變形測(cè)量第五章建筑物監(jiān)測(cè)

1、高層建筑的特點(diǎn)（1）重心點(diǎn)高；（2）荷重大；（3）層數(shù)多；（4）基礎(chǔ)深（深基坑）。目前，世界十大高樓：1中國(guó)臺(tái)北101大樓，508m;4美國(guó)芝加哥西爾斯大廈442m;5上海金茂大廈，地下3層、地上88層，建筑高度360m，塔尖標(biāo)高420.5m；6香港國(guó)際金融中心2期，415m;7廣州中信廣場(chǎng)，391m;8深圳信場(chǎng)，384m;9紐約帝國(guó)大廈，381m;10香港中環(huán)廣場(chǎng)，374m。如：深圳地王大廈，81層，高325m桅桿標(biāo)高384m。金茂大廈位于上海黃埔江畔的浦東地區(qū)的陸家嘴“金三角”。1999年初竣。它是世界性超高層摩天大樓競(jìng)賽的最新產(chǎn)兒，其高度排在第三位。而美國(guó)的“空想美國(guó)不動(dòng)產(chǎn)公司”正在芝加

2、哥申請(qǐng)建造世界最高大廈，預(yù)計(jì)469米，比馬來西亞的雙子塔還要高出17米。當(dāng)然雙子塔的建筑本體只有378米，塔身有74米，而建筑本體最高的要數(shù)芝加哥正在計(jì)劃中的超高層大廈，高443米。從金茂54層遠(yuǎn)眺黃浦江畔建筑物是國(guó)家、社會(huì)和人民財(cái)富的標(biāo)志建筑物是具有較長(zhǎng)使用壽命和使用功能的物業(yè)工程，病害建筑物的整治挽救：包括對(duì)上部、下部結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體和局部的加固和托換處理、調(diào)整、糾正地基礎(chǔ)的不均勻沉降變形，釋放由于建筑物變形所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)附加內(nèi)力。災(zāi)害類型 (1) 自然災(zāi)害：地震、洪水、泥石流、滑坡、風(fēng)災(zāi)、地面塌陷； (2) 人為災(zāi)害：火災(zāi)、亂開挖引起的地面塌陷、山體大滑坡。處理機(jī)構(gòu)如廣州市魯班建筑物防水補(bǔ)強(qiáng)加

3、固技術(shù)公司；諸暨建筑物糾傾技術(shù)公司。 等等。既有建筑物改造與病害處理工程（1）增層改造（地上、室內(nèi)和地下）；（2）改建、擴(kuò)建（調(diào)整、改善房屋使用功能或目的，擴(kuò)大使用面積）；（3）加固和托換工程（局部下沉、整體抬升、加固處理）；（4）移位與轉(zhuǎn)動(dòng)（城鄉(xiāng)規(guī)劃和道路建設(shè)要求建筑物移到址）；（5）建筑物的損裂和加固處理（由于各種原因造成建筑物開列損壞，通過相應(yīng)裂縫處理手段保持、恢復(fù)建筑物原有功能和安全）；（6）建筑物氡氣治理工程；（7）糾傾扶正及防覆傾加固工程；（8）不均勻加固引起建筑物彎曲、扭曲變形病害處理；（9）火災(zāi)后的檢驗(yàn)、鑒定與加固處理；（10）材料質(zhì)量低劣的危房搶救與加固工程；（11）地震后的

