建筑物沉降觀測

建筑物沉降觀測第1頁/共161頁“樓倒倒”2009年6月27日，上海的一棟竣工未交付使用的高樓整體倒覆，官方以兩次堆土施工為緣由，遭網(wǎng)友抨擊，故得此稱號。第2頁/共161頁網(wǎng)友的調(diào)侃—民眾的擔憂！眼睛一閉一睜，樓倒了！你知道世界上最最痛苦的事情是什么嗎？你買的不是倒的那棟樓，而是旁邊那棟！你說質(zhì)量不好吧，倒了又沒有散架，你說質(zhì)量好吧，沒竣工就倒掉了！開發(fā)商說：站起來是房子，躺下去還是房子，那才是真的好房子。居民們說：住進去是死，不住進去也是死，那才是真的死！現(xiàn)場散發(fā)強烈的哥斯拉氣味！經(jīng)查明，該樓盤為聘用樓盤！現(xiàn)在變成只有天窗的聯(lián)體別墅了！周圍樓房情緒穩(wěn)定，紛紛表示此樓倒下對他們影響不大！第3頁/共161頁各種各樣的樓XX與監(jiān)測的關系？樓脆脆樓垮垮浙江桐鄉(xiāng)“樓薄薄”：業(yè)主丈量大約9厘米厚的樓板如果出了問題，那么在施工單位之外承擔責任的不應該是監(jiān)管單位嗎？監(jiān)測單位應該具備什么樣的職業(yè)道德？應該具備什么樣的業(yè)務能力和素質(zhì)來監(jiān)控建筑物的建設質(zhì)量？第4頁/共161頁哈爾濱陽明灘大橋引橋發(fā)生坍塌2011年11月6日，哈爾濱陽明灘大橋舉行了通車剪彩儀式。黑龍江電視臺播出《陽明灘大橋龍江建橋史上的奇跡》。哈爾濱組織交通和橋梁方面專家分析陽明灘大橋引橋垮塌原因，專家表示雖然該段引橋整體傾覆，但橋面并未出現(xiàn)裂紋，說明整個橋梁質(zhì)量是合格的。3輛大掛車近500噸重量側壓對橋體造成偏載，超出橋梁承載能力?！沂且蛔细竦臉颍铱赡軙?，大車請繞行。

8月24日5點30分哈爾濱陽明灘大橋發(fā)生斷裂事故，橋上4輛大貨車墜落橋底，據(jù)悉死傷人數(shù)為3死5傷。第5頁/共161頁主要內(nèi)容第一講、建筑物沉降概述

第二講、水準測量基本理論和方法第三講、測量誤差理論基礎

第四講、建筑物沉降觀測方法及實例

第6頁/共161頁第一講、建筑物沉降概述內(nèi)容：理解建筑物沉降、沉降差、撓度、相鄰地基沉降和場地地面沉降的基本概念；了解建筑物沉降觀測意義；了解建筑物沉降的常用觀測方法；了解國家關于建筑物沉降觀測的相關規(guī)范；了解我省當前建筑物沉降觀測的狀況。重點：建筑物沉降的相關基本概念以及沉降觀測在城市和經(jīng)濟建設中的重要意義；常用沉降觀測方法的種類。難點：建筑物沉降差的概念及其對建筑物安全的重要意義。第7頁/共161頁建筑物沉降觀測意義對于大型工廠柱基、重型設備基礎、振動較大的連續(xù)性生產(chǎn)車間、高層建筑物以及不良地基上的建筑物等，在建造和使用期間，由于荷載的增加和連續(xù)性的生產(chǎn)，會引起建筑物的沉降，如果是不均勻沉降，建筑物還會發(fā)生傾斜甚至產(chǎn)生裂縫。建筑物的這些變形在一定范圍內(nèi)時，可視為正?，F(xiàn)象，但如果超過某一限度就會影響建筑物的正常使用，嚴重的還會危及建筑物的安全。第8頁/共161頁建筑物沉降觀測意義因此在施工過程中和運營使用期間，應對建筑物進行變形觀測，通過對變形觀測數(shù)據(jù)的分析，掌握建筑物的變形情況，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并采取有效措施，保證工程質(zhì)量和生產(chǎn)安全。同時，變形觀測也可以驗證設計是否合理，為今后建筑物結構和地基基礎的設計積累資料。嚴格地說，建筑物的變形是垂直方向和水平方向同時并存的，尤其是，不均勻的垂直位移往往伴隨著主體的傾斜或水平位移。為了便于歸納，《建筑變形測量規(guī)范》中對“垂直位移”和“水平位移”分別以“沉降”和“位移”進行歸類。第9頁/共161頁1.1建筑物沉降的基本概念兩個建筑物沉降案例意大利比薩斜塔由于地面沉降造成的昆明妙湛寺金剛塔整體下沉第10頁/共161頁身邊的建筑物整體沉降實例昆明妙湛寺位于官渡古鎮(zhèn)，金剛塔由墩臺、主塔和四小塔組成，整體用規(guī)則砂石砌筑。墩臺呈正方形，每邊寬9.8m，高4.7m，中央建喇嘛式主塔一座，總高17.13m。墩臺現(xiàn)地面低于周圍地面1.6米，在地下水位線260mm以下，造成塔基長期浸泡在水中。（《昆明市地面沉降》一書采用的素材）第11頁/共161頁意大利比薩斜塔修建于1173年，1350年完工,為8層圓柱形建筑。開始時，塔高設計為100米左右，但動工五六年后，塔身從三層開始傾斜，因此，實際建成塔高54.5米。1990年，意大利政府將其關閉，開始進行整修。在其關閉之前，塔頂已南傾3.5米。意大利的偉大科學家伽俐略,曾在斜塔的頂層做過著名的自由落體運動的實驗,讓兩個重量相差10倍的鐵球,同時從塔頂落下,結果,兩球同時著地。經(jīng)典的基礎沉降差異實例

