工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測

1、2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系1變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理第十章第十章工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系2主要內(nèi)容主要內(nèi)容概述建筑基礎沉降監(jiān)測建筑物傾斜監(jiān)測工程實例第十章工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系31概述概述變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理第十章第十章工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系4土壤地基上的建筑物，在內(nèi)力與外力的作用下，

2、無論是在水平方向還是垂直方向都會發(fā)生變形。在水平方向所產(chǎn)生的位移叫做建筑物的水平位移，向上的垂直位移叫做上升，而向下的垂直位移叫做建筑物的沉降。由于建筑物基礎的不均勻沉降而使建筑物垂直軸線偏離其設計位置時，叫做建筑物的傾斜。傾斜伴隨著建筑物上部的水平位移，并且隨著高度的增加，水平位移量增大。第1節(jié)概述位移與傾斜（位移與傾斜（1）2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系5無論水平位移、傾斜還是沉降，當變形值超過一定限度時，會影響建筑物本身的安全以及人民生命財產(chǎn)的安全。有目的地對施工和運營期間的建筑物進行定期的變形觀測非常重要。研究建筑物的位移具有非常重要的意義，

3、因為在計算建筑物的地基時要考慮其極限變形。在計算過程中要確定傾斜的沉降和水平位移以及其它變形的大小，這些數(shù)值要與一些極值進行比較，這些極限值是保證建筑物整體或局部的正常使用條件以及保證一定壽命的一些數(shù)字指標。監(jiān)測意義監(jiān)測意義第1節(jié)概述2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系6對于工業(yè)與民用建筑物，主要進行沉降、傾斜和裂縫觀測，即靜態(tài)變形觀測；對于高層建筑物，還要進行震動觀測，即動態(tài)觀測；對于大量地抽取地下水及進行地下采礦的地區(qū)，則應進行地表沉降觀測。監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測內(nèi)容第1節(jié)概述2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系7主要觀測項

4、目主要觀測項目基礎沉降基礎沉降觀測單點沉降量、平均沉降量、相對沉降量、傾斜、彎曲、沉降速率等。水平位移水平位移單點水平位移、位移速率、撓度等?；卤O(jiān)測滑坡監(jiān)測對工程周圍可能產(chǎn)生滑坡的部位實行定期監(jiān)測。裂縫監(jiān)測裂縫監(jiān)測對建筑物上產(chǎn)生的裂縫進行寬度、深度、錯開等監(jiān)測。內(nèi)部監(jiān)測內(nèi)部監(jiān)測對建筑物基礎進行應力/應變監(jiān)測、溫度監(jiān)測、地下水位監(jiān)測。 第1節(jié)概述2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系82建筑基礎沉降監(jiān)測建筑基礎沉降監(jiān)測 變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理第十章第十章工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國

5、土信息工程系9定義定義對建筑物基礎的沉降觀測，就是定期地測定建筑物基礎在垂直方向上的位移，故亦稱建筑物基礎垂直位移觀測。在施工初期，基礎開挖，地表荷重卸出，基底產(chǎn)生回彈現(xiàn)象；基礎完工后，隨著施工進展，荷重不斷增加，基礎產(chǎn)生下沉；竣工后，在運營階段，往往持續(xù)若干年，沉降現(xiàn)象方能停止。沉降觀測應從基礎施工開始，直至運營后沉降穩(wěn)定為止。 第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系10主要工作主要工作 沉降觀測方案研究與技術設計； 沉降觀測儀器檢驗； 沉降觀測點位布設； 沉降觀測數(shù)據(jù)采集； 沉降觀測數(shù)據(jù)處理； 沉降量計算與分析； 沉降量報表； 沉

