建筑物的變形觀測-工程建筑物變形觀測（工程測量）

工程建筑物變形觀測第一節(jié)工程變形觀測概述建筑物變形觀測的概念變形觀測是對監(jiān)視對象或物體(簡稱變形體)進行測量以確定其空間位置在不同時間的變化。變形觀測又稱變形測量或變形監(jiān)測。建筑物變形觀測的內容及特點變形觀測的主要內容（1）沉降觀測（建筑場地沉降觀測、基坑回彈觀測、地基土分層沉降觀測、建筑沉降觀測）；建筑物變形觀測的內容及特點變形觀測的主要內容（2）位移觀測（建筑主體傾斜觀測、建筑水平位移觀測、基坑壁側向位移觀測、建筑場地滑坡觀測、撓度觀測）；建筑物變形觀測的內容及特點變形觀測的主要內容（3）特殊變形觀測（動態(tài)變形測量、裂縫觀測、日照變形觀測、風振觀測等）；測設的三項基本工作周期性觀測1動態(tài)觀測2精度要求與研究對象、任務有關3變形觀測的特點變形觀測的方法工程建筑物變形觀測的方法，要根據建筑物的性質、使用情況、觀測精度、周圍的環(huán)境以及對觀測的要求來選定。垂直位移水準測量、液體靜力水準測量、電磁波測距三角高程測量等。水平位移（1）對于建筑物主體傾斜觀測，宜選用經緯儀、全站儀觀測法；（2）建筑水平位移觀測，當測量地面觀測點在特定方向的位移時可使用視準線、激光準直、測邊角等方法；（3）撓度觀測：差異沉降法、位移計、撓度計等。建筑物變形測量的施測程序（1）了解測區(qū)及其附近環(huán)境，特別是通視條件和安全條件等。（2）按照任務書及測量方案的要求，選定測量點，埋設標石標志，建立高程控制網和平面控制網，也可建立三維控制網。沉降測量宜采用測區(qū)原有高程系統(tǒng)；平面位移測量可采用獨立坐標系統(tǒng)。建筑物變形測量的施測程序（3）按測量方案和相關規(guī)范的規(guī)定周期及總測量次數對各測量點進行觀測。（4）各周期的觀測成果應及時分析處理，并選取與實際變形情況接近或一致的參考系進行嚴密平差和精度評定。對重要的長時間監(jiān)測成果，應進行進一步的變形分析，做出變形趨勢預報。變形觀測的等級劃分及精度要求變形觀測的等級劃分及精度要求，應符合下表的規(guī)定。等級垂直位移觀測水平位移觀測適用范圍變形觀測點的高程中誤差/mm相鄰變形觀測點的高差中誤差/mm變形觀測點的點位中誤差/mm一等0.30.11.5變形特別敏感的高層建筑、高聳構筑物、工業(yè)建筑、重要古建筑，大型壩體、精密工程設施、特大型橋梁、大型直立巖體、大型壩區(qū)地殼變形監(jiān)測等。二等0.50.33.0變形比較敏感的高層建筑、高聳構筑物、工業(yè)建筑、古建筑，特大型和大型橋梁、大中型壩體、直立巖體、高邊坡、重要工程設施、重大地下工程、危害性較大的滑坡監(jiān)測等。三等1.00.56.0一般的高層建筑、多層建筑、工業(yè)建筑、高聳構筑物、直立巖體、高邊坡、深基坑、一般地下工程、危害性一般的滑坡監(jiān)測、大型橋梁等。四等2.01.012.0觀測精度要求較低的建（構）筑物、普通滑坡監(jiān)測、中小型橋梁等。注：1.變形觀測點的高程中誤差和點位中誤差，是指相對于鄰近基準點的中誤差。

2.特定方向的位移中誤差，可取表中相應等級點位中誤差的1?√2作為限制。

3.垂直位移監(jiān)測，可根據需要按變形觀測點的高程中誤差或相鄰變形觀測點的高程中誤差，確定監(jiān)測精度等級。第二節(jié)建筑物沉降觀測變形監(jiān)測網點的內容變形監(jiān)測網的網點，宜分為基準點、工作基點和變形觀測點1.基準點基準點為變形觀測系統(tǒng)的基本控制點，是測定工作點和變形點的依據。基準點通常埋設在穩(wěn)固的基巖上或變形區(qū)域以外，盡可能長期保存，穩(wěn)定不動。每個工程一般應建立3個基準點。2.