3.5米第12頁/共161頁建筑物沉降的定義建筑物沉降是地基、基礎和上層結構共同作用的結果，屬于建筑物變形范疇。其定義是建筑物地基、基礎及地面在荷載作用下產(chǎn)生的豎向移動。根據(jù)其方向，可以分為上升和下沉。建筑物的豎向下沉或上升值稱為沉降量。規(guī)范規(guī)定，當數(shù)值大于零時為下沉，反之為上升。但是這與人們的思維習慣和常見的數(shù)學坐標軸方向相反，因此，在日常作業(yè)中，我們往往采取“正升負降”的表示習慣，實際工作中，對資料的處理方面要與施工方、監(jiān)理方等相關單位方充分溝通，便于資料的分析使用，避免造成對建筑物的變形狀況的錯誤判斷。第13頁/共161頁習慣采用的時間-累計沉降曲線第14頁/共161頁均勻沉降和差異沉降的概念當同一建筑物不同部位在同一時間段的沉降量相同時，表現(xiàn)為建筑物的均勻豎向下沉或上升，稱為均勻沉降。相反，由于建筑物的地基條件差異、基礎及結構的設計和施工瑕疵、各部位荷載差異或者外力干擾而造成的同一建筑不同部位在相同時間段內(nèi)存在的沉降量差值，稱為差異沉降。當一個建筑存在沉降差異時，往往表現(xiàn)為建筑物出現(xiàn)傾斜，甚至由于結構體縱向受剪切而出現(xiàn)裂縫，將嚴重建筑物的安全。沉降觀測中，引入了撓度的概念，用于表達建筑的基礎、上部結構或構件等在彎矩作用下因撓曲引起的垂直于軸線的線位移。第15頁/共161頁相鄰地基沉降相鄰地基沉降是由于毗鄰的建筑間的荷載差異引起的相鄰地基土應力重新分布而產(chǎn)生的附加沉降。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市建設速度加快，城市單位土地面積上的建筑荷載力在不斷增加，建筑物的密集日益加劇。新建建筑物的荷載差異造成的對周圍環(huán)境，尤其是對相鄰建筑物的影響也日益突出。為了檢測和評估新建建筑物對相鄰建筑物的影響程度，以保證這些建筑和用戶的安全，相鄰地基沉降的觀測也越來越重要。目前，從開展的建筑物沉降工作量來看，施工場地周圍建筑物的沉降觀測占著很大比重，且往往與周邊居民的利益息息相關，受到高度重視。這類沉降觀測除了經(jīng)濟效益外，同時具有很高的社會效益，從業(yè)者除應具備很強的業(yè)務能力之外，也要有很強的社會責任感。第16頁/共161頁場地地面沉降由于長期降雨、管道漏水、地下水位大幅度變化、大面積堆載、地裂縫、大面積侵蝕、砂土液化以及地下采空等原因引起的一定范圍內(nèi)的地面沉降稱為場地地面沉降。90年代開展的“昆明市地面沉降研究”是我省到目前為止開展的最大規(guī)模的城市地面沉降觀測研究項目。研究區(qū)包括昆明4個城區(qū)及呈貢縣城在內(nèi)的面積約2500KM2的范圍。本項目承擔單位是云南省地震局，采用傳統(tǒng)的大地測量方法進行監(jiān)測，以期查明昆明市地面沉降的分布范圍、總體狀況及沉降的量級和速率。1、水平形變監(jiān)測是為了探討監(jiān)測區(qū)內(nèi)活動斷裂是否對昆明地面沉降有直接或間接的制約作用，測量作業(yè)采用美國K+E公司生產(chǎn)的RM－Ⅲ型精密激光測距儀。2、通過Ⅰ等精密水準測量重復觀測各水準點的高程變化，精確地了解地面的垂直運動。第17頁/共161頁常用沉降觀測方法水準測量（即幾何水準）方法；靜力水準測量（基本原理是連通管原理）；電磁波測距三角高程測量方法；傳感器；高精度GPS測量等。第18頁/共161頁靜力水準測量靜力水準儀是一種高精密液位測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)適用于測量多點的相對沉降。在使用中，多個靜力水準儀的容器用通液管聯(lián)接，每一容器的液位由磁致伸縮式傳感器測出，傳感器的浮子位置隨液位的變化而同步變化，由此可測出各測點的液位變化量。在靜力水準儀的系統(tǒng)中，所有各測點的垂直位移均是相對于其中的一點(又叫基準點)變化，該點的垂直位移是相對恒定的或者是可用其它方式準確確定，以便能精確計算出靜力水準儀系統(tǒng)各測點的沉降變化量。靜力水準儀有多種類型，包括：振弦式，電阻式，液位式等等。第19頁/共161頁沉降觀測方法的選取具體工作中采用什么方法進行沉降觀測，應以該方法能夠反映預估的建筑物的沉降量為基本要求。一般，我們要求觀測方法的分辨率能夠達到沉降量的十分之一為指標進行選擇，并且考慮實際工作的方便性和適宜性因素。通常，建筑物沉降觀測是用水準測量方法，根據(jù)水準點定期測定建筑物上所埋設的沉降觀測點高程的工作。它比較全面地反映了建筑物隨著工程進展、荷載增加，觀測點高程變化的實際情況，及時獲取威脅建筑物安全的下沉（或上升）數(shù)據(jù)，并為以后合理設計提供資料。第20頁/共161頁沉降觀測的相關規(guī)范現(xiàn)行的國家建筑物變形測量行業(yè)標準為國家建設部2007年9月4日發(fā)布，2008年3月1日開始實施的《建筑變形測量規(guī)范》JGJ8-2007。該規(guī)范適用于工業(yè)與民用建筑的地基、基礎、上部結構及場地的沉降觀測、位移測量和特殊變形測量。對建筑物變形觀測所應采用的觀測方法、儀器設備、測量精度以及各種應提交的觀測數(shù)據(jù)、成果、圖件和分析方法進行了規(guī)定，是建筑物變形測量工作必須嚴格執(zhí)行的行業(yè)技術標準。此外，對于該《建筑變形測量規(guī)范》不能覆蓋的沉降觀測過程中遇到的一些技術要求，應符合《國家一、二等水準測量規(guī)范》GB12897和《國家三、四等水準測量規(guī)范》GB12898的相應規(guī)定。第21頁/共161頁我省建筑物沉降觀測現(xiàn)狀云南省的建筑物沉降觀測開始于上世紀80年代。在我省經(jīng)濟快速發(fā)展的近二十多年里，大量的工業(yè)建筑、高層和超高層民用建筑的建設，推動了建筑物變形，特別是沉降觀測和研究的發(fā)展，如昆明新機場等大型建設項目，對建筑物的沉降觀測要求極高，將極大地推動我省的建筑物變形測量技術的進步。云南地處多地震地區(qū)，小震不斷，破壞性地震時有發(fā)生，為保證建筑物的安全，對建設和使用過程中的建筑物變形，特別是建筑沉降的觀測尤為重要。特別是近幾年在城市建成區(qū)進行的高層和超高層建筑物的建設中（如世紀廣場、佳華廣場等），除進行新建大廈的沉降觀測以外，增加了相鄰地基沉降的觀測，沉降觀測的內(nèi)容得到了大幅度的充實，基本覆蓋了《建筑變形測量規(guī)范》的內(nèi)容。第22頁/共161頁我省建筑物沉降觀測現(xiàn)狀另外，作為省會城市的昆明，隨著城市的不斷增容，城市面積不斷擴大，圍海造田形成的滇池湖濱地區(qū)也逐步成為當前城市建設的重要組成部分。該區(qū)域地質(zhì)條件較差，目前不具備建造高樓大廈的地質(zhì)條件，即便建造較低層建筑，軟弱的回填地基存在承載力弱且承載力分布不均衡的特點，因此，類似區(qū)域的建筑物迫切需要進行包括建筑物主體、相鄰地基和場地地面沉降的觀測?；仡櫾颇鲜《嗄甑慕ㄖ锍两涤^測歷程，開展的大量民用建筑、部分工業(yè)建筑物和超高層標志性建筑的沉降觀測，取得了海量的建筑物變形第一手觀測資料，通過對這些數(shù)據(jù)的分析，得到了建筑物的設計、施工、地基地質(zhì)條件等各方面的寶貴參數(shù)信息，為今后的設計和施工積累了大量的資料。同時，參與沉降觀測的監(jiān)測和檢測單位，嚴格執(zhí)行國家規(guī)范，取得的可靠的觀測資料真實地反映了建筑物施工過程中出現(xiàn)的各種變形異常，取得的建筑物變形趨勢預測結果，為建筑物的后續(xù)施工方案的修改（甚至是設計方案的更改），保證建筑物安全起到了重要作用，為我省的城市和經(jīng)濟建設做出了巨大貢獻。第23頁/共161頁第二講、水準測量基本理論和方法內(nèi)容：理解水準測量的基本原理；掌握微傾式水準儀、自動安平水準儀的構造特點、水準尺和尺墊；掌握水準儀的使用及檢校方法；掌握水準測量的外業(yè)實施（觀測、記錄和檢核）及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理（高差閉合差的調(diào)整等）方法；了解水準測量的注意事項、精密水準儀操作方法。重點：水準測量原理；水準測量的外業(yè)實施及內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。

難點：水準儀的檢驗與校正和內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理。第24頁/共161頁2.1高程測量的概念測量地面上各點高程的測量工作,稱為高程測量。高程測量根據(jù)所使用的儀器和施測方法的不同，分為：水準測量、三角高程測量、氣壓高程測量、流體靜力水準測量和GPS高程測量。水準測量具有觀測精度高、觀測和計算處理方法簡單的優(yōu)點而得到廣泛應用。