4、搶救與加固工程；（12）風(fēng)災(zāi)后的搶救與加固工程； (13) 泥石流、滑坡?lián)p壞后的搶救與加固工程；（14）地面塌陷及地面裂縫損壞的建筑物搶救與加固工程；（15）其他災(zāi)害損壞的搶救工程。建筑物的損壞與病害分類1.自然災(zāi)害造成的損壞地震、水災(zāi)、泥石流、山體滑坡、地下溶洞、土洞引起的地面塌裂沉陷、龍卷風(fēng)、氡氣等。2.人為因素造成的損壞a.工程設(shè)計(jì)的錯(cuò)誤（上部結(jié)構(gòu)、地基處理、基礎(chǔ)工程）：19931996年統(tǒng)計(jì)，占事故的40左右。b.施工質(zhì)量：19931996年統(tǒng)計(jì)，占事故的60左右。 c.用地規(guī)劃方面的錯(cuò)誤，如建筑物相距甚近；d.其他：勘察失誤，未發(fā)現(xiàn)地下重要隱患；e.火災(zāi)、破損； f.大量抽汲地下水導(dǎo)

5、致地面塌陷、開裂；g .舊建筑物缺少維修；相鄰施工開挖影響；日常使用時(shí)的損壞（如野蠻裝修導(dǎo)致）；其他原因。. 工業(yè)建筑如重型機(jī)械廠房、紡織廠房（單層輕工業(yè)）、制藥廠房、食品廠房（多層輕工業(yè)）等特點(diǎn)：荷載巨大且往往是撞擊、振動(dòng)荷載。需要空間大，并有特殊要求。（溫濕度、防爆、防塵、防菌等）單層采用鉸接框架（排架）結(jié)構(gòu)。多層工業(yè)建筑一般采用剛接框架。1實(shí)例 永興閣位于衡陽市解放路北側(cè)，是該市第一高樓。 主樓高117m，地上33層，地下2層，平面面積37.8m37.4m；副樓地上3層，地下1層，平面面積18.5m37.4m。主樓2001年9月開工，整個(gè)工程已基本完工，副樓2003年元月開工，現(xiàn)主體工程

6、已經(jīng)完工。主樓靜荷載已達(dá)總荷載的80%左右。施工單位在前期（2003年）的施工過程中已進(jìn)行過沉降監(jiān)測(cè)和傾斜測(cè)量，測(cè)量最大沉降值為13.5mm。由于永興閣是該市目前最高的樓房，為確保工程安全，受該市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站的委托，對(duì)該樓進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)和垂直度檢測(cè)。1 .1沉降監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的位置： 如圖所示，在永興閣東側(cè)25冶家屬樓A設(shè)置基點(diǎn)G1，永興閣東側(cè)25冶家屬樓B設(shè)置基點(diǎn)G2，永興閣南側(cè)25冶青年宿舍樓設(shè)置基點(diǎn)G3，作為沉降監(jiān)測(cè)高程基準(zhǔn)點(diǎn)。永興閣主樓的相應(yīng)承重柱上設(shè)置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)Y1，Y2，Y3，Y7，Y8，Y9。永興閣副樓的相應(yīng)承重柱上設(shè)置沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)Y4，Y5，Y6。表1各測(cè)點(diǎn)的沉降觀測(cè)結(jié)果（mm）測(cè)

7、點(diǎn)號(hào)Y10.10Y20.30.2Y31.30.9Y41.81.0Y51.51.5Y61.10.7Y71.31.5Y81.31.8Y9+0.70.4 注：為2003年12月18日觀測(cè)所獲測(cè)點(diǎn)的初次高程值。為2004年1月15日觀測(cè)所獲各測(cè)點(diǎn)的第一次重復(fù)觀測(cè)高程值。為2004年2月25日觀測(cè)所獲各測(cè)點(diǎn)的第二次重復(fù)觀測(cè)高程值。1.2 垂直度檢測(cè) 對(duì)永興閣垂直度檢測(cè)使用WILD T2經(jīng)緯儀，選擇同一承重柱體的高點(diǎn)和低點(diǎn)，分別沿永興閣大廈的兩個(gè)垂直方向，在毗鄰永興閣的解放路西部和蓮湖路北部分別設(shè)置觀測(cè)站，采用經(jīng)緯儀正倒鏡投影高點(diǎn)和低點(diǎn)，并在同一平面上，取高點(diǎn)和低點(diǎn)的正倒鏡投影線的中心位置作為觀測(cè)點(diǎn)的投影