工作點工作點又稱工作基點，它是基準點與變形觀測點之間起聯(lián)系作用的點。工作埋設在被研究對象附近，要求在觀測期間保持點位穩(wěn)定。變形監(jiān)測網點的內容變形監(jiān)測網的網點，宜分為基準點、工作基點和變形觀測點3.觀測點變形觀測點是直接埋設在變形體上的能反映建筑物變形特征的測量點，又稱觀測點。根據測定它們的變化來判斷這些建筑物的沉陷與位移。沉降觀測基準基點和觀測點的設置1.沉降觀測基準點的設置水準基點的布設與埋設應符合下列要求（1）水準基點應盡量與觀測點接近，其距離不應超過100m，以保證觀測的精度。（2）水準基點應布設在受振區(qū)域以外的安全地點，以防止受到振動的影響。（3）離開公路、鐵路、地下管道和滑坡至少5m。避免埋設在低洼易積水處及松軟土地帶。（4）為防止水準基點受到凍脹的影響，水準基點的埋設深度至少要在冰凍線下0.5m。（5）水準基點的埋設?？稍跓o沉降的已有房屋或結構物上設置標志作為水準基點。在山區(qū)的建設中，可在建筑物附近穩(wěn)固的基巖上設置。當場地為砂土或其他不利情況下，應建造深埋水準基點。沉降觀測基準基點和觀測點的設置2.沉降觀測點的設置建(構)筑物的沉降觀測點應按設計圖紙埋設，并符合以下要求（1）建筑物四角或沿外墻每10～15m處或間隔2～3根柱基上。（2）裂縫、沉降或伸縮縫的兩側，新舊建筑物、高低建筑物或縱、橫墻交接處。（3）人工地基和天然地基的接址處，建筑物不同結構的分界處。（4）煙囪、水塔和大型儲藏罐等高聳構筑物的基礎軸線的對稱部位，每一構筑物不得少于4個點。（5）建(構)筑物的基礎沉降觀測點應埋設于基礎底板上。沉降觀測基準基點和觀測點的設置2.沉降觀測點的設置建(構)筑物的沉降觀測點應按設計圖紙埋設，并符合以下要求（6）基坑回彈觀測時，回彈觀測點宜沿基坑縱、橫軸線或能反映回彈特征的其他位置設置?；貜椨^測的標志應埋入基底面10～20cm。（7）地基土的分層沉降觀測點應選擇在建(構)筑物的地基中心附近，觀測標志的深度，最淺的應在基礎底面50cm以下，最深的應超過理論上的壓縮層厚度。（8）建筑場地的沉降點布設范圍宜為建筑物基礎深度的2～3倍，并應由密到疏布點。建筑物的沉降觀測頻率1.建筑物施工階段的觀測次數沉降觀測的周期和觀測時間，應根據工程性質、工程進度、地基土質情況及基礎荷載增加情況等決定。一般建筑，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。觀測次數與間隔時間應視地基與加載情況而定，民用建筑可每加高1～2層觀測一次；工業(yè)建筑可按不同工階段(如回填基坑、安裝柱子和屋架、砌筑墻體、設備安裝等)分別進行觀測。如建筑物均勻增高，應至少在增加荷載的25％、50％、75％和100％時各測一次。施工過程中如暫時停工，在停工時、重新開工時應各觀測一次。停工期間，可每隔2～3月觀測一次。建筑物施工階段的觀測應隨施工進度及時進行。建筑物的沉降觀測頻率2.建筑物使用階段的觀測次數建筑物使用階段的觀測，應視地基土類型和沉降速度大小而定。除有特殊要求外，一般情況下，要在第一年觀測4次，第二年觀測3次，第三年后每年1次，直至穩(wěn)定為止。觀測期限一般不少于如下規(guī)定:砂土地基2年，膨脹土地基3年，黏土地基5年，軟土地基10年。注意：在觀測過程中，如有基礎附近地面荷載突然增減、基礎四周大量積水、長時間降雨等情況，均應及時增加觀測次數。當建筑物突然發(fā)生大量沉降、不均勻沉降或嚴重裂縫時，應立即進行幾天一次或逐日或一天幾次的連續(xù)觀測。建筑物的沉降觀測頻率3.建筑物沉降穩(wěn)定階段的判斷方法（1）根據沉降量和時間關系曲線來定；（2）對重點觀測和科研觀測工程，若最后三期觀測中，每期沉降量均不大于2√2倍測量中誤差，則可認為已進入穩(wěn)定階段；（3）對于一般觀測工程，若沉降速度小于0.01～0.04mm/d，可認為已進入穩(wěn)定階段，具體取值宜根據各地區(qū)地基土的壓縮性確定。