职业学院测量毕业论文-建筑物沉降观测技术设计与实施

1 工程测量专业毕业论文工程测量专业毕业论文 建筑物沉降观测技术设计与实施建筑物沉降观测技术设计与实施 蔡蔡 江江 指导教师姓名及职称指导教师姓名及职称李海峰李海峰（讲师）范本范本（讲师） 论文提交日期论文提交日期2013.4论文答辩日期论文答辩日期 2013 年 4 月 四川建筑职业技术学院毕业设计（论文） 2 建筑物沉降观测技术设计与实施 摘摘 要要 摘要摘要 本文介绍了工程建筑物变形观测在国民经济中发挥的作用，分析建筑物变 形的原因与种类，给出了建筑物变形观测方法、观测精度要求。并以实例讲述 建筑物沉降观测技术在实际运用中如何设计与实施。 关键词：建筑物；变形；观测;设计与实施。 DesignDesign andand implementationimplementation ofof buildingbuilding settlementsettlement observationobservation techniquetechnique Abstract Engineering building deformation observation are introduced in this role in the national economy, analyses the reason of building deformationandtypes,buildingdeformationobservationmethods, observationaccuracyaregiven.Andwithexamplesaboutbuilding settlementobservationtechniqueinpracticehowtodesignand implement. Keywords:building;Deformation;Observation;Designand implementation. 1 引言引言 工程建筑物变形观测，在我国是一门比较年轻的学科，它是随我国建设事 业发展而兴起的。改革开放以来，我国兴建了大量超高大建筑物，如摩天大 楼，地下修建快速通道地铁，建造大型立交桥、大型水坝。由于各种因素影 响，特别是地下水过量开采，使建筑物在运营过程中产生变形。这种变形在一 定范围之内，应认为是正常现象，但如果超过了规定限度，就会影响建筑物正 四川建筑职业技术学院毕业设计（论文） 3 常使用，严重时会危及建筑物安全。因此在工程建筑运营期间，必须对它们进 行监视观测，即变形观测。变形监测包括位移监测（沉降监测、水平位移监 测、挠度监测、裂缝监测等） 、渗流监测（地下水位监测、渗透压力监测、渗流 量监测等） 、应力监测（混泥土应力应变监测、锚杆应力监测、钢筋应力监测、 钢板应力监测、温度监测等）等，而沉降监测是建筑物变形监测中一项重要的 监测类容。 2 研究区概况研究区概况 图图例例2-1 (小区概貌、点位分布图） 研究区为四川省德阳市旌阳区天元镇银山路旁的银河小区，小区内共18栋 建筑物。此小区为德阳市旌阳区天元镇拆迁安置房，是由德阳市旌阳区发展和 改革局批准建设的。为保证安置居民和施工人员的生命和财产安全，建设单位 （德阳市旌阳区天元镇人民政府）特此要求对小区内在建18栋楼房进行沉降监 测。通过对变形观测点的监测，掌握施工期内楼房变形动态，利用监测结果作 为判断楼房稳定状态，实时验证设计方案和施工治理效果，为楼房动态预测和 工程顺利提供必要的依据；同时，在整个施工过程中进行跟踪监测，超前预 报，确保施工期间施工人员、居民生命财产安全。 一般讲，建筑物变形主要由两方面原因引起，一是自然条件及其变化，即 建筑物地基工程地质、水文地质、土壤的物理性、大气温度等，如某市南二环 长安路立交桥由于地下断裂带作用 ，桥身出现轻微裂缝。另一种是与建筑物本 身相联系的原因，即建筑物荷重、建筑物结构、型式及动荷载作用，我们所要 研究的“银河小区”就是此种原因引起的变形。 建筑物的变形按其类型来区分 ，可分为静态变形和动态变形。静态变形通常中 指变形观测结果只表示在某一期间内变形值，也就是说，它只是时间函数；动 态变形是指在外力影响下产生变形，故它是外力为函数表示动态系统对于时间 四川建筑职业技术学院毕业设计（论文） 4 变化 ，某观测结果是表示建筑 物在某个时刻瞬时变形。这两种变形是相互关 联的。如银河小区楼房主要是自身荷载造成变形，它是随着时间变化沉降量越 来越大。 沉降观测任务是周期性对观测点进行重复观测，求得同一观测周期内观测 量变化。我们监测任务和内容包括监测楼房上布设的 173 个变形观测点的 h 位 移量、位移方向和位移速率，分析监测数据判断它们的位移量、位移速率是否 正常。 3 研究方法研究方法 根据中华人民共和国行业标准： 建筑物变形测量规范 （JGJ/T8-97） 工 程测量规范 （GB 50026-93）等规范进行研究方案设计。