毕业设计（论文）-开阳县贵州双赢生态肥造粒塔的变形监测设计.doc

第 30 页 共 35页淮海工学院二一六届本科毕业设计（论文） 1 工程概述1.1 任务由来贵州双赢生态肥有限公司造粒塔位于开阳县城，塔高113m，直径18m，由中空圆柱筒体结构和方柱楼电梯间结构组成，属建构筑物。现因造粒塔内正进行设备的安装，为保证施工范围内人员的生命和财产安全及现场施工安全，特委托贵州智强房地产测绘服务有限公司对贵州双赢生态肥有限公司造粒塔进行沉降监测和倾斜监测。1.2 地理概况开阳县城，地处黔中腹地，隶属于贵州省贵阳市。其北纬坐标为2648至2722，东经坐标为10645至10717，从东至西两侧总宽53公里，从南至北总长64.5公里，其总面积约占省总体面积的1.2%，大小为2026平方公里。南边距离省会城市贵阳约70公里，北边距离历史名城遵义市110公里，位于接通两大城市贵阳与遵义的次中心区域。 开阳县在区域性地质构造上，属黔中高原区。地势偏高、起伏不均，地质构造呈多样性和复杂化。地势上东北面低西南面高，由西南分水岭地带向北面乌江河谷和东面清水河谷倾斜。海拔最高处为1702米，最低处为506.5米，平均海拔在1000至1400米之间，相对高差1195.5米。由于受到强烈的风化，流水侵蚀以及严重的溶蚀，区域内岩溶较为发育，形成种类繁多、各式各样的地貌类型。以山地为主，具有山地、盆地、丘陵（坝地）等地貌。1.3 气候概况开阳县境内大部分区域属北亚热带季风湿润气候，一年四季，风和万丽，冬无严寒，夏无酷暑，水热同季，无霜期长，春迟夏短，秋早冬长，云雾较多，湿度较大。年平均气温在10.6至15.30之间。7月份为最热，平均气温23，极端最高气温35.5；最低气温在1月份，平均气温2，极端最低气温零下10.2。春、冬、夏季风交替，气温回升缓慢，寒潮频繁，气候多变，气温较易于波动。夏季降雨量较大，且有充足的光照；秋季气象主要为西太平洋副热带高压，冬季时常发生凝结冰冻，光照较少且多雾。1.4 经济概况 开阳县位于接通两大城市，遵义市和贵阳市的次中心地段，森林资源较为丰富，居黔中之首，森林覆被率高达51.74%。具有“喀斯特生态世界公园”、“中国绿色磷都”、“中国富硒农产品之乡”和“中国散文诗之乡”、等美誉，是全国首个循环经济磷煤化工生态工业示范基地县和贵州省经济强县。开阳县有3.97亿吨优质富矿储量，和云南的昆阳、湖北的襄阳同为中国著名的三大磷矿产区之一，并称“三阳开泰”。1.5 测区概况贵州双赢生态肥有限公司造粒塔地处开阳县城郊外，距离县城中心2.2公里，测区位置交通便利，造粒塔四周无大型遮挡物，有利于变形监测工作的进行，如下图1-1。图1-1 造粒塔地理位置图2 变形监测参考技术依据 （1）建筑变形测量规程（JGJ8-2007）； （2）工程测量规范（GB50026-2007）；（3）国家一、二等水准测量规范（GBT12897-2006）； （4）建筑物沉降观测方法（DGJ32/J18-2006）；（5）建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）；（6）精密工程测量规范（GB/T15314-94）。3 监测目的内容及要求3.1 监测目的随着经济发展和城市化进程的加快，为满足社会生产需要，许多用于生产应用的建构筑物被广泛开发，如造粒塔，冷却塔，烟囱等。由于复合肥的生产需要，熔体塔式造粒法在国内被广泛利用，再加上传统生产工艺的需要，越来越多的造粒塔被建造使用。所以，在造粒塔的施工运营过程中，对该建构筑物的变形监测有着极其重大的意义。变形监测就是利用专业的仪器和先进的技术方法, 持续监测变形体的变形，经过数据分析预测监测对象的变形趋向的工作，其目的是确定变形体在受到各种外部荷载作用下的大小、形状、与位置在时间特征里的变化状况。由于受到许多主客观因素的影响，无论是在施工期间还是运行期间，建构筑物都会发生不同程度的变形，一旦这些变化量超过了限定的大小，就会严重影响到该建构筑物的日常生产使用，甚至还会危及到人的生命财产安全。为了保证建构筑物内设备的正常安装及现场施工的安全，对其进行变形监测是非常有必要的。建构筑物的变形监测跟建筑物的变形监测相同，是通过对建构筑物可能发生变形的点位进行持续性动态监测，得到精确观测数据后对数据进行分析处理，找出其变化的规律，预测其变化趋势并建立模型，为安全性诊断提供必要信息，为可能出现的情况提供预警，以确保建构筑物在施工期间和完工后运营期间的安全性，极大地避免了灾害发生的可能。