建筑物的沉降觀測要求觀測應選在成像穩(wěn)定、清晰的時間進行，一般將各沉降觀測點組成閉合水準路線，從水準點開始，逐點觀測，最后回到水準點，高程閉合差應在規(guī)定范圍之內。為滿足精度要求，觀測前應認真核校水準儀，值得注意的是，每期沉降觀測均按相同的觀測路線、采用相同的儀器工具，并盡量由同一個觀測員觀測，以保證觀測結果的精度和各期觀測成果的可比性。建筑物沉降觀測成果整理1.整理計算每次沉降觀測之后，首先檢查數據的記錄和計算是否正確，檢驗精度是否符合要求，然后調整高差閉合差，繼而推算各觀測點的高程，最后計算各觀測點的本次沉降量和累計沉降量，并將計算結果、觀測時間和荷載情況，一并記入沉降量觀測記錄表內，下表是某建筑物的部分沉降觀測成果數據。建筑物沉降觀測成果整理沉降觀測記錄觀測時間（年月日）荷載情況

/（KN·m-2）各觀測點的沉降情況施工進度情況12高程/m本下沉/mm累計下沉/mm高程/m本下沉/mm累計下沉/mm2004.7.1543155.39200155.74300基礎施工結束2004.7.3051155.39-2-2155.741-2-2一層主體結束2004.8.1572155.388-2-4155.738-3-5二層主體結束2004.9.3090155.384-4-8155.734-4-9三層主體結束2004.10.15103155.38-4-12155.731-3-12主體結束2004.11.15103155.378-2-14155.729-2-14竣工2004.12.15103155.377-1-15155.728-1-15運營2005.1.15103155.375-2-17155.726-2-17運營2005.2.15103155.374-1-18155.725-1-18運營2005.5.15103155.3740-18155.723-2-20運營2005.8.15103155.373-1-19155.722-1-21運營2005.11.15103155.372-1-20155.721-1-22運營2006.2.15103155.371-1-21155.7210-22運營2006.5.15103155.3710-21155.7210-22運營沉降觀測記錄觀測時間（年月日）荷載情況

/（KN·m-2）各觀測點的沉降情況施工進度情況34高程/m本下沉/mm累計下沉/mm高程/m本下沉/mm累計下沉/mm2004.7.1543155.74500155.39500基礎施工結束2004.7.3051155.744-1-1155.393-2-2一層主體結束2004.8.1572155.74-4-5155.389-4-6二層主體結束2004.9.3090155.737-3-8155.387-2-8三層主體結束2004.10.15103155.735-2-10155.385-2-10主體結束2004.11.15103155.734-1-11155.383-2-12竣工2004.12.15103155.733-1-12155.381-2-14運營2005.1.15103155.731-2-14155.38-1-15運營2005.2.15103155.729-2-16155.378-2-17運營2005.5.15103155.728-1-17155.377-1-18運營2005.8.15103155.727-1-18155.3770-18運營2005.11.15103155.726-1-19155.3770-18運營2006.2.15103155.725-1-20155.3770-18運營2006.5.15103155.7250-20155.3770-18運營本次沉降量=本次觀測所得的高程-上次觀測所得的高程累積沉降量=本次沉降量+上次累積沉降量建筑物沉降觀測成果整理2.