6、降過程曲線繪制； 沉降觀測報告編寫。第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系11技術設計技術設計根據(jù)工程項目的性質(zhì)、結構特點、規(guī)模大小、質(zhì)量精度要求等，研究沉降觀測方案和規(guī)劃觀測作業(yè)、選擇測量儀器設備、組成測量隊伍。按建筑物沉降觀測規(guī)范規(guī)定，一般建筑物應反應1mm的沉降量，這就要求觀測精度要高于1mm，一般按二等水準測量技術規(guī)定執(zhí)行。對于研究性的觀測，應采用一等水準測量技術指標。根據(jù)規(guī)范的要求，一般應采用S1級精密水準儀。對于非重要建筑或沉降量較大地區(qū)的沉降觀測、高速公路等，也可以采用三等水準測量技術指標實施觀測。第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)

7、測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系12基準點的布設（基準點的布設（1）基準點是變形觀測的基礎，基準點布設是否合適直接關系到變形觀測能否成功。根據(jù)工程項目的不同，一般要求基準點絕對穩(wěn)定，有時也可以要求基準點相對穩(wěn)定。要達到基準點穩(wěn)定的要求，有兩種選擇：一是遠離建筑物，二是深埋。第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系13基準點可分為兩級，固定基準和工作基準。固定基準點應布設在距離需要觀測的建筑物一定的距離且穩(wěn)定，不受其它外力影響、便于保存的位置?；鶞庶c數(shù)應不少于34個，以便于基準點保護、恢復和穩(wěn)定

8、性分析。 基準點的標志采用混凝土樁，或鋼管加筋樁。對于高層建筑物或大型建筑物，基準點應鉆孔至基巖?；鶞庶c的布設（基準點的布設（2）第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系14固定基準點工作基準點建筑物沉降觀測點位布置圖沉降觀測點位布置圖第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系15(a) 鋼管加筋基準點(b) 基巖上基準點(c) 路邊基準點(d) 路邊基準點沉降觀測基準點沉降觀測基準點第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系

9、16(a)(b)(c)鋼管加筋基準點鋼管加筋基準點第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系17觀測點布設觀測點布設沉降觀測點布設位置由測量單位、設計單位、甲方監(jiān)理共同確定，由施工單位配合實施埋設。觀測點應埋設在最能反映建筑物沉降的位置，如四角點、中點、較大轉角處、沉降縫、抗震縫，構造柱，荷載或?qū)訑?shù)變化處，地基薄弱處等，還要考慮點位具有一定的密度，如每隔1520m布設一點。標志要與結構體牢固結合，同時具有一定的深度。埋設標志時應結合施工圖紙，使其既便于立尺觀測，又便于保護，同時不會被后續(xù)施工所掩埋。第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-1

10、9中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系18沉降觀測點標志沉降觀測點標志第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系19基準網(wǎng)觀測基準網(wǎng)觀測待基準點埋設完成并達到一定強度后，按沉降觀測設計方案對基準網(wǎng)實施首次測量。采用二等或一等水準測量進行觀測，視距長度要小于相應等級，嚴格保證視距差在規(guī)定范圍內(nèi)。 基準點間應構成閉合環(huán)，并具備一定數(shù)量的多余觀測值。 第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系20各周期觀測各周期觀測隨著施工進度的進行，每隔一定的時間觀測一次沉降觀測點的

11、沉降情況。從基礎開始初次觀測，每增加一層或設定層數(shù)觀測一次，直至竣工。竣工后運營期間也要每隔三個月、半年、一年進行觀測，直至穩(wěn)定。當遇有暴雨、地震等特殊情況后，應對建筑物增加觀測次數(shù)。各周期觀測綱要應盡量保持一致，固定人員、固定儀器、固定時間、固定路線。觀測點要與基準點之間構成閉合、附合路線，盡量避免支線觀測。觀測中會有各種情況發(fā)生，應在觀測的同時記錄，比如施工進度、天氣情況、氣象條件等，以便后續(xù)分析使用。第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系21沉降觀測網(wǎng)沉降觀測網(wǎng)第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程

