而使設(shè)計有所變更，所以設(shè)計總平面圖不能完全代替竣工總平面圖。編繪竣工總平面圖的目的：首先是把變更設(shè)計的情況通過測量全面反映到竣工總平面圖上；其次是將竣工總平面圖應(yīng)用于對各種設(shè)施的管理、維修、擴建、事故處

22、理等工作，特別是對地下管道等隱蔽工程的檢查和維修；同時還為企業(yè)的擴建提供了原有各項建筑物、構(gòu)筑物、地上和地下各種管線及交通線路的坐標、高程資料。通常采用邊竣工邊編繪的方法來編繪竣工總平面圖?？⒐た偲矫鎴D的編繪，包括室外實測和室內(nèi)資料編繪兩方面的內(nèi)容。 1151 竣工測量的內(nèi)容      在每一個單項工程完成后，必須由施工單位進行竣工測量。提出工程的竣工測量成果，作為編繪竣工總平面圖的依據(jù)。其內(nèi)容包括以下各方面：1工業(yè)廠房及一般建筑物包括房角坐標、各種管線進出口的位置和高程，并附房屋編號、結(jié)構(gòu)層數(shù)、面積和竣工時間等資料。 2鐵路與公路  

23、0;  包括起終點、轉(zhuǎn)折點、交叉點的坐標，曲線元素，橋涵、路面、人行道等構(gòu)筑物的位置和高程。 3地下管網(wǎng) 3地下管網(wǎng)     窨井、轉(zhuǎn)折點的坐標，井蓋、井底、溝槽和管頂?shù)鹊母叱?，并附注管道及窨井的編號、名稱、管徑、管材、間距、坡度和流向。 4架空管網(wǎng)     包括轉(zhuǎn)折點、結(jié)點、交叉點的坐標，支架間距，基礎(chǔ)面高程等。 5特種構(gòu)筑物包括沉淀池、煙囪、煤氣罐等及其附屬建筑物的外形和四角坐標，圓形構(gòu)筑物的中心坐標，基礎(chǔ)面標高，煙囪高度和沉淀池深度等。     竣工測量完成后，應(yīng)提交完整的資料，包括工程的名稱、施工依據(jù)和施工成果，作為編繪竣工總平面圖的依據(jù)。 1152 竣工總平面圖的編繪 竣工總平面圖上應(yīng)包括建筑方格網(wǎng)點、水準點、建（構(gòu)）筑物輔助設(shè)施、生活福利設(shè)施、架空及地下管線、鐵路等建筑物或構(gòu)筑物的坐標和高程，以及相關(guān)區(qū)域內(nèi)空地等的地形。有關(guān)建筑物、構(gòu)筑物的符號應(yīng)與設(shè)計圖例相同，有關(guān)地形圖的圖例應(yīng)使用國家地形圖圖式符號。建筑區(qū)地上和地下所有建筑物、構(gòu)筑物繪在一張竣工總平面圖上時，往往因線條過于密集而不醒目，為此可采用分類編圖。如綜合竣工總平面圖