繪制沉降曲線圖沉降曲線圖是沉降量、地基荷載與延續(xù)時間三者的關系曲線圖，分為兩部分，即時間與沉降量關系曲線和時間與荷載關系曲線。根據沉降觀測結果及有關加荷記錄繪制。通常以縱軸的下方表示沉降(S)，以mm為單位；以縱軸的上方表示荷載(P)；橫軸表示時間(t)，如下圖所示。建筑物沉降觀測中常遇到的問題及處理每次沉降觀測之后，應及時整理和檢查外業(yè)觀測數據，若觀測高差閉合差超限，應重新觀測。若閉合差合格，則將閉合差按測站平均分配，然后計算各沉降觀測點的高程。各點本次觀測的高程減去上次觀測的高程，便是該點在兩次觀測時間間隔內的沉降量，稱為本次沉降量，而各次沉降量累加即為從首次觀測至本次觀測期向的累計沉降量。建筑物沉降觀測中常遇到的問題及處理產生曲線自某點起漸漸回升現象一般是水準基點下沉所攻。此時，應根據水準點之間的高差來判斷出最穩(wěn)定的水準點。以此作為新水準基點，將原來下沉的水準基點廢除。另外，埋在主樓上的沉降觀測點，由于受主樓的影響，有可能會出現屬于正常的漸漸回升現象。1.曲線在首次觀測后即發(fā)生回升現象建筑物沉降觀測中常遇到的問題及處理在第二次觀測時發(fā)現曲線上升，至第三次后，曲線又逐漸下降。發(fā)生此種現象，一般都是由于首次觀測成果存在較大誤差所引起的。此時，應將第一次觀測成果作廢，而采用第二次觀測成果作為首次觀測成果。1.曲線在首次觀測后即發(fā)生回升現象建筑物沉降觀測中常遇到的問題及處理發(fā)生曲線在中間某點突然回升現象的原因，大多是因為水準基點或沉降測點被碰所致，如水準基點被壓低或沉降觀測點被撬高，此時，應仔細檢查在水準基點和沉降觀測點的外觀有無損傷。如果大多數沉降觀測點出現此種現象，則水準基點被壓低的可能性很大。2.曲線在中間某點突然回升建筑物沉降觀測中常遇到的問題及處理此時可改用其他水準點作為水準基點來觀測并再埋設新水準點，以保證水準點個數不少于三個。如果只有一個沉降觀測點出現此種現象，則多半是該點被撬高;如果觀測點被撬后已活動，則需另行埋設新點；如點位尚牢固，則可繼續(xù)使用，對于該點的沉降計算，則應進行合理處理。2.曲線在中間某點突然回升建筑物沉降觀測中常遇到的問題及處理產生曲線自某點起漸漸回升現象一般是水準基點下沉所攻。此時，應根據水準點之間的高差來判斷出最穩(wěn)定的水準點。以此作為新水準基點，將原來下沉的水準基點廢除。另外，埋在主樓上的沉降觀測點，由于受主樓的影響，有可能會出現屬于正常的漸漸回升現象。3.曲線自某點起漸漸回升建筑物沉降觀測中常遇到的問題及處理曲線在后期呈現微小波浪起伏現象，這是測量誤差所造成的。曲線在前期波浪起伏之所以不突出，是因為下沉量大于測量誤差；但到后期，由于建筑物下沉極微或已接近穩(wěn)定，在曲線上就出現測量誤差比較突出的現象。此時，可將波浪曲線改成水平線，并適當地延長觀測的間隔時間。4.曲線的波浪起伏現象建筑物沉降觀測成果整理觀測工作結束后，應提交下列成果（1）沉降觀測成果表；（2）沉降觀測點位分布圖；（3）工程平面位置圖及基準點分布圖；（4）ｐ—ｔ—ｓ（荷載、時間、沉降量）曲線圖（視需要提交）；（5）建筑物等沉降曲線圖（如觀測點數量較少可不提交）；（6）沉降觀測分析報告。第三節(jié)建筑物主體傾斜觀測建筑物主體傾斜觀測建筑主體傾斜觀測應測定建筑頂部觀測點相對于底部固定點或上層相對于下層觀測點的傾斜度、傾斜方向及傾斜速率。剛性建筑的整體傾斜，可通過測量頂面或基礎的差異沉降來間接確定。中央彩電發(fā)射塔傾斜觀測傾斜觀測點和測站點的布設（1）當從建筑外部觀測時，測站點的點位應選在與傾斜方向成正交的方向線上距照準目標1.5~2.0倍目標高度的固定位置。