第25頁/共161頁氣壓高程測量根據(jù)大氣壓力隨高程變化的規(guī)律，用氣壓計測定兩點的氣壓差推算高差的方法。大氣壓力常以水銀柱高度表示，溫度為0℃時，在緯度45°處的平均海面上大氣平均壓力約為760毫米水銀柱。每升高約11米，大氣壓力減少1毫米水銀柱。一般氣壓計讀數(shù)精度可達0.1毫米水銀柱，約相當于1米的高差。由于大氣壓力受氣象變化的影響較大，氣壓高程測量精度低于水準測量和三角高程測量，主要用于高差較大的丘陵地和山區(qū)的勘測工作。通常用空盒氣壓計和水銀氣壓計，前者便于攜帶，多用于野外作業(yè)，后者常用于固定測站或檢驗前者。第26頁/共161頁2.2水準測量原理通常，水準測量有高差法和儀高法兩種各種測量方法，其中，儀高法的觀測精度較低，不適于做高精度的沉降觀測，因此，下面主要介紹高差觀測法。水準測量的原理是利用水準儀提供的“水平視線”，測量兩點間高差，從而由已知點高程推算出未知點高程。第27頁/共161頁2.2水準測量原理第28頁/共161頁標尺讀數(shù)與測點地勢的關系。。。根據(jù)公式，當hAB為負值時，表示沿觀測路線方向地勢為下坡，相反為上坡。第29頁/共161頁2.2水準測量原理轉(zhuǎn)點的概念：當?shù)孛嫔蟽牲c的距離較遠，或兩點的高差太大，放置一次儀器不能測定其高差時，就需增設若干個臨時傳遞高程的立尺點，稱為轉(zhuǎn)點。由多個測站和多個轉(zhuǎn)點的成組連接，形成一個測段，就是連續(xù)水準測量方法。第30頁/共161頁連續(xù)水準測量在實際水準測量中，A、B兩點間高差較大或相距較遠，安置一次水準儀不能測定兩點之間的高差。此時有必要沿A、B的水準路線增設若干個必要的臨時立尺點，即轉(zhuǎn)點（用作傳遞高程）。根據(jù)水準測量的原理依次連續(xù)地在兩個立尺中間安置水準儀來測定相鄰各點間高差，求和得到A、B兩點間的高差值。第31頁/共161頁連續(xù)水準測量前進方向h1=a1－b1h2=a2－b2……則：hAB=h1+h2+……+hn=Σh=Σa－Σb結論：A、B兩點間的高差等于后視讀數(shù)之和減去前視讀數(shù)之和。第32頁/共161頁2.3水準儀和水準尺為水準測量提供水平視線并在水準尺上讀數(shù)的儀器稱為水準儀。水準儀的種類、型號很多，按其精度可以分為DS05、DS1、DS3等型號。其中，“D”和“S”分別表示“大地測量”和“水準儀”，其下標是該類儀器每公里水準測量高差中數(shù)偶然中誤差，以毫米計。根據(jù)光學結構特點，水準儀又可以分為“微傾式”和“自動安平式”水準儀兩種。對于“自動安平式”水準儀，其精度等級依次為DSZ05、DSZ1、DSZ3等，其中的字母表示自動安平。第33頁/共161頁常見水準儀類型微傾式水準儀自動安平水準儀電子水準儀電子水準儀能夠自動進行讀數(shù)，取代人工讀數(shù)，可以極大地提高觀測效率、減少出錯概率。第34頁/共161頁水準儀的結構水準儀由望遠鏡、水準器和基座三部分組成。望遠鏡的作用是準確瞄準目標并在水準尺上進行讀數(shù)。水準儀的水準器有圓水準器和管水準器兩種，其作用是標示儀器豎軸是否豎直，視準軸是否水平的部件?；饕奢S座、腳螺旋、底板和三角壓板組成，其作用是支撐儀器上部并用連接螺旋與三腳架連接。第35頁/共161頁水準尺及種類水準測量使用的標尺稱為水準尺，是水準測量的高差度量工具，主要有：單面尺、雙面尺和塔尺等幾種類型，以及配合電子水準儀使用的條碼標尺。通常用干燥、優(yōu)質(zhì)的木材制成，也有用玻璃鋼、鋁合金等材料制成。用于建筑物沉降等高精度的水準測量時，應該采用溫度膨脹系數(shù)很小的因鋼標尺，除條碼尺外，一般最小刻劃為0.5厘米。雙面標尺和塔尺單面雙刻劃標尺條碼式電子水準儀標尺第36頁/共161頁尺墊尺墊是在連續(xù)水準測量過程中，放置在高程傳遞的轉(zhuǎn)點上，以防止觀測過程中水準尺下沉的裝置。尺墊第37頁/共161頁水準儀的使用在一個測站上，水準儀的基本操作程序包括以下步驟：安置儀器粗略整平對光和照準精確整平（僅微傾式水準儀需要）讀數(shù)第38頁/共161頁安置儀器安置儀器的過程是將水準儀器安置到腳架上的過程。儀器安置高度應適中（與觀測員身高相適應），目估架頭大致水平，并牢固地架設在地面上。第39頁/共161頁粗略整平粗略整平簡稱粗平，是轉(zhuǎn)動三個腳螺旋使圓水準器氣泡居中，達到儀器豎軸豎直，儀器旋轉(zhuǎn)時，為視線在各方向精確水平創(chuàng)造條件。

1、方法：對向轉(zhuǎn)動腳螺旋1、2——使氣泡移至1、2方向的中間——轉(zhuǎn)動腳螺旋3，使氣泡居中。2、規(guī)律：氣泡移動方向與左手大拇指運動的方向一致。圓水準器調(diào)節(jié)方法第40頁/共161頁對光和照準對光和照準是為了精確讀取水準標尺的刻劃和注記而調(diào)整望遠鏡的目鏡、物鏡的焦距和視線方向的過程。一般按以下五個過程：1、目鏡對光2、概略照準3、物鏡對光4、精確照準5、消除視差第41頁/共161頁目鏡對光調(diào)節(jié)目鏡對光螺旋，使十字絲清晰。目鏡對光螺旋望遠鏡十字絲第42頁/共161頁概略照準松開制動螺旋，轉(zhuǎn)動望遠鏡，用望遠鏡上的準星和照門（缺口）瞄準水準尺，然后旋緊制動螺旋。照門準星瞄準器制動旋鈕第43頁/共161頁物鏡對光轉(zhuǎn)動物鏡對光螺旋，使水準尺成像清晰。物鏡對光螺旋第44頁/共161頁精確照準轉(zhuǎn)動望遠鏡的微動螺旋，使十字絲縱絲照準水準尺邊緣或縱絲平分水準尺，以利于用中橫絲的中央部分截取水準尺讀數(shù)。第45頁/共161頁消除視差視差是指眼睛在目鏡端上下移動時，十字絲與目標像（水準尺像）有相對運動。視差對照準和讀數(shù)影響很大，故在讀數(shù)前必須予以消除。視差產(chǎn)生的原因是目標像平面與十字絲平面不重合。消除方法是仔細重新進行物鏡對光，如果仍然不能消除，須再重新進行目鏡對光，直至成像清晰、讀數(shù)不變?yōu)橹?。?6頁/共161頁精平與讀數(shù)轉(zhuǎn)動微傾螺旋使符合水準器的氣泡吻合，表示視線精確水平，隨即可以讀數(shù)。對于自動安平水準儀，儀器內(nèi)部有一個補償透鏡，能夠?qū)σ欢ǚ秶鷥?nèi)的視準軸不平行進行補償，因此，該類水準儀沒有管水準器，不需要進行精平操作，調(diào)節(jié)腳螺旋使圓水準器居中，即可照準標尺進行對光、讀數(shù)。電子水準儀也不需要精平操作，圓水準器居中，即可照準標尺進行對光、讀數(shù)。第47頁/共161頁讀數(shù)方法示意精密水準儀配套使用的水準尺，尺面注記的特點是：尺面注記的各分劃數(shù)值均為實際長度的2倍，即5cm的格值注記為1分米。因此，在尺面上讀數(shù)的1/2才是實際讀數(shù)。所以用這種尺測量高差時，須將觀測高差值除以2，才是實際高差。第48頁/共161頁2.4水準測量的實施與成果整理通過水準測量方法獲得其高程的高程控制點，稱為水準點，水準點可作為引測高程的依據(jù)。水準點有永久性和臨時性兩種。永久水準點是國家有關專業(yè)測量單位，按統(tǒng)一的精度要求在全國各地建立的國家級的水準點。沉降觀測中埋設的沉降觀測點屬于臨時水準點，一般在項目完成之后就不再使用。第49頁/共161頁水準路線由一系列水準點間進行水準測量所經(jīng)過的路線，稱為水準路線。水準路線依據(jù)工程的性質(zhì)和測區(qū)情況，可布設成以下三種形式：閉合水準路線附和水準路線支水準路線以上三種水準路線，我們叫做單一水準路線。第50頁/共161頁閉合水準路線由已知點水準點BM1經(jīng)過一系列的未知高程點的水準測量之后，又回到原已知點BM1的水準路線稱為閉合水準路線（或簡稱水準環(huán)線）。建筑物變形測量規(guī)范規(guī)定，建筑物的沉降觀測應盡量采用閉合水準路線進行沉降點的高程聯(lián)測。第51頁/共161頁附和水準路線兩個不同的已知水準點之間的水準測量路線，稱為附合水準路線。如從已知點BM1到已知點BM2的水準測量方法。第52頁/共161頁支水準路線由一個已知點BM1到某一待定水準點A的水準測量路線，稱為水準支線。由于水準支線沒有路線閉合（或附合差）校核，路線高差沒有多余觀測而無法進行路線高差的平差計算，因此，除非不具備閉合和附和路線條件，不宜在高精度的水準測量中采用。第53頁/共161頁水準網(wǎng)若干條單一水準路線相互連接構成的較復雜的網(wǎng)絡圖形，稱為水準網(wǎng)。因此，單一水準路線不包括水準網(wǎng)。第54頁/共161頁水準測量的實施（外業(yè)）1、單站水準測量的施測方法：一個水準測站的安置，應在兩點之間前、后視距大致相等處安置儀器，進行粗平，前后視距差應符合規(guī)范要求；為及時發(fā)現(xiàn)觀測中的錯誤，通常采用“兩次儀器高法”或“雙面尺法”。關于這兩種觀測方法的限差應符合國家相關規(guī)范中規(guī)定；瞄準水準點（后視點）上的水準尺，精平后用中橫絲讀數(shù)（后視讀數(shù)）；松開制動螺旋，瞄準待定點（前視點）上所立的水準尺，精平以后用中橫絲讀數(shù)（前視讀數(shù)）；計算本站高差（或按此高差再推算待定點高程），即完成一個測站的施測工作；根據(jù)規(guī)范規(guī)定，對于各種不同等級的水準測量，不同觀測方向（如往測或返測過程）的不同測站序號的讀數(shù)順序有具體規(guī)定，以消除尺墊下沉誤差。如：后前前后、前后后前、后后前前等。第55頁/共161頁水準測量的實施（外業(yè)）2、連續(xù)水準測量施測方法：在實際測量工作中，由于起點和終點間距離較遠或高差較大，安置一個測站不能全部通視，需要把兩點間距分成若干段，然后連續(xù)多次安置儀器，重復一個測站的簡單水準測量過程，這樣的水準測量稱為連續(xù)水準測量，其特點就是工作的連續(xù)性。如圖所示，由已知水準點BMA起始，向待定高程的BMB點進行水準測量（若為閉合水準路線，則最后回到起始點，施測過程相似）。第56頁/共161頁水準測量的實施（外業(yè)）3、水準測量記錄表水準測量中，把安置儀器的位置稱為測站，立尺的位置稱為測點。各測站觀測的后視讀數(shù)、前視讀數(shù)、高差的計算，高程的推算均應隨測隨記，并保證記錄的原始性和真實性。（1）起始點只有后視讀數(shù)，結束點只有前視讀數(shù)，中間點既有后視讀數(shù)又有前視讀數(shù)。（2），只表明計算無誤，不表明觀測和記錄無誤。第57頁/共161頁水準測量的檢核和成果處理一般情況下，水準測量都形成一定規(guī)模的水準路線。而水準路線由一系列的水準測站組成，因此，水準測量的檢核和成果處理包括對測站數(shù)據(jù)和路線數(shù)據(jù)的檢核與處理。測站檢核，只能檢核單個測站的觀測精度，一般在野外測量過程中根據(jù)規(guī)范要求即時進行檢核，超限時將即時進行重測。至于轉(zhuǎn)點位置變動，外界環(huán)境的影響等，雖然在一個測站上反映不明顯，但是這些誤差積累的結果會影響整個路線成果的精度，因此必須進行路線成果的檢核。檢核的方法是將路線觀測高差與理論高差值相比較，其差值稱為高差閉合差，用來檢查錯誤和評定水準路線成果的測量精度。第58頁/共161頁計算閉合差1、閉合水準路線：根據(jù)網(wǎng)型，閉合水準路線各段高差代數(shù)和的理論值應等于零，但實際上，由于各站觀測高差存在誤差，致使各段觀測高差的代數(shù)和不等于零，稱之為閉合差。即2、附合水準路線：對于附合水準路線，路線上各段高差代數(shù)和的理論值應等于兩個水準點間的已知高差，同樣由于有測量誤差，致使各段觀測高差的代數(shù)和不等于理論值而產(chǎn)生高差閉合差，即第59頁/共161頁容易混淆的概念水準測量中，當要求進行往返測、單程雙測站或單程雙路線觀測時，對每一測段均至少有兩個觀測高差。其中，往返測的高差符號相反，其余兩種觀測的高差符號一致。對此兩個高差的互差（往返不符值，或者雙路線所測高差之差），規(guī)范有相應的限差規(guī)定，允許誤差與測站數(shù)或路線長度有關。該誤差容易與閉合路線的閉合差或者附合路線的附合差相混淆。記住一個最重要的區(qū)別：閉合差或者附合差，是與路線相關的，可能是一個環(huán)線，或者一個附合路線；往返不符值，或者雙路線所測高差之差針對的是一個測段而言，即一個閉合路線或者一個附合路線，由多個測段組成，相應有多個往返不符值，或者雙路線所測高差之差。第60頁/共161頁分配閉合差1、高差閉合差限差（容許誤差）

