工程測量 課件 單元14 工程變形觀測

工程測量21世紀技能創(chuàng)新型人才培養(yǎng)系列教材·建筑系列主編林長進林志維單元14工程變形觀測和竣工總平面圖的繪制1工程變形監(jiān)測概述2垂直位移觀測3建筑物的傾斜觀測4建筑物的裂縫觀測與位移觀測5竣工總平面圖的繪制單元14工程變形觀測和竣工總平面圖的繪制【學習目標】

通過工程變形監(jiān)測的學習與訓練，掌握變形監(jiān)測測量原理，具備變形測量和施工檢驗的能力。掌握沉降監(jiān)測方法及成果分析；掌握水平位移觀測原理方法；掌握傾斜觀測方法；能實施變形監(jiān)測?！竟そ尘瘛抗こ虦y量人員要向珠峰高程測量隊學習祖國至上，頑強拼搏，不畏艱險，勇攀高峰的精神。14.1工程變形監(jiān)測概述一變形觀測的特點

建筑物的變形觀測，目前在我國已受到高度重視。隨著社會主義建設(shè)的蓬勃發(fā)展，各種大型建筑物，如水壩、高層建筑、大型橋梁、隧道及各種大型設(shè)備的出現(xiàn)，因變形而造成損失的也越來越多。這種變形總是由量變到質(zhì)變而造成事故的。固而及時地對建筑物進行變形觀測，隨時監(jiān)視變形的發(fā)展變化，在未造成損失以前，及時采取補救措施，這就是變形觀測的主要目的。它的另一個目的是檢驗設(shè)計的合理性，為提高設(shè)計質(zhì)量提供科學的依據(jù)?！烊蝿?工程變形監(jiān)測概述建筑物在工程建設(shè)中建筑物在使用過程中建筑物沉降建筑物位移建筑物撓曲建筑物傾斜建筑物裂縫勘察設(shè)計施工使用失誤建筑物特點工程地質(zhì)復雜外界環(huán)境變化建筑物高大建筑物荷載大建筑物體形復雜建筑物荷載不均勻沙質(zhì)土淤泥凍土地下水位變化大氣溫度變化外界風力變化地震破壞其它外力一、概述天津市人民會堂辦公樓墻體開裂情況（1986年7月攝)天津市人民會堂辦公樓新建天津市科學會堂學術(shù)樓相鄰

高5.6m(辦公樓)27m5m30m27m18m（學術(shù)樓）高22m開裂寬度100mm原因：兩樓太近，學術(shù)樓產(chǎn)生地基附加應用，擴散到辦公樓地基中，造成下沉。意大利比莎斜塔資料介紹：八層，高55m，1~6層為大理石砌，7~8為青磚石砌，內(nèi)徑7.65m，呈圓環(huán)形。1173年—1371年竣工，經(jīng)過198年建到四層傾斜，停工94年。復建到第七層又停工83年，再建時第八層明顯有轉(zhuǎn)折。經(jīng)測量：塔北側(cè)沉降為量為90cm，塔南側(cè)沉降為量為270cm，向南傾5.5°塔頂離開豎向中心線為5m,傾斜值為0.093原因：1.地基粉砂土，施工不慎，粉砂外擠，偏心荷載南側(cè)壓力大，造成傾斜。2.塔基地壓力大，超過地基承受力，下沉。3.比薩平原深層抽水，使水位下降相當于大面積加載。二、變形監(jiān)測目的通過對變形體動態(tài)監(jiān)測，獲得精確觀測數(shù)據(jù)，對監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析，達到以下目的：