进行监测工作，需要达到以下目的： （1）获得相关变形的主要信息，掌握建筑物构造的稳定性； （2）综合分析变形信息，验证建构筑物的工程设计； （3）对建构筑物进行变形预报，并建立有用的变形预报模型，建立准确的监测预报理论和方法。为施工方提供科学依据，确保现场安全。 本设计根据造粒塔安装进度，在底部四周布设沉降监测点，对可能产生的沉降进行沉降监测，分析数据，预测沉降趋势；在角外墙体上和筒体中心分层布设倾斜监测点，对造粒塔的进行倾斜监测，以掌握其的倾斜趋势。为业主贵州双赢生态肥有限公司提供科学性依据，也为可能发生的状况提供预警，达到确保施工区域内内人员的生命和财产安全及现场施工安全的目的。3.2 监测内容 一般地，变形监测的主要内容有：了解施工现场的地质构造，掌握监测对象的框架结构，以设计规程规范为依据，以现场实际地形地貌为参考，合理地布设变形监测点；按照设计的观测周期及观测方案对监测点进行周期性野外观测及内业数据处理，依照变形监测方案和观测时间周期对变形监测点进行周期性外业观测及内业数据综合分析处理，计算出变形量并绘制变形曲线；根据监测结果信息验证建构筑物整体稳定性分析，建立变形预报模型，并评价预测结果。综合考虑造粒塔自身结构、地势条件的复杂度及周边环境等因素，本测区地基有较高的稳定性，由风振及日照所引起的变形量很小，受到的水平应力影响也很小，所以无需对它们进行监测，因此本设计对造粒塔的监测的内容有：（1）对监测点进行沉降监测，掌握造粒塔及紧邻建筑物的沉降发展趋势；（2）对监测点进行倾斜监测，掌握造粒塔的整体倾斜状况。3.3 监测要求 造粒塔的变形监测工作是从开工建设起直到完工验收结束，按相应的时间周期对造粒塔进行监测，确保造粒塔施工范围内人员的安全及为现场施工提供必要的保证。监测过程应满足以下要求： （1）严格遵守合同中涉及的要求规范，确保监测工作的顺利开展及运行； （2）对建构筑物的沉降监测要在不影响正常施工的条件下进行，并事先向施工方进行通报； （3）按相应技术标准来埋设点位，进行观测钱先对仪器进行校验；（4）确保获得的监测数据真实有效，并具有准确性。4 点位的布设一般地,变形监测的测量点分为基准点、工作点和变形观测点。4.1 基准点的布设基准点的标记要根据现场实际的气候和地貌情况来决定，根据需要有下列几种标志可供选择。（1）地面岩石标：要求埋设在地面层覆土极浅的位置。如下图4-1。图4-1 地面岩石标（2）下水井式混凝土标：埋设在土壤层较厚的地方，为了避免建立在井里的水准基点受到雨水等的影响，所以井台一定要比地面高出一定的距离，如下图4-2。图4-2 下水井式混凝土标（3）深埋钢管标：这类标在覆盖层极厚的地势平坦地区，通过风化岩层和土壤采用钻孔到达基岩里以深埋钢管标记，如下图4-3。 图4-3 深埋钢管标 基准点作为测定工作基点和变形观测点的依据，是变形监测系统中的基本控制点，其布设应满足以下条件：（1）各类基准点应埋设坚固，考虑长久使用。避免埋设在道路交通主干道、地下管道、储备仓库、水库大坝、松软新填土、滑坡泥石流地段、即将建设或堆料地段、受震动影响区域、和易使标记、标石破损的地方。 （2）基准点的布设应考虑现场实际情况，设置彼此之间可以进行通视并且易于保存和稳定的地方，还要进行联测；设置在隐蔽性好稳定性高且彼此之间通视良好易于保存的位置，并定期进行联测。所布设的基准点，在未确定其稳定性前，严禁使用。（3）基准点的埋设应具备检核条件，监测区域内，必须有足够数量的基准点，便于相互检核，以确保基准点高程的正确性。一般高层建构筑物周围要设置3个基点，以与建构筑物相距50m100m为宜。（4）基准点与观测点间相隔的距离应当适中，相距太远则影响观测精度，一般应控制在100m区间内，以满足一定的观测精度。 （5）当设置基准点处有基岩露出时，可以用水泥砂浆直接将基准点浇筑在岩层中。通常情况下，水准点应布设在霜冻线以下0.5m处，一定要保持点位的完整性和稳定性。4.2 工作基点的布设工作基点又被称为工作点，是在基准点和变形观测点间起到联系作用的点。工作基点的标石，应结合工程的大小和现场的实际情况，参照以上基准点的布设要求来布置，其布设应满足以下条件：（1）工作点应保持点位稳定可靠，布置在被监测目标的周围位置，其点位应按期由基准点检核，看是否点位发生移动。（2）工作点与邻近建筑物的距离应控制在建筑物基础深度的1.5至2.0倍。（3）工作点和联系点均可布置在稳固的永久性建筑物基础或墙体上。4.3 沉降监测点的布设沉降监测点的种类和埋设方法可以根据建构筑物的不同类型结构及施工需要来确定或设计。（一）钢筋观测点把一个直径20mm以上的柳钉或钢筋做成一段约240mm每段，并把每段都制成U形，与顶部加工为半球形。