水準測量中產(chǎn)生的路線閉合差，根據(jù)水準測量等級的不同，規(guī)范規(guī)定了相應的限差（容許誤差），該容許誤差除與觀測等級有關外，往往使用路線長度或者測站數(shù)進行規(guī)定，如mm的規(guī)定中，N為路線的測站數(shù)。關于該限差的具體數(shù)值，請參照相關規(guī)范的規(guī)定。高差閉合差的分配又叫平差計算，是為了分配觀測誤差。要強調(diào)的一點是，平差計算并不能提高觀測精度，也不能提高成果質(zhì)量，只能從數(shù)學上比較合理地分配野外觀測中引入的偶然誤差，并得到一個精度評定結果。第61頁/共161頁分配閉合差2、分配原則：

根據(jù)誤差傳播律，水準測量的精度與路線長度（或者測站數(shù)）成反比，即觀測的路線越長，測站數(shù)越多，觀測的誤差累積將越大，精度越低。因此，水準路線的閉合差的改正值與距離L

或測站數(shù)n

成正比，即使用路線長度或者測站數(shù)作為權重，將高差閉合差反號分配到各段高差上。第62頁/共161頁計算待定點高程待定點就是我們常常說的未知高程值的測點，可以是在進行控制測量中的水準點，也可能就是進行建筑物沉降觀測時安置在建筑物上的沉降點。用經(jīng)過閉合差改正、正高改正等各項改正后的高差和已知點的高程，來逐段推算各待定點的高程。已知點就是高程值為已知的水準點，一般是更高等級的水準測量得到的水準點?？赡苁菄业燃壦疁庶c，也可能是進行建筑物沉降觀測中的控制點、工作基點、檢測點等。第63頁/共161頁水準測量的成果實例【例】如圖為按圖根水準測量要求施測某附合水準路線觀測成果略圖。BM-A和BM-B為已知高程的水準點，圖中箭頭表示水準測量前進方向，路線上方的數(shù)字為測得的兩點間的高差(以m為單位)，路線下方數(shù)字為該段路線的長度(以km為單位)，試計算待定點1、2、3點的高程。第64頁/共161頁解算步驟第一步計算高差閉合差：第二步計算限差：第65頁/共161頁解算步驟第三步計算每km改正數(shù)：第四步計算各段高差改正數(shù)：四舍五入后，使故有：V1=-8mm，V2=-11mm,V3=-8mm，V4=-10mm第66頁/共161頁解算步驟第五步計算各段改正后高差后，計算1、2、3各點的高程。

改正后高差=改正前高差+改正數(shù)Vi

H1=HBM-A+(h1+V1)=45.286+2.323=47.609(m)

H2=H1+(h2+V2)=47.509+2.802=50.411(m)

H3=H2+(h3+V3)=50.311-2.252=48.159(m)

HBM-B=H3+(h4+V4)=48.059+1.420=49.579(m)第67頁/共161頁第三講、測量誤差理論基礎內(nèi)容：了解測量誤差來源及產(chǎn)生的原因；掌握系統(tǒng)誤差和偶然誤差的特點及其處理方法；理解精度評定的指標（中誤差、相對誤差、容許誤差）的概念；了解水準測量各項誤差及減少誤差應注意的事項；了解誤差傳播定律的應用。重點：系統(tǒng)誤差和偶然誤差的特點及其處理方法；水準測量各項誤差及減少誤差應注意的事項。難點：中誤差、相對誤差、容許誤差的概念；誤差傳播定律的應用。第68頁/共161頁3.1測量誤差的概念在同一量的各觀測值之間，或在各觀測值與其理論上的應有值之間存在差異的現(xiàn)象，在測量工作中是普遍存在的。這是由于觀測值中包含有觀測誤差的緣故。觀測誤差的產(chǎn)生，原因很多，概括起來有以下三個方面：測量儀器觀測者外界條件第69頁/共161頁測量儀器引起的誤差：測量工作通常是利用測量儀器進行的。由于每一種儀器只具有一定限度的精密度，因而使觀測值的精密度受到了一定的限制。同時，儀器本身也有一定的誤差，例如水準儀的視準軸不平行于水準軸，水準尺的分劃誤差等等。因此，使用這樣的水準儀和水準尺進行觀測，就會使水準測量結果產(chǎn)生誤差。第70頁/共161頁觀測者引起的誤差：由于觀測者的感覺器官的鑒別能力有一定的局限性，所以在儀器的安置、照準、讀數(shù)等方面都會產(chǎn)生誤差。同時，觀測者的工作態(tài)度和技術水平，也是對觀測成果質(zhì)量有直接影響的重要因素。第71頁/共161頁外界條件引起的誤差：觀測時所處的外界條件，如溫度、濕度、風力、大氣折光等因素都會對觀測結果直接產(chǎn)生影響；同時，隨著溫度的高低，濕度的大小，風力的強弱以及大氣折光的不同，它們對觀測結果的影響也隨之不同，因而在這樣的客觀環(huán)境下進行觀測，就必然使觀測的結果產(chǎn)生誤差。第72頁/共161頁測量誤差的分類：誤差按其對測量結果影響的性質(zhì)，可分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差。系統(tǒng)誤差與偶然誤差在觀測過程中總是同時產(chǎn)生的。第73頁/共161頁系統(tǒng)誤差：1、定義：在相同觀測條件下，對某量進行一系列觀測，如誤差出現(xiàn)符號和大小均相同或按一定的規(guī)律變化，這種誤差稱為系統(tǒng)誤差。2、特點：具有積累性，對測量結果的影響大，但可通過一般的改正或用一定的觀測方法加以消除。3、舉例：如標尺長度誤差、標尺零點差、水準儀i角誤差等?？梢苑謩e采用雙數(shù)站上點和保持前后尺視距相等的方法進行消除。第74頁/共161頁偶然誤差：