12、系中南大學測繪與國土信息工程系22基準網(wǎng)數(shù)據(jù)處理基準網(wǎng)數(shù)據(jù)處理當基準網(wǎng)獨立觀測時，基準網(wǎng)可以獨立平差計算。因首次觀測無基準點穩(wěn)定性的先驗信息，所以，可以采用普通秩虧自由網(wǎng)平差，即應采用全網(wǎng)的重心作為基準，使各基準點精度均勻，取得基準點在重心高程基準下的高程值，作為沉降觀測的依據(jù)。當首次基準網(wǎng)與觀測點網(wǎng)同時觀測并整體平差時，可以以基準點為擬穩(wěn)點，觀測點為非擬穩(wěn)點進行擬穩(wěn)自由網(wǎng)平差，即采用擬穩(wěn)重心為基準，建立平差基準和取得觀測點初始測量成果。第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系23各周期數(shù)據(jù)處理各周期數(shù)據(jù)處理各周期觀測后即時進行數(shù)據(jù)平差

13、計算。數(shù)據(jù)處理一般多采用固定點平差或擬穩(wěn)平差。當確知基準點穩(wěn)定時采用固定基準平差，若不知基準點先驗條件，可采用擬穩(wěn)平差。各周期的平差基準要一致，這樣才能反映出正確的變形量。當單位權中誤差和各點位中誤差在設計規(guī)定之內(nèi)時，本期觀測成果是合格的。否則就該檢查、分析原因，及時實施補測或重測。 第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系24沉降量的計算沉降量的計算 dtdvHHdsHHdjijijjijijijiji01第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系25沉降量報表沉降量報表每周期沉

14、降觀測后，應及時進行數(shù)據(jù)處理和分析，計算沉降信息，及時編制沉降量報表，提供給設計、施工、監(jiān)理、業(yè)主等。沉降觀測報表的格式視各地建筑質(zhì)量監(jiān)督部門要求而定，現(xiàn)還沒有統(tǒng)一的格式。第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系26沉降過程曲線圖繪制沉降過程曲線圖繪制當變形觀測進行到一定周期，或是工程進度到一定階段，就要依據(jù)前面所觀測和計算的結果，繪制點位沉降過程曲線。通過變形曲線可以直觀地了解變形過程和變形分布情況，也可以對變形發(fā)展趨勢有個直觀的判斷。沉降過程曲線以時間為水平軸，以沉降量為縱軸。為了對比相關點位沉降量及其沉降速率，經(jīng)常將多個點位的沉降

15、過程曲線繪制在同一圖中。第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系27時間（天）沉降量（mm）沉降過程曲線沉降過程曲線第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系28報告的編寫報告的編寫當工程竣工后，應及時對施工期間沉降觀測成果進行階段總結?？偨Y報告應包括：技術措施、觀測期限、觀測依據(jù)等，并對總的觀測結果進行分析。沉降觀測階段（總結）報告應包含的分析數(shù)據(jù)有：建筑物最大沉降點名及其最大沉降量；建筑物最小沉降點名及其最小沉降量；建筑物所有觀測點的平均沉降量；近期該建筑物最大沉降速率、最小沉

16、降速率以及平均沉降速率。沉降觀測階段（總結）報告中還應包含沉降觀測點位布置圖、點位沉降過程線等，必要時還應繪制等沉降曲線圖。第2節(jié)建筑物基礎沉降監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系293建筑物傾斜監(jiān)測建筑物傾斜監(jiān)測 變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理第十章第十章工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系30定義定義測定工業(yè)與民用建筑物傾斜度隨時間變化的工作，稱為傾斜觀測。高層或高聳建筑物，如電視塔、水塔、煙囪、高層建筑物等，由于基礎不均勻沉降或受風力等影響，其垂直軸線會發(fā)生傾斜。當傾斜達到