在距离地面300500mm的墙上凿洞，洞深约130mm。 把钢筋平向插入墙洞内，把半球形状的一端垂直向上，露在墙之外的钢筋长度约40mm，用1：2水泥砂浆将墙洞填实并将墙面抹平。如下图4-4。 图4-4 钢筋观测点（二）燕尾形观测点用直径约20mm的钢筋，钢筋一端制成燕尾形状，另一端弯曲成90角，并埋入墙内。如下图4-5。 图4-5 燕尾形观测点（三）地坪观测点将直径为1420mm范围内的螺纹制成每节长为60mm，顶端做成半球状，埋入室内地坪线下，并用水泥砂浆填实后抹平,如下图4-6。 图4-6 地坪观测点（四）角钢观测点 将一端焊上铆钉头的长120mm的角钢，埋入深约100mm的孔，柳钉头一端向外，另一端埋入，并用1：2比例的水泥砂浆填实至墙面光滑，如下图4-7。图4-7 角钢观测点为了实现对目标的有效监测，沉降监测点的布设尤为关键，不能盲目设立观测点，必须在必要的地方埋设点位。沉降监测点应根据建构筑物的地质情况、规模和结构特点，选择能全面反映建构筑物变形特征且便于观察的位置布设，并满足以下几点条件： （1）监测点应布置在能反映建构筑物变形特征或有明显变形的位置，且周围应避开障碍物，以便于保存和长期的监测工作。点位标志应可靠稳固、明显，并有合理结构，同时也不影响其使用和美观。（2）监测点的布设应遵循设计要求，一般不宜少于6个点，应布置在建构筑物的角点或环绕建构筑物每间隔10m15m处，或每间隔23根柱基上；纵横墙或高低建构筑物及新旧建构筑物交接的位置；建构筑物沉降缝、伸缩缝或变形缝两边的位置；自然地基和人工地基交壤的地方；筒体的四个角上；建构筑物结构差异的分界线处；水塔、烟囱及大型储藏罐等高层建构筑物对称的基础轴线的部位。（3）监测点可在墙砼或柱开始施工前直接焊接在柱主筋上,也可以钻孔埋设在墙或柱上,高度宜距离地面10cm50cm，另砼内埋设长度约是露出部分的57倍；变形监测点可根据不同建筑材料和建构筑物类型采用不同的形式，在立尺部分应有明显突出点或加工制成半球形。（4）监测点布置好后，为防止其腐烂损坏，应涂上防腐漆，并对这些点进行编号。本设计中沉降监测点和倾斜监测点的布设均符合建筑变形测量规范，并按照设计与施工要求，结合造粒塔周边建筑分布情况，针对造粒塔单体建筑与相连建筑进行沉降监测，布设12个点沉降监测点，点位布置于与塔体、在建建筑基础相连接处，能较为真实反映建筑物沉降量区域，对于不同程度的沉降区，合理布设点位，沉降监测点编号为JC1、JC2、JC12，如下图4-8。图4-8 沉降监测点平面示意图4.4 倾斜监测点的布设一般地，倾斜监测点的布设要求如下：（1）建筑外墙面及顶部的监测点标志可使用埋入式照准标志，如有特别的需要，可专门制作。（2）对于不便于布设标志的圆形或塔形建筑，可以通过调整仪器垂直度盘竖直角或瞄准视线与等高边缘相切的位置用作观测点位。（3）根据不同的观测要求，地面上的测站或定向点，可使用带强制对中装置的混凝土标石或观测墩。（4）对于观测次数极少的情况，观测点的标志可使用标记的方法或直接将满足照准要求的建筑的特征部位当作标志来使用。就建构而言，若属于整体倾斜，应沿着相应测点的建筑主体竖直线，在其顶端及底部位置对应布设观测点和地面固定点；若属于分层倾斜，则应逐层对应布设。本设计考虑到造粒塔周边建筑为低矮工用建筑，依据规范，只需对造粒塔进行倾斜监测，其监测点主要布设在造粒塔上。造粒塔结构特殊,由于对造粒塔倾斜监测的同时，塔内也进行着设备的安装，所以可能出现局部倾斜的情况，故对造粒塔进行分层监测，因此造粒塔倾斜监测点的布设，也需分层布设。在造粒塔外表面，每隔10m高度在方柱一角外墙体上布设一个外表面倾斜监测点；对于圆柱筒体中心，由于造粒塔墙体的阻挡，则采用间接观测圆形建筑物左右两切点的方法，求出中心点的位置，来判断筒体中心是否发生倾斜,故称为圆形轴线虚拟监测点，如图4-9所设，表示为每一层面的监测点位置图。图4-9 倾斜监测点位置图5 仪器设备和监测方法5.1 仪器设备5.1.1 沉降监测设备综合考虑测量规范中规定的等级划分其需要满足的精度要求，为能精确测定造粒塔在不断负荷下的沉降情况，对造粒塔的沉降监测要求使用高精度的精密水准仪。本次沉降监测使用天宝电子水准仪DINI03，该仪器每公里往返测精度为0.4mm，配合2m铟钢精密条码水准尺进行。5.1.2 倾斜位移监测设备使用配套齐全的拓普康TOPCON GTS-102N全站仪作业，其测角精度0.5、测距精度为22ppmD(mm)，反射片测量距离为200m。5.2 监测方法5.2.1 沉降监测方法沉降监测工作的进行通常采用精密水准测量的方法，利用闭合或附合水准路线等方式对工作点与观测点进行水准联测。