1、定義：在相同觀測條件下，對某量進行一系列觀測，如誤差出現(xiàn)符號和大小均不一定，這種誤差稱為偶然誤差。但具有一定的統(tǒng)計規(guī)律。

2、特點：

（1）具有一定的范圍。

（2）絕對值小的誤差出現(xiàn)概率大。

（3）絕對值相等的正、負誤差出現(xiàn)的概率相同。

（4）數(shù)學期限望等于零。即：第75頁/共161頁偶然誤差的統(tǒng)計規(guī)律：偶然誤差分布頻率直方圖

第76頁/共161頁3.2衡量精度的指標在一定的觀測條件下進行的一組觀測，它對應著一種確定的誤差分布。如果分布較為密集，即離散度較小時，則表示該組觀測質(zhì)量較好，也就是說，這一組觀測精度較高；反之，如果分布較為離散，即離散度較大時，則表示該組觀測質(zhì)量較差，也就是說，這一組觀測精度較低。因此，所謂精度，就是指誤差分布的密集或離散的程度，也就是指離散度的大小，假如兩組觀測成果的誤差分布相同，便是兩組觀測成果的精度相同；反之，若誤差分布不同，則精度也就不同。第77頁/共161頁3.2衡量精度的指標在實際工作中，人們需要對精度有一個數(shù)字概念，這個具體的數(shù)字應該能夠反映誤差分布的密集或離散的程度，即應該能夠反映其離散度的大小，因此稱它為衡量精度的指標。測量上常見的精度指標有：方差和中誤差、相對誤差、極限誤差。

第78頁/共161頁方差和中誤差方差：

Δ——某量的真誤差，[]——求和符號。規(guī)律：標準差σ估值（中誤差m）絕對值愈小，觀測精度愈高。在測量中，n為有限值，計算中誤差m

的方法，有以下兩種：第79頁/共161頁用真誤差來確定中誤差——適用于觀測量真值已知時。真誤差Δ——觀測值與其真值之差，有：

標準差

中誤差（標準差估值），n為觀測值個數(shù)。應用實例：測角三角網(wǎng)中，單個三角形的三個內(nèi)角觀測值之和與理論值180°之差，即真誤差。閉合水準路線的各測段高差之和應為0，如不為0，該閉合差為真誤差。第80頁/共161頁用改正數(shù)來確定中誤差（白塞爾公式）——適用于觀測量真值未知時。V——最或是值與觀測值之差。一般為算術平均值與觀測值之差，即有：第81頁/共161頁相對中誤差對于某些觀測結果，有時單靠中誤差還不能完全表達觀測結果的好壞。例如，分別丈量了1000m及80m的兩段距離，觀測值的中誤差均為±2cm，雖然兩者的中誤差相同，但就單位長度而言，兩者的精度并不相同。顯然前者的相對精度比后者要高。此時，須采用另一種辦法來衡量精度，通常采用相對中誤差，它是中誤差與觀測值之比。相對中誤差是個無名數(shù)，在測量中一般將分子化為1，即用表示。1、相對中誤差=2、往返測較差率K=第82頁/共161頁極限誤差（容許誤差）

偶然誤差服從正態(tài)分布，即一組正常的觀測值中，誤差數(shù)值大的出現(xiàn)概率小，而數(shù)值小的出現(xiàn)概率大。根據(jù)概率論，絕對值大于三倍中誤差的偶然誤差出現(xiàn)的概率接近于零，是小概率事件，或者說這是實際上的不可能事件。因此，通常以三倍中誤差作為偶然誤差的極限值，并稱為極限誤差。實踐中，也有采用2σ作為極限誤差的。實用上，則以中誤差的估值m代替σ，即以3m或2m作為極限誤差。在測量工作中，如果某誤差超過了極限誤差，那就可以認為它是錯誤，相應的觀測值應舍去不用。第83頁/共161頁3.3誤差傳播定律及其應用一、誤差傳播定律在實際測量工作中，某些量是我們無法直接觀測得到的，而是由觀測值通過一定的函數(shù)關系間接計算出來的，即常常遇到目標量是觀測值的函數(shù)。如，一個水準測站的高差由公式求得，其中高差h是我們需要的最終觀測結果，標尺讀數(shù)a和b是我們能夠直接觀測的數(shù)值。當我們知道了標尺讀數(shù)的誤差時，如何計算得到高差觀測值的誤差呢？這兩個誤差之間存在什么樣的關系呢？我們將這種關系成為誤差傳播定律。第84頁/共161頁3.3誤差傳播定律及其應用一般地，我們往往觀測得到的是設、…為相互獨立的直接觀測量，且存在函數(shù)關系則有：

上式即為觀測值函數(shù)的誤差計算公式，即誤差傳播律。第85頁/共161頁誤差傳播律應用在水準測量中，讀數(shù)a與

b

的誤差分別為ma=±3mm與mb=±4mm，則高差h

的中誤差mh

等于多少？解：高差計算公式為：h=a-b

由函數(shù)形式可知其屬于和差函數(shù)，則根據(jù)誤差傳播定律可知：mh=±第86頁/共161頁3.4水準測量誤差及注意事項我們知道，測量誤差的產(chǎn)生有儀器設備（測量儀器）、觀測方法（觀測者）和觀測條件（外界條件）等幾個因素。同樣，水準測量的誤差來源也與上述幾個因素有關。第87頁/共161頁儀器設備誤差及注意事項視準軸與水準管軸不平行的誤差儀器經(jīng)過校正，還會有兩軸不平行的殘余誤差（稱為i角）。這項誤差的大小是與儀器至標尺的距離成正比的，所以在觀測時采用前、后視距相等的方法可減弱或消除此項誤差影響。第88頁/共161頁設儀器i角值為i，后尺視距為La,后尺讀數(shù)（視準軸高度）為a；前尺視距為Lb,前尺讀數(shù)（視準軸高度）為b；從上圖，根據(jù)三角函數(shù)，由于水準管軸和視準軸不平行引起的后尺和前尺的標尺讀數(shù)誤差分別為：對于同一臺儀器，在儀器狀態(tài)穩(wěn)定的時候，i角時不變的，因此，對于前后尺的讀數(shù)，如果視距La和Lb相等的時候，i角引起的誤差是數(shù)值相等，符號一致的。根據(jù)高差的計算公式：因此，當前后尺視距相等時，較小的i角誤差可以得到消除。但如果i角數(shù)值超過規(guī)范規(guī)定，必須對儀器進行i角校正。i角誤差及其消除方法視準軸水準管軸第89頁/共161頁水準尺的誤差及消除方法這項誤差包括尺長誤差、分劃誤差和零點誤差。對于尺長誤差和分劃誤差不符合規(guī)定要求的水準尺，均不能使用。分劃誤差是一個隨機誤差，沒有辦法消除，因此，超過限差，標尺不能使用。尺長誤差為一個系統(tǒng)誤差，可以采用數(shù)學方法進行改正，前提是尺長誤差應符合規(guī)范要求。第90頁/共161頁一對標尺零點不等差及消除方法水準尺低端磨損或底部粘上泥土，致使尺底的零點位置發(fā)生改變，稱為水準尺零點誤差。測量時由于用的一副（二根）尺，尺底磨損情況不同，因此引起一副尺零點差，測量過程中，用兩根尺交替作為后視尺和前視尺，并在每測段設置偶數(shù)站施測，則可消除此項誤差的影響。第91頁/共161頁一對標尺零點不等差及消除方法在建筑物沉降觀測中，由于測點設置比較密集，兩個相鄰測點往往僅有十幾米到幾十米，意味著隨時可能都要上點，在實際操作中，保證兩個相鄰測點間均以偶數(shù)站施測，一定程度上影響工作效率。因此，在《建筑變形測量規(guī)范》中規(guī)定，可以單數(shù)站上點，但是必須加入零點不等差改正。在此需要特別注意，即使采用加入零點不等差改正來消除單數(shù)站上點時的零點不等誤差，也必須正確跟蹤標尺放置位置，因為一對標尺的零點不等差是與標尺的放置順序密切相關的，如果標尺放置順序跟蹤錯誤，改正數(shù)的符號將相反，改正數(shù)值翻倍，造成錯誤的改正。第92頁/共161頁一對標尺零點不等差及消除方法設a號尺和b號尺組成一對野外測量使用的標尺，且兩根標尺存在的零點不等差為δh零，我們假設該零點差是因為a號尺底部存在磨損，b號尺沒有磨損，將該誤差直接加到a尺上，即儀器在a號尺上的讀數(shù)為a+δh零。當在奇數(shù)站觀測時，a尺在后，b尺在前，測站高差為h單=(a單+δh零)-b單;在雙數(shù)站時，b尺在后，a尺在前，測站高差為h雙=b雙-(a雙+δh零)。假設該測段一共為兩站，則測段高差為:h單+h雙=(a單+δh零)-b單+b雙-(a雙+δh零)=a單+δh零-b單+b雙-a雙-δh零