對各種工程建筑物在施工或使用過程中的異常變形作出預報，提供施工和管理方法，以便及時采取措施，保證工程質(zhì)量和建筑物安全。了解變形機理，驗證工程設(shè)計理論和地殼運動假說。對采用新結(jié)構(gòu)、新材料、新工藝性能做出客觀評價。建立正確的監(jiān)測預報理論和方法。三、變形監(jiān)測內(nèi)容一、內(nèi)部監(jiān)測內(nèi)部應力、應變監(jiān)測動力特性監(jiān)測加速度監(jiān)測二、外部監(jiān)測沉降監(jiān)測位移監(jiān)測傾斜監(jiān)測裂縫監(jiān)測撓度監(jiān)測靜態(tài)監(jiān)測動態(tài)監(jiān)測四、變形監(jiān)測特點

2.重復觀測：測量時間跨度大，觀測時間和重復周期取決于觀測目的、變形量量大小和速度。

3.嚴密數(shù)據(jù)處理方法：數(shù)據(jù)量大，變形量小，變形原因復雜。

4.變形資料提供快和準確。測量精度高：一般位置精度為1mm，相對精度1ppm。五、外部變形監(jiān)測基本方法1.常規(guī)大地測量方法幾何水準測量三角高程測量三角（邊）測量，交會測量導線測量全站儀自動跟蹤測量二變形觀測的技術(shù)要求

建筑物變形觀測的精度，視變形觀測的目的及變形值的大小而異，很難有一個明確的規(guī)定，國內(nèi)外對此有各種不同的看法。原則上，如果觀測的目的是為了監(jiān)視建筑物的安全，精度要求稍低，只要滿足預警需要即可，在1971年的國際測量工作者聯(lián)合會(FIG)上，建議觀測的中誤差應小于允許變形值的1/10～1/20；如果目的是為了研究孿形的規(guī)律，則精度應盡可能高些，因為精度的高低會影響觀測成果的可靠性。當然，在確定精度時，還要考慮設(shè)備條件的可能，在設(shè)備條件具備，且增加工作量不大的情況下，以盡可能高些為宜§14.2垂直位移觀測一、概述建筑物沉降——是指建筑物及其基礎(chǔ)在垂直方向上的變形即垂直位移，通過測定觀測點與基準點之間高差隨時間變化量。被測建筑物：高層建筑物高層建筑物深坑基重要廠房柱基及主要設(shè)備基礎(chǔ)高大構(gòu)筑物——水塔、煙囪、高爐等人工加固地基等14.2建筑物的沉降觀測一水準點和觀測點的設(shè)置基準點：是沉降觀測的基準，應埋設(shè)在建筑物變形影響圍之外，距開挖邊線50m之外，按二、三等水準點規(guī)格埋石，個數(shù)不少于3個。觀測點：觀測點設(shè)立在變形體上，能反應變形的特征點深基坑支護結(jié)構(gòu)觀測點埋設(shè)在鎖口架上，一般20m埋設(shè)一個,在支護的陽角處和距基坑很近的原建筑物應加密觀測點。建筑物——在建筑物四角沿外墻間隔10~15米處布設(shè)，在柱上每隔2~3根柱設(shè)一個點。圓形構(gòu)筑物——在基礎(chǔ)軸線對稱部位設(shè)點，不少于四個點。不同建筑物分界處：人工地基和天然地基接壤處，烈縫、伸縮縫處，不同高度建筑交接處，新舊建筑物交接處。觀測點埋設(shè)：沉降觀測基準點二建筑物的沉降觀測沉降觀測的周期（1）基準點應在建筑物基坑開挖前布設(shè)，并與已知水準點聯(lián)測。（2）觀測點埋設(shè)穩(wěn)定后，應與基準點聯(lián)測兩次，作為沉降觀測數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)。（3）施工過程中深基坑開挖時1~2天出現(xiàn)暴雨，管涌應加密澆筑地下室底扳后3~4天建筑物主體施工1~2層結(jié)構(gòu)封頂后3個月竣工投入使用3個月直至沿體穩(wěn)定觀測周期沉降觀測現(xiàn)場在施工現(xiàn)場進行沉降觀測2.沉降觀測方法