根据国家一、二等水准测量规范(GB12897-91)对观测技术的要求，往返测时奇偶数站的不同也代表着观测顺序的不同。往测时，若测站数为奇数站，观测顺序为后前前后；反之，若为偶数站则观测顺序为前后后前。返测时，观测顺序与往测时相反，需互换水准尺。每测段的往返测的测站都应为偶数站，不然需加上标尺零点差来改正。每一周期的沉降观测，测量精度必须严格遵守参考规范，且测量要求遵守五定原则：基准点、工作基点和沉降监测点位必须要固定；观测仪器、设备要固定；观测人员要固定；观测条件与环境要基本相同；观测路线方法等要固定。5.2.2 倾斜位移监测方法具体对造粒塔主体的倾斜监测是对塔体各层中心相对于底部中心的相对位移，求出造粒塔监测点的倾斜率，倾斜监测一般可用到以下几种方法。（1）全站仪投影法在圆形建筑物两个互相垂直的方向安置全站仪，测站与圆形建筑物的距离应大于建筑高度的1.5倍。如下图5-1，在圆形建筑物底部横放两把尺子，并让两尺子互相垂直，且分别垂直于两测站的连线与圆形建筑物的中心。用全站仪瞄准建筑顶部边缘、和底部边缘、，分别投影到标尺上，得到读数，同样的方法，瞄准顶部边缘 、，和底部边缘 、，分别投影到另一标尺上，得到读数。通过计算则可得出顶部中心O相对于底部中心在X、Y方向上的偏心距，计算公式为： （5-1） 可得到顶部中心对于底部中心的总偏心距： （5-2）则计算得出倾斜度： （5-3） 图5-1 经纬仪投影法示意图（2）角度前方交会法角度前方交会法是通过观测两已知点，求出另一点坐标的方法。如下图5-2，已知控制点M、N的坐标，观测水平角和，计算出O点坐标与误差精度。公式如下： (5-4)图5-2 角度前方交会示意图O点中误差的估算公式为： （5-5）式中 测角中误差D两点间已知的距离不同周期的观测，监测点的坐标变化量表示该点的倾斜位移量，然后经过计算可求出倾斜角。角度观测时需观测4个测回、距离需往返观测，为了确保精度交会角宜控制在90左右。（3）全站仪极坐标法首先，在工作基点上架设全站仪，依次键入测站与后视点的坐标，然后照准后视定向，完成后按反算方位角按钮，再照准要测量的对象,然后按下测量按钮，就可得出对象的坐标。 极坐标法观测精度分析根据极坐标公式： (5-6)式中 （x,y）表示观测点的坐标，（,）表示仪器中点坐标，D表示测站点与观测点间的水平距离，表示方位角。依据误差传播定律,便可求出点位在X，Y方向上的中误差，公式如下： （5-7）式中 =206265（4）其他方法对建构筑物的倾斜位移观测不只以上几种方法，常用的方法还有很多，如正垂线法和激光准直测量：正垂线法：一悬挂点位于上方的垂线和一个位于垂线下方且安置在建筑物上的测读站构成正垂。为使垂线处于紧绷形态，在其下方悬挂一重锤，将重锤放置在阻尼箱里，防止垂线摇晃。正垂线的测量可根据监测预期位移量及测量精度要求，用一台固定的读数盘进行人工测读或用可移动的带遥测读数单元的坐标仪进行遥测读数。监测中，应对正垂线设置保护管，既能保护垂线不受破坏，又可避免风力的影响，从而提高垂线观测值的精度。如是在良好的环境中观测，也可不设置保护管。激光准直测量：在高层建筑物变形监测中，常用激光经纬仪准直进行测量。沿经纬仪的望远镜发射出一条红色或蓝色光束，形成一条可见的准直用的视准线，瞄准目标。目标处放置的活动觇标是由中央装有两个半圆的硅光电池组合成的光电探测器。在检流表上分别接上两电池，由于电池左右两半圆接受相同的能量，所以当激光光束通过觇牌中心时，检流表指针为零，否则就偏离零位，可在读数尺上读取读数。 6 变形监测网设计与精度估算变形监测网的布设通常按照两级布网进行，包括布设首级网和次级网。变形监测基准点和工作基点构成首级基准网，用以测量工作基点相对于基准点的变形量，但此变形量往往较小，所以监测精度要求较高，复测的时间间隔也较长。工作基点和变形监测点则构成次级网，用以测出监测点相对于工作基点的变化量。变形监测网通常具有以下特点：（1）首级网的精度要求较高，基准点坐标作为整个变形监测工作的依据，基一般设置在不受施工影响的施工区外的坚实地物或基岩上，以提高变形监测网的精度，要求有极强的稳定性，便于长期保存。工作基点则埋设在有稳固地基且距离观测点较近的地方，形成依附于基准点的闭合或附合路线，其坐标高程应定期由基准点来检测。（2）网的布设应尽量具备发现监测点位移的精度、灵敏度和可靠性，看其指标是否满足相应的监测要求。（3）网的边长通常较短，但精度要求高，通常需要强制归心。（4）网的形成应首要满足有良好通视的条件，也需尽可能减少多余观测。6. 