=a單-b單+b雙-a雙可見，零點差得到消除。第93頁/共161頁觀測誤差及注意事項觀測過程中引入的誤差一般包括：水準管氣泡未嚴格居中估讀水準尺的讀數(shù)誤差視差未消除水準尺傾斜的誤差第94頁/共161頁觀測誤差及注意事項水準管氣泡未嚴格居中氣泡未嚴格居中，是由于操作不認真和人眼鑒別能力有限等原因造成的。因此,對于微傾式水準儀，每次讀數(shù)前都要仔細使水準管氣泡精確居中，并且立即果斷讀數(shù)。對于自動安平水準儀和電子水準儀，無管水準。第95頁/共161頁觀測誤差及注意事項估讀水準尺的讀數(shù)誤差此項誤差除與人眼分辨能力有關外，還與望遠鏡放大率和照準目標的距離有關。因此，行業(yè)規(guī)范中，對不同等級的水準測量規(guī)定了最長視距限制。第96頁/共161頁觀測誤差及注意事項視差未消除由于存在視差，對讀數(shù)會帶來很大誤差，需要將物鏡和目鏡再次仔細對光，直至消除視差為止。第97頁/共161頁觀測誤差及注意事項水準尺傾斜的誤差水準尺左右傾斜，觀測者在望遠鏡中很容易發(fā)現(xiàn)并能及時糾正。水準尺前后傾斜，在望遠鏡中不易發(fā)現(xiàn)，由此帶來的讀數(shù)誤差較大。讀數(shù)時將水準尺前后慢慢俯仰，望遠鏡內(nèi)看到讀數(shù)隨之變化，當尺子扶直時，讀數(shù)最小，所以應讀最小的數(shù)。第98頁/共161頁外界條件的影響及注意事項地球曲率和大氣折光的影響對于一個小區(qū)域，地球曲率和大氣折光系數(shù)可以認為是一個定值，因此，對該類影響可以采用等距離觀測法來削弱。但是對于大氣折光的影響，視線越接近地表，由于地表溫度差異較大，造成大氣折光變化更加復雜，大氣折光對讀數(shù)精度的影響也越大，因此，在各等級的水準測量規(guī)范中，均做了最低視線的限制。中天（即正午前后一段時間）期間由于太陽光線照射強烈，地表溫度較高，大氣折光較強，因此，對于高等級水準測量，規(guī)定中天時段禁止觀測，也是為了減少大氣折光的影響。第99頁/共161頁外界條件的影響及注意事項陽光照射當水準管受到烈日的直接照射時，氣泡會向溫度高的方向移動，因此影響視線的精密水平，所以烈日下作業(yè)應撐傘遮陽避免氣泡不穩(wěn)。第100頁/共161頁外界條件的影響及注意事項風力影響當風力較大時，儀器受風的吹動，致使視線跳動引起讀數(shù)誤差，所以當風力超過四級時應停止施測。對于電子水準儀，大風力容易造成較大讀數(shù)誤差，甚至不能正常讀數(shù)。第101頁/共161頁沉降觀測中測點的誤差來源沉降觀測屬于水準測量的范疇，具體來說屬于水準復測方法，因此，除具有常規(guī)水準測量的存在的誤差外，還有起算點變動帶來的誤差。第102頁/共161頁水準測量的團隊精神作用為提高測量成果的精度，測量過程中對每一個數(shù)字，每一步操作，都要認真，不出差錯。要認識到偶然的粗心大意就可能造成局部或全部的返工。測量工作是一項集體完成的任務，觀測、記錄、扶尺人員都要互相協(xié)作，緊密配合，要有團隊精神。同時，對于建筑物沉降觀測，相比等級路線水準測量，測量環(huán)境更加復雜。雖然路線較短，但是處在施工區(qū)域，各種危險因素、不穩(wěn)定因素、視線遮擋等情況時常困擾著現(xiàn)場測量人員，測量作業(yè)組更加需要團結協(xié)作，應以優(yōu)質(zhì)的觀測質(zhì)量盡快完成現(xiàn)場作業(yè)，盡可能減少外業(yè)返工的情況。第103頁/共161頁第四講、建筑物沉降觀測方法及實例內(nèi)容：建筑物沉降觀測的等級劃分；沉降觀測方法及各種觀測限差規(guī)定；建筑物沉降狀態(tài)的判定指標以及不同階段的觀測方案；各種沉降觀測參量的計算；建筑物沉降觀測應提交的成果資料、圖表類型；某建筑物沉降的項目實例。重點：沉降觀測方法；建筑物沉降狀態(tài)判定指標及觀測方案；掌握各種參數(shù)的計算和圖表的制作方法。難點：建筑物沉降狀態(tài)判定指標的理解和不同階段的觀測方案，以及階段或最終報告的編寫。第104頁/共161頁觀測建筑類型規(guī)定《建筑物變形測量規(guī)范》規(guī)定，下列建筑在施工和使用期間應進行變形測量：地基基礎設計等級為甲級的建筑；復合地基或軟弱地基上的設計等級為乙級的建筑；加層、擴建建筑；受鄰近深基坑開挖施工影響或受場地地下水等環(huán)境因素變化影響的建筑；需要積累經(jīng)驗或進行設計反分析的建筑。第105頁/共161頁高程系統(tǒng)選擇沉降觀測的高程系統(tǒng)宜采用國家高程系統(tǒng)或所在地方使用的高程系統(tǒng)，也可采用獨立系統(tǒng)。我國目前采用的高程基準是：1985年國家高程基準。當采用獨立系統(tǒng)時，必須在技術設計書和技術報告書中明確說明。第106頁/共161頁觀測等級確定沉降觀測工作開始之前，應根據(jù)建筑地基基礎設計的等級和要求、測量目的、任務要求以及測區(qū)條件進行施測方案設計，確定精度級別。一般情況下，可根據(jù)需要按變形觀測點的高程中誤差或相鄰變形觀測點的高差中誤差，確定監(jiān)測精度等級。一個測區(qū)的精度級別一旦確定，將決定測點布設、觀測方法、使用的儀器設備等一系列要求。各等級建筑物沉降觀測的精度指標和使用范圍見下表。第107頁/共161頁觀測等級確定建筑沉降觀測的級別、精度指標及其使用范圍沉降觀測級別觀測點測站高差中誤差(mm)主要適用范圍特級±0.05特高精度要求的特種精密工程的沉降觀測一級±0.15地基基礎設計為甲級的建筑的沉降觀測；重要的古建筑和特大型市政橋梁等沉降觀測二級±0.5地基基礎設計為甲、乙級的建筑的沉降觀測；場地滑坡測量；地下工程施工及運營中的沉降觀測；大型市政橋梁的沉降觀測三級±1.5地基基礎設計為乙、丙級的建筑的沉降觀測；中小型市政橋梁的沉降觀測第108頁/共161頁觀測點的布置和埋設建筑物沉降觀測是建筑質(zhì)量和安全的檢測、測量和監(jiān)視的過程，一個穩(wěn)定的基準，是測量和評價被監(jiān)測對象的質(zhì)量和安全狀態(tài)的重要前提，因此，沉降觀測的觀測點布置和埋設包括以下兩個方面：高程基準點和工作基點的布置和埋設沉降點的布置和埋設第109頁/共161頁高程基準點和工作基點的布置和埋設網(wǎng)型布設：沉降觀測是通過水準復測方法獲得設置在建筑物上的沉降觀測點的高程變化的。水準測量是建立在高差測量基礎上的，不能直接獲得未知點的精密高程值，因此，沉降觀測中必須設置高程基準點（即高程為已知的固定水準點），以便在后續(xù)的觀測中從該點進行未知點的高程推算。當基準點離所測建筑距離較遠致使水準測量作業(yè)不方便，甚至可能造成測量精度顯著降低時，應設置工作基點。因此，監(jiān)測基準網(wǎng)應由基準點和部分工作基點組成。