在待观测建筑物基坑 深度 1.52.0 倍外的稳定地面选取 3 点制作工作点（制作方法及要求见图例 3-1、图例 3-2） ，即工作基点。再在测区内的 18 栋楼房上选取适宜的若干（如 图例 1-1 本研究区域内 18 栋楼房上共选取 173 个变形观测点）变形观测点位 （选点方法及要求如下） ，根据选取点位制作变形观测点（制作方案见图例 3- 3、图例 3-4） 。然后根据施工进度定期实时对变形观测点监测，并利用监测获 取数据编制沉降观测成果表和绘制时间、荷载、沉降曲线图，利用表来分析研 究位移量、位移速率是否正常。从而评价建筑物的安全状态、验证设计参数、 反馈设计施工质量。 3.1.3.1.工作基点标志的制作工作基点标志的制作 水准基点标志有很多种，一般是根据工程实际需要与条件来选取不同的标 志。由于我们的研究区银河小区周围的地理条件属于覆盖层很浅且土质较好的 地区，特此我们选择“普通混凝土标” ，如图例 3-1、图例 3-2。 图图例例 3-1 （普通混凝土标）图图例例 3-2 （普通混凝土标） 3.2.3.2.沉降观测点点位的选取沉降观测点点位的选取。 四川建筑职业技术学院毕业设计（论文） 5 沉降观测点的布设应能全面反映建筑物及地基变形特征，并顾及地质情况 及建筑结构特点。点位宜选设在下列位置： a. 建筑物的四角、大转角处及沿外墙每 1015m 处或每隔 23 根柱基 上。 b.高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两侧。 c.建筑物裂缝和沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人工地基与天然地基 接壤处、不同结构的分界处及填挖方分界处。 d. 宽度大于等于 15m 或小于 15m 而地质复杂以及膨胀土地区的建筑物，在 承重内隔墙中部设内墙点，在室内地面中心及四周设地面点。 e.邻近堆置重物处、受振动有显著影响的部位及基础下的暗浜（沟）处。 f.框架结构建筑物的每个或部分柱基上或沿纵横轴线设点。 g.片筏基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分之四角处及其中部位 置。 h.重型设备基础和动力设置基础的四角、基础型式或埋深改变处以及地质 条件变化处两侧。 i.电视塔、烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉等高耸建筑物，沿周边在与 基础轴线相交的对称位置上布点，点数不少于 4 个。 3.3.3.3.变形观测点标志的制作变形观测点标志的制作 常用的监测点标志有盒式标志、窨井式标志、螺栓式标志三种，为了便于 观测点标志在墙体上埋设我们选择了螺栓式标志。如图例 3-3、图例 3-4。 图例图例 3-33-3（螺栓式标志） 四川建筑职业技术学院毕业设计（论文） 6 图例图例 3-4（螺栓式标志） 3.4.3.4.观测阶段观测阶段的基本要求的基本要求. . 图例 3-5（天宝电子水准仪 DINI03） a、仪器设备、人员素质的要求 根据沉降观测精度要求高的特点，为了能够精确的反映出建筑物在不断增 加荷载作用下的沉降，一般规定测量的误差应小于变形值的 1/101/20，为此 要求沉降观测采用天宝电子水准仪 DINI03（见图例 3-5） ，水准尺采用铟合金 尺。 人员素质的要求，必须经过专业学习及技能培训，熟练掌握仪器的操作规 程，熟悉测量理论能针对本工程结构特点、具体情况采用具体的观测方法和观 测程序，对实施过程汇总出现的问题进行分析并正确的运用误差原理进行平差 计算，做到按时、快速、精确地完成每次的观测任务。 b、观测时间 首次观测时间为一层结构完成进行，复测时间第一次以裙楼结构完成，主 楼以每 3 层为一个周期进行。 c、观测点的设置 为了能够精确的反映建筑物的沉降情况，根据现场及地基基础的情况而设 置。由于基础部分为阶梯形、及考虑到装饰装修的因素，整个项目分为 3 个测 回。 d、观测规则 为保证观测数据可靠性，故观测按照 “五定”原则即沉降观测所依据的基 四川建筑职业技术学院毕业设计（论文） 7 点、工作基点和沉降观测点，点位稳定；仪器、设备稳定；观测人员固定；观 测条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法固定。以尽量减少误差，确保 沉降观测的可靠性。 e、观测准备工作 在首次观测前必须对所用仪器的各项指标进行检查校正，使用每 36 个月 并送往专业的计量部门进行校核一次。 f、沉降观测精度要求 为了满足沉降观测的要求，相应的指标如下： （1）往返较差、附和或环状闭合差：h=a-b1.0,n表示测站数。 （h=a-b1.0,L表示观测路线距离。 ） （2）前后视距：30.0m （3）前后视距差：1.0m （4）前后视距累积差：3.0m （5）前后观测点相对于后视点的高差容差：1.0m （6）水准仪精度为 N2 级。 3.5.3.5.观测中的注意事项：观测中的注意事项： a.