當利用建筑內部豎向通道觀測時，可將通道底部中心點作為測站點。（2）對于整體傾斜，觀測點及底部固定點應沿著對應測站點的建筑主體豎直線，在頂部和底部上下對應布設；對于分層傾斜，應按分層部位上下對應布設。（3）按前方交會法布設的測站點，基線端點的選設應顧及測距或長度丈量的要求；按方向線水平角法布設的測站點，應設置好定向點。建筑物主體傾斜觀測點和測站點的布設應符合下列要求觀測點位的標志設置（1）建筑頂部和墻體上的觀測點標志可采用埋入式照準標志。當有特殊要求時，應專門設計。（2）不便埋設標志的塔形、圓形建筑以及豎直構件，可以照準視線所切同高邊緣確定的位置或用高度角控制的位置作為觀測點位。（3）位于地面的測站點和定向點，可根據不同的觀測要求，使用帶有強制對中裝置的觀測墩或混混凝土標石。（4）對于一次性傾斜觀測項目，觀測點標志可采用標記形式或直接利用符合位置與照準要求的建筑特征部位，測站點可采用小標石或臨時性標志。建筑物主體傾斜觀測點位的標志設置應符合下列要求建筑物傾斜觀測方法操作步驟：1.一般建筑物傾斜觀測方法（1）將經緯儀安置在固定測站上，該測站到建筑物的距離，為建筑物高度的1.5倍以上。（2）瞄準建筑物X墻面上部的觀測點M，用盤左、盤右分中投點法，定出下部的觀測點N。用同樣的方法，在與X墻面垂直的Y墻面上定出上觀測點P和下觀測點Q。（3）隔一段時間后，在原固定測站上，安置經緯儀，分別瞄準上觀測點M和P，用盤左、盤右分中投點法，得到N′和Q′。如果N與N′、Q與Q′不重合，說明建筑物發(fā)生了傾斜。建筑物傾斜觀測方法操作步驟：1.一般建筑物傾斜觀測方法

建筑物傾斜觀測方法全站儀免棱鏡法2.塔式建筑物的傾斜觀測如右圖所示，以煙囪為例，先在距擬測建筑物1.5～2倍高度處選定兩個點M、N作為測站點，布設根部觀測標志A、E、D點及頂部觀測標志B、F、C點。建筑物傾斜觀測方法全站儀免棱鏡法2.塔式建筑物的傾斜觀測觀測方法（1）首先在M設測站，以N為后視方向，將全站儀置為無棱鏡觀測狀態(tài)；（2）分別照準立柱底部及頂部高度處的A、E、D及B、F、C點，測得X、Y、h值；（3）計算出頂部中心o及底部中心o′的坐標；（4）計算出頂部中心o對底部中心o′的總偏移值ΔD,???=√(???^2+???^2)（5）計算傾斜度:??＝ΔD/Δh第四節(jié)建筑物位移觀測建筑移水平觀測水平位移觀測的概念根據平面控制點測定建(構)筑物的平面位置隨時間變化的工作稱為水平位移觀測。建筑移水平觀測為了消除外界條件的影響其目的是為了確定建(構)筑物平面位移的大小和方向。建筑移水平觀測水平位移觀測的內容位于特殊性土地區(qū)的建筑物地基基礎水平位移觀測、受高層建筑基施工影響的建筑物及工程設施水平位移觀測，以及上擋土墻、大面積堆載等工程中所需的地基土深層側向位移觀測等，應測定規(guī)定平面位置上不同時間的位移量和位移速度。水平位移觀測點的布設水平位移觀測點位的選設觀測點的位置，對建筑物應選在墻角、柱基及裂縫兩邊等處；地下管線應選在端點、轉角點及必要的中間部位；護坡工程應按待測坡面成排布點；測定深層側向位移的點位與數量，應按工程需要確定?？刂泣c的點位應根據觀測點的分布情況來確定。水平位移觀測點的布設水平位移觀測點的標志和標石設置建筑物上的觀測點，可采用墻上或基礎標志；土體上的觀測點，可采用混凝土標志;地下管線的觀測點，應采用窨井式標志。各種標志的形式及埋設，應根據點位條件和觀測要求設計確定。水平位移觀測周期水平位移觀測的周期，對于不良土地區(qū)地基的觀測，可與一并進行的沉降觀測協(xié)調考慮確定;對于受基礎施工影響的位移觀測，應按施工進度的需要確定，可逐日或隔數日觀測一次，直至施工結束。水平位移觀測方法當測量地面觀測點在特定方向的位移時，可使用視準線、激光準直等方法。水平位移觀測方法視準