儀器技術(shù)標準觀測方法限差（mm）精密水準儀二等水準測量閉合水準閉合差容許值±0.6 附合水準精度要求：一般建筑物能反映2mm

重要建筑物能反映1mm

精密工程0.2mm3、沉降觀測的成果整理采用專用記錄手簿——逐步檢查每次觀測當日計算成果，分析成果。及時上報沉降結(jié)果繪制沉降曲線圖沉降觀測總結(jié)報告。計算各觀測點高程計算相鄰兩次觀測沉降量計算累積沉降量14.3建筑物的傾斜觀測一傾斜觀測(一)建筑物的傾斜觀測多層和高層建筑物基礎(chǔ)傾斜容許值建筑物高度（m）≤2424~6060~100＞100傾斜容許值（m）4321.5直接利用經(jīng)緯儀投點法測量(二)塔式建筑物的傾斜測量測定頂部中心相對于底部中心的偏心位移量

發(fā)射塔傾斜與日照變形觀測二建筑物的位移觀測水平位移觀測的平面位置是依據(jù)水平位移監(jiān)測網(wǎng)，或稱平面控制網(wǎng)。根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)形式、已有設(shè)備和具體條件，可采用三角網(wǎng)、導線網(wǎng)、邊角網(wǎng)、三邊網(wǎng)和視準線等形式。在采用視準線時，為能發(fā)現(xiàn)端點是否產(chǎn)生位移，還應在兩端分別建立檢核點。為了方便，水平位移監(jiān)測網(wǎng)通常都采用獨立坐標系統(tǒng)。例如大壩、橋梁等往往以它的軸線方向作為x軸，而y坐標的變化，即是它的側(cè)向位移。為使各控制點的精度一致，都采用一次布網(wǎng)。監(jiān)測網(wǎng)的精度，應能滿足變形點觀測精度的要求。在設(shè)計監(jiān)測網(wǎng)時，要根據(jù)變形點的觀測精度，預估對監(jiān)測網(wǎng)的精度要求，并選擇適宜的觀測等級和方法。14.4建筑物的裂縫觀測與位移觀測一構(gòu)件的撓度觀測所謂撓度，是指建(構(gòu))筑物或其構(gòu)件在水平方向或豎直方向上的彎曲值。例如橋的梁部在中間會產(chǎn)生向下彎曲，高聳建筑物會產(chǎn)生側(cè)向彎曲。左圖是對梁進行撓度觀測的例子。在梁的兩端及中部設(shè)置三個變形觀測點A、B及C，定期對這三個點進行沉降觀測，即可依下式計算各期相對于首期的撓度值：

——觀測點間的距離；

——觀測點的沉降量。撓度觀測二建筑物的裂縫觀測

當撓度過大建筑物會由于剪切破壞產(chǎn)生裂縫，這時除增加沉降觀測次數(shù)，還應進行裂縫觀測。

14.5竣工總平面圖的繪制一竣工測量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)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?？⒐た偲矫鎴D上應包括建筑方格網(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)筑物的符號應與設(shè)計圖例相同，有關(guān)地形圖的圖例應使用國家地形圖圖式符號。二竣工總平面圖的繪制建筑區(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、交通運輸總平面圖和管線竣工總平面圖等等。比例尺一般采用1：1000。如不能清楚地表示某些特別密集的地區(qū)，也可在局部采用1:500的比例尺。當施工的單位較多，工程多次轉(zhuǎn)手，造成竣工測量資料不全，圖面不完整或與現(xiàn)場情況不符時，需要實地進行施測，這樣繪出的平面圖，稱為實測竣工總平面圖。單元小結(jié)主要介紹了建筑物、構(gòu)筑物的沉降觀測、傾斜觀測、裂縫觀測和位移觀測的原理和方法，觀測數(shù)據(jù)的處理及分析判斷。1.沉降觀測的目的：監(jiān)測建筑物在垂直方向上的位移（沉降），以確保建筑物及其周圍環(huán)境的安全。建筑物沉降觀測應測定建筑物地基的沉降量、沉降差及沉降速度并計算基礎(chǔ)傾