1 沉降监测网设计由若干个水准基点、工作基点构成的闭合、附合或结点网称为沉降监测网。网内水准基点作为沉降监测的基本控制点，是测定工作基点与沉降观测点的重要依据，工作基点则在观测点和水准基点之间起联系作用。由于受到自然条件或人为损坏等影响，监测网内有的点位会发生改变，为确保监测网点的稳定性，应定期对这些点位进行检测。沉降监测网的水准基点应布设在施工影响范围以外的稳定区域，特别是网的起算点，为保证其稳定性，应建立在基岩基础上，消除水准基点对沉降点观测精度的影响。为提高监测精度，每次观测都应采用固定的水准路线，主要技术指标见下表6-1和6-2。表6-1 水准路线技术指标等级视线长度 （m)前后视距差（m)前后视距累积差(m)视线高度（下丝读数） （m)检测间歇点高差之差（mm)一 30 0.5 1.5 0.5 0.7二 50 1.0 3.0 0.3 1.0 表6-2 沉降监测网主要技术指标（mm）等级相邻基准点高差中误差每站高差中误差往返较差.附合或环线闭合差检测已测高差之较差一0.30.07 0.15 0.2 二0.50.15 0.30 0.5 注：表中n为测站数。布设沉降监测网时,应考虑以下因素:（1）应综合考虑沉降监测精度的要求，布设成合适的网形、且要求测站数尽可能地少。（2）监测网的水准起算点应为三个以上且埋设够深的基准点。（3）为方便进行联测，水准点应有良好的通识条件且保证安全。（4）对单独建筑物进行监测时，至少布设三个水准点，对高层或占地面积较大的建筑物，应适当增加水准点个数，具体选择应参考工程实际情况再做决定。（5）一般的水准点宜布置在冻土线以下0.5米的位置，水准点需布置在墙上是，则应选择永久性建筑布置，且距离地面约半米高度。（6）基准点和工作基点应组合成网，可根据需要的网形布设，可为闭合路线或附合水准路线等。根据项目实地情况，考虑本项目在可能会引起形变和沉降范围内无合适设站点，沉降与变形纵横交错，对监测组织实施是一个严峻的考虑，针对于以上问题的复杂性，特在监测范围以外地质条件较为良好的区域，布设3个基准点和2个工作基点。基准点编号分别为BM1、BM2和BM3，工作基点编号为J1和J2。以基准点BM1、BM2和BM3作为水准基点，与工作基点共同构成沉降监测网。本设计监测采用独立坐标系统。分别设计两种方案，为闭合水准网和附合水准网：方案1：水准路线为BM2-BM3-J2-BM1-J1-BM2，如下图6-1。方案2：水准路线为BM2-BM3-J2-BM1-J1，如下图6-2。图6-1 沉降监测控制网（方案1）图6-2 沉降监测控制网（方案2）6.1.1 监测网精度分析在沉降监测网中，其精度估算主要是由测量过程中系统误差、观测值偶然中误差和水准路线长度决定，其计算公式为： （6-1）式中 ：每千米水准路线测量的偶然中误差（mm）； ：每千米水准路线测量的系统中误差（mm）； ：水准路线的长度（km）。根据国家二等水准测量规范，规定、取值分别为：1.0mm、2.0mm，通过以上公式便可求出两种网型中最弱点中误差。方案1与方案2中最弱点是J2，L=0.197km。方案1中，根据公式计算得最弱点中误差=0.19mm；方案2中，根据公示计算的最弱点中误差=0.23mm。通过分析比较，两种方案布设合理，精度均小于理论值。但方案1网型精度优于方案2，再考虑现场实际情况，方案1更加符合实际要求，故本设计的选定方案1进行网的布设。6.1.2 观测方法本设计中采用国家二等水准测量，按固定路线进行往返测法（或单程双测站法）观测，以抵消观测高差中累积误差的影响。在对造粒塔进行沉降监测时，因为造粒塔沉降点和工作点距离不是太远，能够不考虑由仪器下沉、尺垫下沉所引起的误差。为了尽可能减少仪器i角误差，在测量前应严格对仪器的i角进行校正。本次对造粒塔的沉降监测中，只需要读取水准尺中丝读数，且每一测站间的观测顺序为后前前后。此次沉降观测使用的仪器是精密电子水准仪，观测过程中仪器会自动依照之前键入的限差数值来判定观测值是否在限差区间内，如果仪器出现报警提示，则说明所测的数据超限，需重新观测。具体操作步骤如下：首先在测站上安置仪器，通过调节三个角螺旋，将仪器整平，使圆水准气泡保持居中；将望远镜对准后视工作基点上的水准尺中央，要特别注意的是，扶尺时务必要使尺垂直竖立，保持尺面圆水准气泡居中，调节物镜和目镜使物像清晰，调节微倾螺旋使符合水准气泡吻合，然后按下测量按钮，并记录读数；用望远镜照准前视造粒塔监测点上的水准尺尺面条形码的中间位置，对望远镜调焦，使水准尺上的条形码能清晰成像时按测量键，显示读数后记录；重新对准造粒踏沉降监测点上的水准尺，重复以上环节；重复以上环节，重新后视工作基点上的水准尺，记录读数，按照规范，两次后视读数之差不得大于1mm，检核无误后方可迁站。