第110頁/共161頁高程基準點和工作基點的布置和埋設網(wǎng)型布設：為了確定高程基準點是否穩(wěn)定可靠，特級沉降觀測的高程基準點數(shù)量不應少于4個；其它級別沉降觀測的高程基準點數(shù)不應少于3個。高程工作基點可根據(jù)需要設置?；鶞庶c和工作基點應形成閉合環(huán)或形成由附合路線構成的結點網(wǎng)。第111頁/共161頁高程基準點和工作基點的布置和埋設網(wǎng)型布設：客觀地說，沉降觀測僅僅是為了監(jiān)測建筑物在施工和使用過程中的穩(wěn)定狀況，保證建筑物的施工質(zhì)量和安全，采用何種高程系是無關緊要的，只要能夠保證基準點是穩(wěn)定可靠的，可以為沉降點的變形測量提供基準即可。但是，出于數(shù)據(jù)連續(xù)性、施工可以使用、規(guī)范性和方便檢查等幾個因素的考慮，沉降觀測中應盡量采用與地方坐標（或施工坐標）有聯(lián)系的高程為起算值。第112頁/共161頁高程基準點和工作基點的布置和埋設點位選擇和埋設：沉降觀測的工作基點應設置在觀測區(qū)域以外、位置穩(wěn)定、易于長期保存的地方。在建筑區(qū)內(nèi)，其點位與鄰近建筑的距離應大于建筑基礎最大寬度的2倍，其標石埋深應大于鄰近建筑基礎的深度。高程基準點也可選擇在基礎深且穩(wěn)定的建筑上。具體點位選擇應避開交通主干道、地下管線、倉庫堆棧、水源地、河岸、松軟填土、滑坡地段、機器振動區(qū)以及其他可能使標石、標志易遭腐蝕和破壞的地方。第113頁/共161頁高程基準點和工作基點的布置和埋設點位選擇和埋設：高程基準點、工作基點之間宜便于進行水準測量。高程基準點的標石應埋設在基巖層或原狀土層中，可根據(jù)點位所在處的不同地質(zhì)條件，選埋基巖水準基點標石、深埋雙金屬管水準基點標石、深埋鋼管水準基點標石、混凝土基本水準標石。在基巖壁或穩(wěn)固的建筑上也可埋設墻上水準標志。高程工作基點的標石可按點位的不同要求，選用淺埋鋼管水準基點標石、混凝土普通水準標石或墻上水準標志等。第114頁/共161頁沉降點的布置和埋設點位選擇：沉降觀測點的布設應能全面反映建筑及其地基變形特征，并估計地質(zhì)情況及建筑結構特點。點位宜選設在下列位置：建筑的四角、核心筒四角、大轉(zhuǎn)角處及沿外墻每10-20米處或每隔2-3根柱基上；高底層建筑、新舊建筑、縱橫墻等交界處的兩側；建筑裂縫、后澆帶和沉降縫兩側、基礎埋深相差懸殊處、人工地基與天然地基接壤處、不同結構的分界處及填挖方分界處；對于寬度大于等于15米或小于15米而地質(zhì)復雜以及膨脹土地區(qū)的建筑，應在承重內(nèi)隔墻中布設內(nèi)墻點，并在室內(nèi)地面中心及四周設地面點；第115頁/共161頁沉降點的布置和埋設鄰近堆置重物處、受振動有顯著影響的部位及基礎下的暗浜（溝）處；框架結構建筑的每個或部分柱基上或沿縱橫軸線上；筏形基礎、箱形基礎底板或接近基礎的結構部分之四角處及其中部位置；重型設備基礎和動力設備基礎的四角、基礎形式或埋深改變處以及地質(zhì)條件變化處兩側；對于電視塔、煙囪、水塔、油罐、煉油塔、高樓等高聳建筑，應設在沿周邊與基礎軸線相交的對稱位置上，點數(shù)不少于4個。第116頁/共161頁沉降點的布置和埋設標志埋設：沉降觀測的標志可根據(jù)不同建筑結構類型和建筑材料，采用墻（柱）標志、基礎標志和隱蔽式標志等形式，并符合下列規(guī)定：各類標志的立尺部位應加工成半球形或有明顯的突出點，并涂上防腐劑；標志的埋設位置應避開雨水管、窗臺線、散熱器、暖水管、電氣開關等有障礙設標與觀測的障礙物，并應視立尺需要離開墻（柱）面和地面一定距離。第117頁/共161頁沉降觀測方法及限差儀器設備的選用基本觀測方法規(guī)定技術要求及限差規(guī)定儀器檢定及要求野外觀測條件要求復測周期規(guī)定第118頁/共161頁儀器設備的選用各等級水準測量使用的儀器型號和標尺類型應符合下表之規(guī)定：級別使用的儀器型號標尺類型DS05、DSZ05型DS1、DSZ1型DS3、DSZ3型因瓦尺條碼尺區(qū)格式木制標尺特級√××√√×一級√××√√×二級√√×√√×三級√√√√√√第119頁/共161頁基本觀測方法規(guī)定高程控制測量宜使用水準測量方法。對于二、三級沉降觀測的高程控制測量，當不便使用水準測量時，可使用電磁波測距三角高程測量方法。使用光學水準儀和數(shù)字水準儀進行水準測量作業(yè)的基本方法應符合現(xiàn)行國家標準《國家一、二等水準測量規(guī)范》GB12897和《國家三、四等水準測量規(guī)范》GB12898的相應規(guī)定。第120頁/共161頁基本觀測方法規(guī)定一、二、三級沉降觀測水準測量方式級別高程控制測量、工作基點聯(lián)測及首次觀測其它各次沉降觀測DS05、DSZ05型DS1、DSZ1型DS3、DSZ3型DS05、DSZ05型DS1、DSZ1型DS3、DSZ3型一級往返測------往返測或單程雙測站------二級往返測或單程雙測站往返測或單程雙測站---單程觀測單程雙測站---三級單程雙測站單程雙測站往返測或單程雙測站單程觀測單程觀測單程雙測站第121頁/共161頁技術要求及限差規(guī)定水準測量設站要求：水準觀測的視線長度、前后視距差和視線高度應符合下表之規(guī)定：級別視線長度前后視距差前后視距差累積視線高度特級≤10≤0.3≤0.5≥0.8一級≤30≤0.7≤1.0≥0.5二級≤50≤2.0≤3.0≥0.3三級≤75≤5.0≤8.0≥0.2注：表中的視線高度為下絲讀數(shù)；當采用數(shù)字水準儀觀測時，最短視距長度不宜小于3米，最低視線高度不應低于0.6米；