8、位置，然后確定高點(diǎn)和低點(diǎn)沿兩個(gè)垂直方向的偏距，計(jì)算偏距值，并按下式計(jì)算傾斜值。式中為高點(diǎn)和低點(diǎn)的高差。2003年12月19日上午，檢測(cè)獲得了東西方向的偏距mm，南北方向的偏距mm，總偏距，觀測(cè)的高點(diǎn)和低點(diǎn)之間的實(shí)測(cè)高差91m，據(jù)此計(jì)算所得傾斜值。表明永興閣整體傾斜值在安全范圍內(nèi)。2原因 工程建筑物的興建，改變了地面原有的狀態(tài)，并且對(duì)于建筑物的地基施加了一定的外力，這就必然會(huì)引起地基及其周圍地層的變形。 建筑物本身及其基礎(chǔ)，也由于地基的變形及其外部荷載與內(nèi)部應(yīng)力的作用而產(chǎn)生變形。 對(duì)于基礎(chǔ)而言，主要監(jiān)測(cè)的內(nèi)容是均勻沉降和不均勻沉降。由沉降監(jiān)測(cè)資料可以計(jì)算出基礎(chǔ)的絕對(duì)沉降值、平均沉降值；由不均勻沉

9、降值可以計(jì)算相對(duì)傾斜、相對(duì)彎曲（撓度）?；A(chǔ)的不均勻沉降還可導(dǎo)致建筑物的扭轉(zhuǎn)。當(dāng)不均勻沉降產(chǎn)生的應(yīng)力超過建筑物的容許應(yīng)力時(shí)，可以導(dǎo)致建筑物產(chǎn)生裂縫，從某種意義上說，建筑物本身產(chǎn)生的傾斜與裂縫，其起因是基礎(chǔ)的不均勻沉降 均勻沉降不會(huì)使建筑物出現(xiàn)斷裂、裂縫和缺口等現(xiàn)象，但絕對(duì)值過大的均勻沉降也會(huì)引起一些麻煩，例如，建筑物地下部分的地面可能下降到地下水位以下，因而使建筑物的地下部分被淹沒。3建筑物監(jiān)測(cè)內(nèi)容3.1 沉降觀測(cè)3.1.1建筑物沉降觀測(cè)3.1.2基坑回彈觀測(cè)3.1.3地基土分層沉降觀測(cè)3.1.4建筑場(chǎng)地沉降觀測(cè)。3.2 位移觀測(cè) 3.2.1建筑物主體傾斜觀測(cè) 3.2.2水平位移觀測(cè) 3.2.

10、3裂縫觀測(cè) 3.2.4撓度觀測(cè) 3.2.5日照觀測(cè) 3.2.6風(fēng)振觀測(cè) 3.2.7場(chǎng)地滑坡觀測(cè)3.1.1建筑物沉降觀測(cè) 測(cè)定建筑物地基的沉降量、沉降差及沉降速度，并計(jì)算基礎(chǔ)傾斜、局部?jī)A斜、相對(duì)彎曲及構(gòu)件傾斜。3.1.2基坑回彈觀測(cè) 測(cè)定深埋大型基礎(chǔ)在基坑開挖后，由于卸除地基土自重而引起的基坑內(nèi)外影響范圍內(nèi)相對(duì)于開挖前的回彈量。3.1.3地基土分層沉降觀測(cè) 測(cè)定高層和大型建筑物地基內(nèi)部各分層土的沉降量、沉降速度以及有效壓縮層的厚度。3.1.4建筑場(chǎng)地沉降觀測(cè) 分別測(cè)定建筑物相鄰影響范圍之內(nèi)的相鄰地基沉降與建筑物相鄰影響范圍之外的場(chǎng)地地面沉降。3.2.1建筑物主體傾斜觀測(cè) 測(cè)定建筑物頂部相對(duì)于底部