（1）注意事项对造粒塔进行沉降监测前,应对需要使用到的电子水准仪、水准尺等进行检验，看是否符合使用。在监测项目实施的过程中，也应定期检验。测量中，在排除人为、天气等因素后，如发现观测数据异常，应及时对仪器进行检核，若查出是由仪器导致观测成果异常时，应立即对该仪器进行校正。校正结束后应再进行一次检核，确认无误后方可投入使用；使用电子水准仪进行的观测时，为尽可能减小观测成果的偶然误差，应避开不利于观测的天气情况，在适合观测的条件下再进行。观测中，应避免阳光直射望远镜，且保证物像能清晰地呈现在十字丝分划板上，同时防止视线被遮挡等；每次观测时，仪器需远离施工区，安置在相对稳定的范围，以防受到其他不利因素的干扰；每一期观测都需填写好观测时间、天气和人员等信息，并记录施工进展、荷载增量等各种有可能导致沉降量发生变化的要素。每次观测结束后，应按时处理当天观测成果，如发现数据异常，应分析后找出问题所在，若仍是异常，则需重测，以确保观测成果的准确可靠性；监测项目的原始值为连续观测3次以上得到的数值的平均值。（2）沉降变形精度分析假设在第i和第i-1周期内分别观测a、b两点得到的沉降量中误差为 （6-2）则a、b两点不均匀沉降量中误差 =+ （6-3）由于每一周期对沉降点的监测都采用同样的观测方案，所以设 M= M= M=M= M （6-4）即有 =4 （6-5）即以造粒塔为例，造粒塔上的沉降点与工作点之间的距离最远在450 m左右，二等水准测量规范区间内，每一测站的水准路线长通常控制在90 m，那么可以求出沉降点到工作点间的测站数n=450/90=5根据 = （6-6）式中 每测站所得的高差中误差。因为本次使用的天宝电子水准仪DINI03每公里观测高差中误差为，可得因此可以得出观测点沉降量中误差由此可以得出，观测精度在规定范围内，所以使用天宝电子水准仪DINI03符合精度需求，可以更加精准地反映出造粒塔的沉降情况。6. 2 倾斜监测设计（1）倾斜控制点的布设在实际工作中，为了避免发生测角错误，确保最终监测点的精度，需进行观测检核，故每一处监测都要求从三个控制点分别向监测点观测水平角，作两组前方交会。由于造粒塔倾斜监测为独立监测，且塔体周围无大型遮挡物，在造粒塔圆柱筒体周围标定B1、M1、M2三点，在造粒塔方柱周围选取B2、M3、M4三点，B1、B2为已知点，控制点具体布设情况如下图6-3。图6-3 倾斜控制点布设图（2）观测方法由于考虑监测项目实际情况，为方便监测工作的进行，本设计采用常规方法，角度前方交会法，根据此方法测定其监测点坐标，通过与底部坐标比较，看是否发生倾斜。另因为造粒塔结构特殊，需分别对造粒塔圆柱筒体和方柱楼电梯间进行分层倾斜监测。相比较而言，筒体中心点坐标测量较为复杂，现以圆形轴线虚拟观测点测量方法为例，其具体方法如下：对圆形轴线虚拟监测点的观测在造粒塔圆柱筒体周围约200m处选取的B1、M1、M2三点，B1为已知点，要用这三个点对圆柱筒体进行倾斜观测，首先需要知道这些点的坐标高程，那么就必须根据已知点测定其他两个未知点，设定观测顺序为B1-M1-M2，假定B1至M1的坐标方位角，在M1设站，测量其转角和距离，经过计算可得出M1的坐标高程，同理，也可得出M2的坐标高程。以上测量均按测量规范进行且符合限差。图6-4 筒体中心前方交会法示意图得出B1、M1、M2三点坐标后，在B1点设站，调整好全站仪后后视M1点，并量取仪器高。首先，先对底层进行观测，用十字丝中心照准圆柱底部左侧切点，读取圆柱左切点与基线的夹角及天顶距，固定住望远镜后旋转其照准部，瞄准圆柱底部右侧切点并读取其与基线的夹角，取平均便可得到B1与虚拟监测点O的夹角，再测量出B1点到左切点的平距，求出底层高： （6-7）各层高度间隔为10m，则可求第K层的高度： （6-8）则第K层天顶距为： （6-9）以同样的方法继续在测站B1对包括顶层在内的各层进行观测，每一层观测前都需要将全站仪的竖直度盘调到相应的角度： （6-10） 这样，即可获得测站点B1与虚拟监测点O在各层的夹角。同理，在M1点设站，后视测站B1，通过观测计算即可得到M1与O点在底部的夹角，再观测得出各层的夹角。然后根据B1、M1坐标便可求出底部O点的坐标和各层O点坐标。这样，一组角度前方交会就完成了。为检核得到更精确的虚拟监测点坐标O，再进行第二组前方交会。同理，分别在M1、M2设站，得到两点与O点在底部的夹角 、以及各层的夹角，根据M1、M2坐标求出底部虚拟监测点O坐标以及各层O点坐标。根据规范，两组坐标较差e不能大于两倍比例尺精度，公式如下（6-11）。