17、一定程度時會影響建筑物的安全，因此必須對其進行傾斜觀測或不均勻沉降觀測。第3節(jié)建筑物傾斜監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系31BBAehhei 傾斜度示意傾斜度示意第3節(jié)建筑物傾斜監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系32縱橫距投影法縱橫距投影法在圓形建筑物的兩個相互垂直的方向上安置經(jīng)緯儀或全站儀；測站距離圓形建筑物的距離應大于其高度的1.5倍；在圓形建筑物的底部橫放兩把尺子，使兩尺相互垂直，且分別垂直于圓形建筑物中心與兩測站的連線。經(jīng)緯儀分別照準建筑物的頂部、底部的邊緣，向下投影。第3節(jié)建筑物傾斜監(jiān)測2022

18、-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系33縱橫距投影法傾斜觀測縱橫距投影法傾斜觀測第3節(jié)建筑物傾斜監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系342)()(2)()(42423131AABByAABBxyyyyxxxx22yxe縱橫距投影法傾斜計算縱橫距投影法傾斜計算第3節(jié)建筑物傾斜監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系35前方交會法前方交會法當測定偏距e的精度要求較高時，可以采用角度前方交會法。首先在圓形建筑物周圍標定A、B、C三點，觀測其轉角和邊長，則可求得其在資用坐標系中的坐標；然后分別

19、設站于A、B、C三點，觀測圓形建筑物頂部兩側切線與基線的夾角，并取其平均值；以同樣的方法觀測圓形建筑物底部；按角度前方交會定點的原理，即可求得圓形建筑物頂部圓心O和底部圓心O的坐標。第3節(jié)建筑物傾斜監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系3622)()(OOOOyyxxe前方交會法傾斜觀測計算前方交會法傾斜觀測計算第3節(jié)建筑物傾斜監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系37任意點置鏡方向交會法任意點置鏡方向交會法 對非圓形建筑物，如高層建筑物的樓體進行傾斜觀測，過去一般用基礎不均勻沉降來推算。 當建筑物屬于非鋼體變形時

20、，這一方法就失去了作用。 由于建筑物在施工階段其樓體上變形點無法置鏡，因此，只能用方向交會的方法來交會該點的位置，以此來分析該點的傾斜值（變形值）。 施工期間建筑場地有各種施工機械、設備、堆放的各種建筑材料，以及作業(yè)人員流動頻繁等因素，使變形監(jiān)測基準點位或被破壞，致使觀測時不能用正常的前方交會方法交會變形點的位置。 本方法后視任意兩點交會變形點，并將這種交會法轉化為兩方向前方交會算法。第3節(jié)建筑物傾斜監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系38任意點置鏡方向交會法傾斜觀測任意點置鏡方向交會法傾斜觀測第3節(jié)建筑物傾斜監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信

21、息工程系中南大學測繪與國土信息工程系39任意點置鏡角度轉換關系第3節(jié)建筑物傾斜監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系40激光垂準法激光垂準法利用激光垂準儀，測定建筑物底部和頂部距離垂準激光束的距離差，從而計算建筑物某軸線（某一面）的傾斜度。這種方法受施工干擾較大，在施工現(xiàn)場較難使用。第3節(jié)建筑物傾斜監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系41激光垂準傾斜觀測激光垂準傾斜觀測第3節(jié)建筑物傾斜監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系424工程實例工程實例變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理第十章第十章工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系43儀器及精度設計儀器及精度設計依據(jù)設計要求，為能反映出1mm的沉降量，采用S1級精密水準儀和銦鋼尺，按二等水準測量的規(guī)程進行沉降觀測；視距長度小于30m，三絲最小讀數(shù)不限，正確讀數(shù)至0.1mm，估讀至0.01 mm，單位權（一測站）中誤差不超過0.5mm，點位高程中誤差不超過1.0mm。第4節(jié)工程實例2022-3-19中南大學測繪與國土信息工程系中南大學測繪與國土信息工程系44觀測周期設計觀測周期設計建筑物施工至0以