严格按测量规范的要求施测。 b.相邻测站间互换前后标尺。 c.各次观测必须按照固定的观测路线进行。 d.观测时要避免阳光直射，且各观测环境基本一致。 e.成像清晰、稳定时再读数。 f.随时观测，随时检核计算，观测时要一气呵成，尽量缩短一站观测时 间。 g.在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动。 h.观测前应将仪器置于露天阴影下，使仪器与外界气温趋于一致； i.将各次所观测沉降情况及时反馈有关部门，当建筑物每天(24h)连续沉降 量超过 1mm 时应停止施工，会同有关部门采取应急措施。 其次应注意首次观测在观测点安稳固后及时进行。首次观测自一层结构完 成开始，在设置的柱子的相应位置埋设沉降观测点。待观测点稳固后并立即进 行首次观测。 首次观测的沉降观测点的高程值是以后每次复测进行对比的基础，施测时 采用天宝电子水准仪 DINI03 进行两次以上观测后进行决定。第一次观测（第二 次复测）在转换层结构完成开始，主楼部分实行 2 层一周期进行一次复测直至 竣工，竣工后一年内每月观测一次。 4 结果与分析结果与分析 欲使沉降观测起到监视建筑物安全运营和发挥工程效益作用，除了进行现 场观测取得第一手资料外，还必须对监测资料进行整理分析，即对沉降监测资 料作出正确的分析处理。沉降监测资料处理工作的主要内容包括两个方面：资 料整编和资料分析。对监测资料进行汇集、审核、整理、编排，使之集中化、 系统化、规格化和图表化，并刊印成册，成为监测资料的整编。其目的是便于 四川建筑职业技术学院毕业设计（论文） 8 应用分析，向需用单位提供资料和归档保存。监测资料的整编，通常是在平时 对资料已有计算、校核甚至分析的基础上，按规定及时对整编年份内的所有监 测资料进行整编。对工程有关的各项监测资料进行综合的定性和定量分析，找 出变化规律及发展趋势，称为监测资料分析。其目的是对工程建筑物的工作状 态作出评估、判断和预测，达到有效地监视建筑物安全运行的目的。 监测资料整编包括平时资料整理和定期资料编印。 平时资料整理包括：适时检查各观测项目原始观测资料和巡视检查记录的 正确性、准确性和完整性；及时进行各观测物理量的计算，填写数据记录表 格；随时点绘观测物理量的过程线图考察和判断侧枝的变化趋势；随时整理巡 视检查记录，补充和修正，确保资料的衔接与连续性。 定期资料编印包括：汇集工程监测的相关资料、报告、文件；对各项观测物理 量进行统计和校对；绘制各观测物理量的分布特征图，有关因素的相关图；分 析各观测量的变化，提出意见；对资料进行全面复核，汇编并说明，刊印成 册，建档保存。整编资料的审查包括完整性审查，连续性审查，合理性审 查，争辩说明的审查。 检测资料分析 常用的分析方法有作图分析，统计分析，对比分析和建模分析 监测资料的分析一般分为定期分析和不定期分析。 1.定期分析： a.施工期资料分析 b.运营初期资料分析 c.运行期资料分析 不定期分析：有特殊需要时才专门进行的分析，如遇洪水，地震等。 下面对沉降观测数据进行整编：下面对沉降观测数据进行整编： 1.统计表汇总 a.根据个周期平差计算的沉降量，列表统计，进行汇总。 （如图例3-6） b.绘制个变形观测点的下沉曲线。 （由于观测点很多，此处就那几点来绘制举例 如图例3-7） 。首先建立下沉曲线坐标，横坐标为时间坐标，纵坐标上半部分为 荷载值，下半部分为为各沉降观测周期的沉降量。 c.将统计表中各观测点对应的观测周期所测得的沉降量画于坐标中，并将相映 的荷载值也画于坐标中，连线就得到対映于荷载值的沉降。根据沉降量统计表 和沉降曲线图，可以预测建筑物沉降趋势，将建筑物的沉降情况及时的反馈到 有关主管部门，正确的指导施工。特别是坐落在沉陷性较大的地基上重要建筑 的不均匀沉降观测更为重要。 2.实测结果分析 在沉降观测过程中，沉降量与时间关系曲线是单边下行曲线，此种情况就从下 沉量的方向着手，看看下沉量是否超标；沉降量与时间关系曲线不是单边下行 曲线，而是起伏现象。这就要分析原因，进行修正。 a.第二次观测出现回升，而以后各次观测又逐渐下降。可能是由于首次观测精 度过低，弱回声超过5mm 时，第一次观测作废，若回升在5mm 内，第二次与第一 次调整标高一致。 b.去现在某点突然回升。这是水准点或观测点被碰动所致，且水准点碰动后标 高低于碰前标高，观测点碰后高于碰前。处理措施为：去相邻另一观测点的相 同期间沉降量作为被碰观测点的沉降量。 四川建筑职业技术学院毕业设计（论文） 9 c.曲线自某点起渐渐回升。这一般是水准点下沉所致。措施为：确定水准点下 沉值，与高级水准点附合测量，确定下沉量。 d.曲线的波浪起伏现状现象，曲线在后期呈现波浪起伏现象，此种现象在沉降 观测中最常遇到。处理这种现象时，应根据整个情况进行分析，决定自某点 起，将波浪线形曲线改成水平线 图例图例 3-6（沉降数据统计表） 图例图例 3-7 （下沉曲线） 四川建筑职业技术学院毕业设计（论文） 10 5