当两组坐标的较差满足规范要求时，取每一层两组坐标的平均值作为当层虚拟监测点O的最终坐标。对于底层而言，O最终坐标为、的平均值，即底部虚拟监测点O最终的坐标。 （6-11）式中 ； ； M为测图比例尺分母得出各层虚拟监测点O的坐标后，与底部O坐标相比较，即得出圆柱筒体每一层的偏移量，从而判别这一层圆柱筒体是否发生倾斜。对墙外表面倾斜监测点的观测对方柱楼电梯间的倾斜观测,可直接观测到倾斜监测点，方法跟一样，这里就不再重复。测量中，下表6-1和6-2为主要技术指标。表6-1 平面控制网主要技术指标等级相邻基准线的点位中误差（mm）测角中误差 平均边长（m）测边相对中误差水平角观测回数级仪器级仪器二31.01.84002001/200 0001/100 000969表6-2 测距主要技术要求等级仪器精度等级每边测回数一测回读数较差（mm）单程测回较差（mm）气象数据测定的最小读数往返较差（mm）往反稳定（）气压（Pa）二2mm级33340.2502(a+bD)本设计采用拓普康TOPCON GTS-102N全站仪，测距精度为2+2ppm，测角精度为0.5，其方向测回中误差为,，各测站点之间相距大约为180m。方向角误差： = （6-12）式中 因为没有定向角误差，方向角中误差测距误差： （6-13）式中 为固定误差，为比例误差。点位误差： （6-14）把，D=180m带入（6-12）和（6-13）两式中得，=0.4mm，,就能计算得m=2.39mm，参考规范，该值符合观测点坐标中误差3mm。7 监测周期与预警制度7.1 沉降监测频率的确定 从造粒塔内设备开始安装建造时，应结合实际情况来确定沉降观测的时间周期，从而得到能反映沉降速率与负载的最优关系，一般参照不同工程类分别进行。 （1）工业建筑工业建筑的结构大多以钢筋混凝土为主，所以在稳固混凝土柱时就需要安置沉降监测点实施观测；当屋面完工后需观测一次；10m以下高度的墙，当施工至墙顶时需进行一次监测；10m以上高度的墙，施工至10m时监测一次，之后每间隔5m进行一次监测；当全部土建工作完工后还得监测一次； （2）民用建筑 每当一层施工完毕后，就监测一次，直至房屋竣工后投入使用前再进行一次监测工作。对于楼层荷载大的建筑物，应在每一次增加荷载之前与之后各进行一次监测。（3）水塔或油罐等在装满液体的前后都需要监测一次，如有需要，在水塔或油罐注入液体的过程中也要进行监测。当建筑交工后进行的变形监测：在第一年里每月进行1次，之后结合沉降速率适当调整，一般情况下都是每间隔26个月监测一次，直至不再出现明显的沉降变化。本设计遵从沉降监测的相关规程规范，根据造粒塔变形特征,工程条件的因素,结合造粒塔内设备安装进度，在各基准点、工作基点、沉降观测点布设结束并稳定后，进行第一期沉降监测。从第一次监测结束后，预计每半个月进行一次监测，直至造粒塔内设备安装完毕，可适当根据沉降情况调整监测时间周期。在建构筑物核载量有所增加或地面大量土方开挖等情况下，也应进行观测，如出现大暴雨、爆破等引起的异常情况，还需实施加密监测。7.2 倾斜监测频率的确定造粒塔的倾斜观测周期可根据其倾斜速率每1到3个月进行一次监测，且应避开强风和强光照等受较大影响的时间段。若遇监测区域范围内长期降雨至积水或由于造粒塔周围堆放、堆载大量材料导致造粒塔倾斜速率加快，应就实际情况及时增加对造粒塔的观测次数。本设计同时协调对造粒塔进行的沉降和倾斜监测，为造粒塔变形分析提供可靠数据，具体时间如下表7-1。表7-1 造粒塔监测频率监测内容监测期数监测时间 沉降监测倾斜位移监测第1期1月17日第2期1月22日第3期1月27日第4期2月6日第5期2月13日第6期2月20日第7期2月27日第8期3月4日第9期3月12日第10期3月20日7.3 监测预警制度当前，建构筑物监测预警标准通常有两种指标，一是最大变化量允许值，二是单位时间变化量允许值。若工程指标在预警值范围内，怎判定该工程属于安全范畴；反之，则判定该工程不安全，处于不稳定状态。目前，预警指标的确定主要依据现行规程规范的设定值及设计预估值等。对造粒塔进行变形监测的主要目的就是提供预警。依据监测数据，分析其变化规律，总结其变形特点，并及时做出判断，以供施工方参考。当造粒塔出现不均匀沉降或沉降速度较大时，应迅速通报施工单位与设计单位，以便及时采取相关措施，另外，应立刻增加连续监测次数，确保建设安全。8 监测数据处理对监测数据的处理，一般需要注意以下几点：（1）外业监测时，观测人员应尽可能减少测量误差。每一次的监测数据，都要确保其数据的准确性与真实性；内业处理人员在对数据进行整理分析时，应先检查数据的可靠性，若发现数据异常，应及时提出。