11、，或各層間上層相對(duì)于下層的水平位移與高差，分別計(jì)算整體或分層的傾斜度、傾斜方向以及傾斜速度。對(duì)具有剛性的建筑物的整體傾斜，也可通過測(cè)量頂面或基礎(chǔ)的相對(duì)沉降間接確定。3.2.2建筑物水平位移觀測(cè) 包括位于特殊性土地區(qū)的建筑物地基基礎(chǔ)水平位移觀測(cè)、受高層建筑基礎(chǔ)施工影響的建筑物及工程設(shè)施水平位移觀測(cè)以及擋土墻、大面積堆載等工程中所需的地基土深層側(cè)向位移觀測(cè)等，應(yīng)測(cè)定在規(guī)定平面位置上隨時(shí)間變化的位移量和位移速度。3.2.3裂縫觀測(cè) 裂縫的出現(xiàn)和開展是結(jié)構(gòu)破壞的先兆，建筑物中裂縫的存在預(yù)示著結(jié)構(gòu)承載力可能不足，過大的裂縫會(huì)促使建筑物鋼筋的銹蝕而降低結(jié)構(gòu)的耐久性，并造成房屋滲漏，影響建筑物美觀。 裂縫：

12、荷載裂縫、地震裂縫、地基變形引起的裂縫、溫度收縮裂縫、碳化銹蝕裂縫、反復(fù)凍融產(chǎn)生的裂縫、沉縮裂縫、其他裂縫。 測(cè)定建筑物上的裂縫分布位置、裂縫走向、長(zhǎng)度、寬度及其變化程度。觀測(cè)的裂縫數(shù)量視需要而定，主要的或變化大的裂縫應(yīng)進(jìn)行觀測(cè)。3.2.4撓度觀測(cè) 包括建筑物基礎(chǔ)和建筑物主體以及獨(dú)立構(gòu)筑物（如獨(dú)立墻、柱等）的撓度觀測(cè)，應(yīng)按一定周期分別測(cè)定其撓度值及撓曲程度。3.2.5 日照觀測(cè) 在高聳建筑物或單柱（獨(dú)立柱）受強(qiáng)陽光照射或輻射的過程中進(jìn)行，應(yīng)測(cè)定建筑物或單柱上部由于向陽面與背陽面溫差引起的偏移及其變化規(guī)律。如：四川省某飯店高18m，向陽面與背陽面溫差10，引起的頂部偏移量達(dá)50mm。3.2.5風(fēng)

13、振觀測(cè)高層、超高層建筑物受強(qiáng)風(fēng)作用的時(shí)間段內(nèi)同步測(cè)定建筑物在頂部風(fēng)速、風(fēng)向和墻面風(fēng)壓以及頂部水平位移，以獲取風(fēng)壓分布、體型系數(shù)及風(fēng)振系數(shù)。3.2.6場(chǎng)地滑坡觀測(cè) 測(cè)定滑坡的周界、面積、滑動(dòng)量、滑移方向、主滑線以及滑動(dòng)速度，并視需要進(jìn)行滑坡預(yù)報(bào)。4建筑物變形的保護(hù)等級(jí)5建筑物變形的允許值例一設(shè)某建筑物高30m,基礎(chǔ)寬12m,設(shè)計(jì)時(shí)允許傾斜度為0.4%,計(jì)算其頂部允許偏移量？頂部允許偏移量 120mm例二某飯店為12層高，兩沉降點(diǎn)之間的距離為 8m,設(shè)差異沉降最大容許值，計(jì)算其沉降量。沉降量 8 100016mm六、建筑物變形監(jiān)測(cè)的精度和周期1.精度 （1）如果監(jiān)測(cè)的目的是為了使變形值不超過某一允