c.表中的單位為米。第122頁/共161頁技術要求及限差規(guī)定水準觀測的限差:水準觀測的限差應符合下表之規(guī)定：注：采用數(shù)字水準儀觀測時,對同一尺面的兩次讀數(shù)差不設限差，兩次讀數(shù)所測高差之差執(zhí)行基輔分劃所測高差之差的限差；表中的n為測站數(shù)；表中的限差單位為mm。第123頁/共161頁儀器檢定及要求檢驗和校正應按現(xiàn)行國家標準《國家一、二等水準測量規(guī)范》GB12897和《國家三、四等水準測量規(guī)范》GB12898的相應規(guī)定執(zhí)行。檢驗后應符合下列要求：（1）對用于特級水準觀測的儀器，i角不得大于10″；對用于一、二級水準觀測的儀器，i角不得大于15″；對用于三級水準觀測的儀器，i角不得大于20″。補償式自動安平水準儀的補償誤差絕對值不得大于0.2″；（2）水準標尺分劃線的分米分劃線誤差和米分劃間隔真長與名義長度之差，對線條式因瓦合金標尺不應大于0.1mm，對區(qū)格式木質(zhì)標尺不應大于0.5mm。第124頁/共161頁野外觀測條件要求水準觀測作業(yè)應符合下列要求：（1）應在標尺分劃線成像清晰和穩(wěn)定的條件下進行觀測。不得在日出后或日落前約半小時、太陽中天前后、風力大于四級、氣溫突變時以及標尺分劃線的成像跳動而難以照準時進行觀測。陰天可以全天觀測；（2）觀測前半小時，應將儀器置于露天陰影下，使儀器與外界氣溫趨于一致。設站時，應用測傘遮蔽陽光。使用數(shù)字水準儀前，還應進行預熱；第125頁/共161頁野外觀測條件要求（3）使用數(shù)字水準儀，應避免望遠鏡直接對著太陽，并避免視線被遮擋。儀器應在其生產(chǎn)廠家規(guī)定的溫度范圍內(nèi)工作。振動源造成的振動消失后，才能啟動測量鍵。當?shù)孛嬲駝虞^大時，應隨時增加重復測量次數(shù)；（4）每測段往測與返測的測站數(shù)均應為偶數(shù)，否則應加入標尺零點差改正。由往測轉(zhuǎn)向返測時，兩標尺應互換位置，并應重新置儀器。在同一測站上觀測時，不得兩次調(diào)焦。轉(zhuǎn)動儀器的傾斜螺旋和測微鼓時，其最后旋轉(zhuǎn)方向，均應為旋進；（5）對各周期觀測過程中發(fā)現(xiàn)的相鄰觀測點高差變動跡象、地質(zhì)地貌異常、附近建筑基礎和墻體裂縫等情況，應做好記錄，并畫草圖。第126頁/共161頁復測周期規(guī)定高程基點的復測：為確保高程基準點的穩(wěn)定可靠，高程基準點并應定期復測。復測周期應視基準點所在位置的穩(wěn)定情況確定，在建筑施工過程中宜1到2個月復測一次，點位穩(wěn)定以后宜每季度或每半年復測一次。當觀測點測量成果出現(xiàn)異常，或當測區(qū)受到地震、洪水、爆破等外界因素影響時，應及時進行復測。第127頁/共161頁復測周期規(guī)定工作基點的聯(lián)測和檢測：當有工作基點時，每期沉降觀測時均應將其與基準點進行聯(lián)測，然后再對觀測點進行觀測。為檢查工作基點本身高程的穩(wěn)定性，每期沉降觀測之前均應對將使用的工作基點間的高差進行復核觀測，僅當兩個基點間的檢測高差與已知高差的較差符合規(guī)范規(guī)定的限差，判定為穩(wěn)定的點，才可以由該點出發(fā)進行沉降點的水準聯(lián)測。第128頁/共161頁復測周期規(guī)定沉降觀測的周期和觀測時間應按下列要求并結合實際情況確定：（1）建筑施工階段的觀測應符合下列規(guī)定：a、普通建筑可在基礎完工后或地下室砌完后開始觀測，大型、高層建筑可在基礎墊層或基礎底部完成后開始觀測；b、觀測次數(shù)與間隔時間應視地基與加荷情況而定。民用高層建筑可每加高1-5層觀測一次（具體按幾天為周期實施，應參考沉降速度、地基情況、施工進度、設計要求等幾個方面的因素），工業(yè)建筑可按回填基坑、安裝柱子和屋架、砌筑墻體、設備安裝等不同施工階段分別進行觀測。若建筑施工均勻增高，應至少在增加荷載的25%、50%、75%和100%時各測一次；c、施工過程中若暫停工，在停工時及重新開工時應各觀測一次。停工期間可每隔2-3個月觀測一次。第129頁/共161頁復測周期規(guī)定（2）建筑使用階段的觀測次數(shù)，應視地基土類型和沉降速率大小而定。除有特殊要求外，可在第一年觀測3-4次，第二年觀測2-3次，第三年后每年觀測1次，直至穩(wěn)定為止。（3）在觀測過程中，若有基礎附近地面荷載突然增減、基礎四周大量積水、長時間連續(xù)降雨等情況，均應及時增加觀測次數(shù)。當建筑突然發(fā)生大量沉降、不均勻沉降或嚴重裂縫時，應立即進行逐日或2-3天一次的連續(xù)觀測；（4）建筑沉降是否進入穩(wěn)定階段，應由沉降量與時間關系曲線判定。當最后100天的沉降速率小于0.01-0.04mm/d時，可以認為已進入穩(wěn)定階段。具體取值宜根據(jù)各地區(qū)地基土的壓縮性能確定。第130頁/共161頁4.2沉降觀測參量及指標計算每次沉降觀測之后，應及時整理和檢查外業(yè)觀測數(shù)據(jù)，若觀測高差閉合差超限，應重新觀測。若閉合差合格，則將進行按測站數(shù)的平差計算，得到各觀測點的高程。用于進行建筑物沉降狀態(tài)分析的各種指標參量將依據(jù)每次的高程測量結果和觀測時間間隔計算得到。第131頁/共161頁各種沉降參量和指標的計算常用的沉降參量有觀測點的沉降量、沉降差、以及本周期各點平均沉降量、沉降速率、基礎或構件的傾斜和彎曲度等。第132頁/共161頁沉降量：觀測點的沉降量表達了建筑物的測點所在部位在豎直方向上的位移量。根據(jù)觀測周期的不同，沉降量有本次沉降量和累計沉降量兩種。本次觀測的高程減去上次觀測的高程，得到該點的本次沉降量；各次沉降量累加即為從首次觀測至本次觀測期間的累計沉降量。上述兩種沉降量的計算公式如下：設某個觀測項目中某點某次的高程觀測值,n為觀測點個數(shù)，t為總觀測次數(shù)，再設本次觀測的周期序號為m,則K號點本次沉降量為：，累計沉降量為：第133頁/共161頁沉降差:沉降差表述的是兩個沉降觀測點之間的沉降差異，反映了沉降的不均勻度。a、b兩個點之間的沉降差異的計算公式如下：上述公式為一個通用形式，根據(jù)選取的兩個點的沉降量的不同，可以計算得到本次沉降差和累計沉降差。第134頁/共161頁各點平均沉降量：各點平均沉降量反映了建筑物在某個觀測周期的整體沉降情況。計算方法是對所有測點的沉降值進行取均值計算，計算公式如下：上述公式為一個通用形式，根據(jù)選取的沉降量的不同，可以計算得到本次平均沉降量和累計平均沉降量。第135頁/共161頁沉降速率：沉降速率是一個時間段內(nèi)的沉降數(shù)值與觀測周期天數(shù)的比值，反映了建筑物每天的沉降量，作為沉降是否進入穩(wěn)定階段的重要判定指標。一般來說，作為判定指標時，采用各點的平均沉降量計算沉降速率。計算公式如下：式中d為觀測周期的天數(shù)。第136頁/共161頁基礎或構件的傾斜度a：與沉降差類似，基礎或構件的傾斜度是反映建筑物沉降不均勻度的指標，且增加了發(fā)生不均勻沉降的測點之間的距離，更具客觀性。計算公式如下：式中，、為基礎或構件傾斜方向上A、B兩點的沉降量（mm）；L為A、B兩點間的距離（mm）。第137頁/共161頁基礎相對彎曲度：基礎相對彎曲度反映了建筑物的基礎由于上部結構荷載或地質(zhì)條件的差異而出現(xiàn)的水平軸線上的彎曲程度。計算公式如下：式中，為基礎中點的沉降量（mm）；、為基礎兩個端點的沉降量（mm）；L為基礎兩個端點間的距離（mm）。注：彎曲量以向上凸起為正，反之為負。第138頁/共161頁建筑物沉降各參量及指標的意義各點平均沉降量是建筑物的整體沉降情況的分析指標，理論上，沉降量是上部荷載的函數(shù)，但同時受到地質(zhì)條件的影響；沉降速率反映了建筑物的沉降量與時間的函數(shù)關系，是判定一個建筑物是否進入穩(wěn)定期的重要標志，沉降觀測過程的各個不同階段，通過對該指標的跟蹤分析，以確定后續(xù)復測周期的調(diào)整方案；沉降差、基礎或構件的傾斜度以及基礎相對彎曲度反映了建筑物各個部位的沉降差異對建筑物的影響，當傾斜度過大時，將造成建筑物縱軸的嚴重不垂直，基礎相對彎曲度過大，有可能造成基礎出現(xiàn)開裂等損傷情況。第139頁/共161頁沉降觀測成果和圖表項目技術設計書（或方案）；項目實施之前，應該根據(jù)國家和行業(yè)標準的要求，以及欲觀測建筑的具體情況，編制項目技術設計書（或方案）。設計書中應該明確規(guī)定沉降觀測的等級、觀測方法、設計使用的儀器設備、沉降點的布設方案、觀測周期和次數(shù)、提交的成果形式和要求、觀測和分析人員的技術能力水平等。項目技術設計書應符合規(guī)范要求，并得到建設單位、設計單位和監(jiān)理單位的認可，方可采用。第140頁/共161頁沉降觀測成果和圖表工程平面位置圖及基準點分布圖：工程平面位置圖和基準點分布圖是沉降觀測、分析的基礎圖件。分析過程中從工程平面位置圖，可以了解各建筑物之間出現(xiàn)沉降相互影響的可能性。基準點分布圖可以了解基準點到觀測建筑的距離是否合適，是否符合規(guī)范要求，并便于觀測路線的設計和基準點的保護。第141頁/共161頁沉降觀測成果和圖表高程控制網(wǎng)觀測及計算資料：基本控制網(wǎng)的觀測，是建筑物的沉降觀測成果的真實、可靠，以及分析結果的客觀性的根本保證，應嚴格按照規(guī)范要求采用適宜的觀測方法和觀測儀器設備，并配備具備相應能力的技術人員進行觀測?？刂凭W(wǎng)的觀測和計算資料應作為基礎數(shù)據(jù)一并提交，并妥善保管、存檔。第142頁/共161頁沉降觀測成果和圖表沉降觀測點位分布圖：從沉降觀測點位分布圖，可以直觀地了解布點是否合理，密度