（2）监测人员需在监测结束后整理所得的数据，及时完成数据报表，如发现问题，应及时告知设计施工方，以便安排。 （3）在对数据进行处理分析后，制出数据分析表和变形量趋势图，便于成果分析，并及时发现问题。（4）变形监测中，需对观测成果进行平差计算。根据设计的监测网型，选用正确的平差方法，平差计算的起算点为稳固可靠的基准点，在输入平差数据前，需确保起算点数据的准确性。8.1 沉降监测数据处理数据处理时，以基准点高程作为起始高程，分别计算出各沉降监测点的相对高程。以水准点为基准，在闭合水准路线上进行联测，得出各沉降点的标高，并以不同时间周期测得的沉降点高程计算，得各沉降点的本期沉降量与累积沉降量。计算方法如下：（1）对本期沉降监测点沉降量的计算：本期监测沉降量=本期沉降监测点高程-上一期沉降监测点高程（2）对本期沉降监测点累积沉降量的计算：累积沉降量=本期沉降监测点高程-第一期沉降监测点高程（3）对沉降监测点沉降量差值的计算：沉降量差值=本期沉降监测点沉降量-上一期沉降监测点沉降量（4）对本期沉降监测点沉降速度的计算：本期沉降速度=本期沉降监测点沉降量/（本期监测相隔上一期监测的天数）8.2 倾斜监测数据处理用在同一时间周期内测出的造粒塔各层倾斜监测点坐标减去其对应的塔底部坐标，就能得出X、Y方向上该监测点的变化量，也可求得该点的倾斜角度与方向。（1）对倾斜监测点倾斜角度的计算： （8-1）（2）对倾斜监测点倾斜方向的计算： （8-2）式中 i沉降点点号；k观测期数8.3 数据统计分析针对沉降变化量和倾斜位移分量，将各个变形点数据与首次建网数据进行分析，为方便成果分析，将变形数据进行表格统计，最终提供变化函数趋势图，以便对造粒塔进行变形分析。造粒塔变形数据的分析表（表8-1和表8-2）和趋势图(图8-1和图8-2)如下：表8-1 沉降数据分析表观测期数首期上期本期分析统计数据观测日期及时段本期-上期本期-首期点名高程值（m）高程值（m）高程值（m）沉降量（mm）累计沉降量（mm）图8-1 沉降量趋势图表8-2 倾斜位移数据分析表观测期数首期上期本期数据分析观测日期及时段本期-上期本期-首期点名X坐标（m）Y坐标（m）X坐标（m）Y坐标（m）X坐标（m）Y坐标（m）本次X(mm)本次Y(mm)本次S(mm)累计X(mm)累计Y(mm)累计S(mm)第 37 页 共 35页淮海工学院二一六届本科毕业设计（论文） 图8-2 倾斜位移量趋势图9 工程组织及成果提交9.1 工程组织本次工程项目部设在开县城，所有项目部成员常驻开阳县城。项目部拟定相关人员岗位职责，职责上墙。所有人员严格遵守项目部规章制度，认真行使本人岗位职责。根据本次变形监测项目实际情况，拟投入工作人员7人，人员安排一览表如下表9-1表9-1 人员安排一览表监测内容职务人数造粒塔沉降监测、 倾斜位移监测技术负责人1技术员2立尺员2安全员1审核人1其中，技术负责人与审核人均由有工程师及以上职称的技术人员担任。本项目由技术负责人全权负责，技术负责人负责组织开展测量工作以及协调有关方面的联系，随机到现场指导工作；技术员负责项目的测量工作，包括外业数据采集和内衣数据处理分析；监测点位的埋设和变形监测网的布设，则由技术负责人和技术员共同进行；立尺员负责立尺等工作；安全员负责工程项目和工作人员安全性确认检查；审核人则对所有提交的资料进行整理、科学分析与处理，随时随地核查观测数据的正确性9.2 成果提交本次造粒塔变形监测项目需提交以下资料：（1）本项目技术设计书（2）点位标志规格及埋设图（3）工程平面位置图及监测点位分布图（4）监测网平面布置图（5）仪器设备检验报告（6）原始数据记录表（7）平差数据成果质量表（8）变形数据统计分析图表（9）变形监测总结报告10 工程预算 根据各监测点位的数量，预算出工程监测的费用，监测点位统计表见下表10-1表10-1 监测点位统计表序号点位名称数量（个）备注1基准点3施工影响范围以外2工作基点2施工影响范围以外3倾斜控制点6施工影响范围以外4沉降观测点12塔体及建筑四周5倾斜位移观测点11分层布设（1）监测点费用埋设基准点3个，每点费用1499.2元，共计4497.6元；埋设工作基点2个，每点费用718.58元，共计1437.16元；埋设倾斜控制点6个，每点费用425.61元，共计2553.66元埋设沉降观测点12个，每点费用294.56元，共计3534.72元；埋设倾斜位移观测点11个，每点费用294.56元，共计3240.16元；合计15262.66元（2）监测费用本设计沉降监测和倾斜位移监测分别监测了