14、許的數(shù)值而確保建筑物的安全，則其監(jiān)測(cè)中誤差應(yīng)小于允許變形值的1/101/20； （2）如果是出于科研的目的，則精度要求更高。2 變形監(jiān)測(cè)的周期變形監(jiān)測(cè)的周期：兩次監(jiān)測(cè)之間的時(shí)間間隔。 原則：應(yīng)能反映出建筑物的沉降變形過程而又不遺漏其變形時(shí)刻為原則，因此，應(yīng)當(dāng)根據(jù)單位時(shí)間內(nèi)變形量的大小及外界因素的影響來確定其監(jiān)測(cè)的周期，發(fā)現(xiàn)異常情況時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)。 如在施工過程中，應(yīng)適當(dāng)縮短觀測(cè)時(shí)間間隔，而穩(wěn)定后則可延長(zhǎng)時(shí)間間隔。如受到地震、洪水、爆破等外界因素影響時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行復(fù)測(cè)。七、監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)的位置 監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)分為基準(zhǔn)點(diǎn)和工作點(diǎn)。 基準(zhǔn)點(diǎn)必須是一組：3個(gè)為一組。 工作點(diǎn)的埋設(shè)位置如下：（1）房屋的角點(diǎn)、中點(diǎn)、轉(zhuǎn)

15、角處；（2）周邊1020m布設(shè)一個(gè)工作點(diǎn)；（3）沉降縫或新建建筑物與原有建筑物的連接處；（4）內(nèi)部承重墻或支柱上；（5）縱橫軸線上；（6）主要設(shè)備的四周（如天車）；（7）動(dòng)荷載四周及其他地質(zhì)不良區(qū)。4 混凝土結(jié)構(gòu)加固工作程序與方法工作程序：可靠性鑒定加固方案確定加固設(shè)計(jì)施工組織設(shè)計(jì)施工驗(yàn)收。方法：加大截面法外包鋼筋法 外部粘鋼加固法預(yù)應(yīng)力加固法增設(shè)支點(diǎn)加固法托梁拔柱技術(shù)增設(shè)支撐體系及剪力墻加固法增設(shè)拉結(jié)連系加固法裂縫修補(bǔ)技術(shù)。5 建筑地基基礎(chǔ)的加固方法（1）基礎(chǔ)補(bǔ)強(qiáng)注漿加固法：適應(yīng)于基礎(chǔ)因不均勻沉降、凍脹或其他原因引起的基礎(chǔ)裂損時(shí)的加固；（2）加大基礎(chǔ)底面積法：適應(yīng)于當(dāng)既有建筑物的地基承載力或

16、基礎(chǔ)底面積尺寸不滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)的加固。一般采用混凝土套或鋼筋混凝土套加大基礎(chǔ)底面積。（3）加深基礎(chǔ)法：適應(yīng) 于地基淺層有較好的土層可作為持力層且地下水位較低的情況，當(dāng)?shù)叵滤惠^高時(shí)，可采取相應(yīng)的降水或排水措施。（4）錨桿靜壓樁法：適應(yīng)于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土和人工填土等地基。（5）樹根樁法：適應(yīng)于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、砂土、碎石土和人工填土等地基土上既有建筑物的修復(fù)和增層、古建筑的整修、地下鐵道的穿越等加固工程。（6）坑式靜壓法：適應(yīng)于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土和人工填土等 ，且地下水位較低的情況。（7）石灰樁法：適應(yīng)于處理地下水位以下的粘土、粉土、松散粉細(xì)砂、淤泥、淤泥質(zhì)土、

17、雜填土或飽和黃土等地基及基礎(chǔ)土體的加固。（8）注漿加固法：適應(yīng)于砂土、粉土、粘性土和人工填土等地基加固，一般用于防滲堵漏、提高地基土的強(qiáng)度和變形模量以及控制地層沉降 。 其他地基加固方法：高壓噴射注漿法適應(yīng)于淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、黃土、砂土、人工填土和碎石土等地基；灰土擠密樁法：處理地下水位 以上的濕陷性黃土、素填土和雜填土等 地基；深層攪拌法：處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土和含水量較高的粘性土等地基；硅化法：與地基土的滲透系數(shù)有關(guān)；堿液法：處理非自重濕陷性黃土。6 地基基礎(chǔ)事故的補(bǔ)救與預(yù)防（1）設(shè)計(jì)、施工或使用不當(dāng)引起事故的補(bǔ)救；（2）地下工程施工引起事故的預(yù)防與補(bǔ)救；（3）鄰近建筑施工引

18、起事故的預(yù)防與補(bǔ)救；（4）深基坑工程引起事故的預(yù)防與補(bǔ)救。7 建筑物增層改造通過建筑物增層改造，提高土地利用率，降低工程造價(jià)，加固并延長(zhǎng)舊建筑物的使用壽命，以緩解我國(guó)人口多，土地資源有限的問題。 向上增層法：直接增層法，外擴(kuò)式增層法，增加鋼筋混凝土內(nèi)柱式增層法，外套結(jié)構(gòu)增層法。 室內(nèi)增層法。 地下增層法。8 建筑物的托換工程主要是對(duì)地基基礎(chǔ)進(jìn)行加固、改造或處理，使其滿足上部結(jié)構(gòu)的要求。搶救性托換；保護(hù)性托換；預(yù)留性托換；綜合性托換；改變承重體系托換。如廣州地鐵樓房樁基的托換工程。實(shí)例匯源大廈托換工程匯源大廈主樓高27層,裙樓高9層,建筑面積5萬余m2。匯源大廈主體位于湘江大道改擴(kuò)建工程拆遷范圍

19、之內(nèi)，但拆遷與補(bǔ)償費(fèi)用達(dá)2.1億元之巨。為既滿足湘江大道功能要求,又節(jié)省巨額拆遷與補(bǔ)償費(fèi),匯源大廈裙房?jī)?nèi)0.000處設(shè)計(jì)有湘江大道機(jī)動(dòng)車道1條,非機(jī)動(dòng)車道1條，人行道1條。根據(jù)設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì),必須對(duì)機(jī)動(dòng)車道兩側(cè)的部分柱體進(jìn)行加固,并在裙房出口處拆除框架結(jié)構(gòu)圓形柱1根,同時(shí)在2樓增加承重托梁,托梁尺寸為81.21.8。為使裙房結(jié)構(gòu)安全且不產(chǎn)生裂縫,需要對(duì)整個(gè)托換過程進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè),并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果,指導(dǎo)拆除及托換進(jìn)程。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)察看與分析計(jì)算,并與業(yè)主及監(jiān)理方商討,制定了具體監(jiān)測(cè)方案,并對(duì)其實(shí)施了監(jiān)測(cè)。建筑物的移位建筑物的移位是將整棟建筑物（不包括基礎(chǔ)），從原址移至規(guī)劃新址，它包括縱、橫向平移、轉(zhuǎn)向或者移動(dòng)加轉(zhuǎn)向。主要是由于改善道路與交通設(shè)施等引起。前蘇聯(lián)從1937年開始，我國(guó)從90年代開始應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)。建筑物的移位是一項(xiàng)技術(shù)要求較高、風(fēng)險(xiǎn)性較大的工作。成功實(shí)例：上海外灘天文臺(tái)平移工程：天文臺(tái)古建筑建于1907年，高52m，重400多t，移位到離原地24.2m處。9 移位技術(shù) 移位技術(shù)包括的內(nèi)容：建造新址基礎(chǔ)及移位路線的下軌道及基礎(chǔ)；對(duì)原建筑物基礎(chǔ)頂面進(jìn)行托換改造，形成鋼筋混凝土托換底盤；在建筑物原基礎(chǔ)上和沿途基礎(chǔ)上鋪設(shè)鋼墊板或軌道；在鋼板上設(shè)置滾動(dòng)支座；將建筑物與原基礎(chǔ)分離，分離后的建筑物的托盤放置于滾動(dòng)支座上；施加牽引力，移位速度不大于50mm/min，并保持勻速；移動(dòng)后的