实训楼沉降监测方案设计与实施

1、实训楼沉降监测方案设计与实施实训楼沉降监测方案设计与实施实训楼沉降监测方案设计与实施杨健伟 第一章工程概况及观测点位设置1.1 工程概况 本次毕业设计的内容是我校第二实训楼的沉降观测。湖南软件 职业学院位于学院南半部中心位置，由金桥集团股份有限公司承建， 建筑面积 8000平方米，框架结构，建筑高度 27 米，位于立德路南段。 该工程设计先进，构思独特、结构复杂、积极采用新技术、新工艺， 实现了节能降耗、 优质施工。 根据设计要求该建筑在施工过程及运营 期间需要进行沉降观测，直至无沉降为止。我校第二实训楼于 2012 年 6 月建成， 至现在已有二年半， 所以本次观测属于建筑物落成后运 营期间

2、的沉降变形观测。1.2 变形观测点的布设 建筑物确定需要进行沉降观测之后，在工程开工之初，应根据 设计图纸的安排做好沉降观测策划工作、 制定沉降观测方案， 对于符 合条件的应委托有资质的单位观测，适时埋设观测点。、沉降观测点布设原则 沉降观测点是固定在待观测对象上的测量标志，应牢固地与待 观测对象结合在一起， 便于观测， 并尽量保证在整个沉降观测期间不 受损坏。为了能够反映出建（构）筑物的准确沉降情况，沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置般要求建筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称，且相邻点之间间距以 15-30 米为宜， 均匀地分布在建筑物的周围。 通常情况下， 建筑物设计图纸上

3、有专门 的沉降观测点布置图。 此外，埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的 观测要求， 特别要考虑到装修装饰阶段， 是否会因墙或柱饰面施工而 破坏或掩盖住观测点，不能连续观测而失去观测意义。观测基准点应设在基坑工程影响范围以外，一般不小于 30-50 米且数量不应少于两个。观测点的布设是沉降观测工作中一个很重要的环节，它直接影 响观测数据能否真实地反映出建筑物的整体沉降趋势及局部沉降特 点。、点位选择及埋设要求根据建筑物沉降观测方法 DGj32/j18-2006 和建筑变形测 量规范 jGj8-2007 的要求，沉降观测点应布设在能全面反映建筑物 地基变形特征的点位，砌筑小阴井加以保护，宜选在下列

4、位置：A、建筑物的四角、大转角及沿外墙每1015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，不同 地质条件、不同荷载分布、不同基础类型、不同基础埋深、不同上部 结构、建筑裂缝、后浇带、沉降缝和伸缩缝的两侧，人工地基与天然 地基接壤处及填挖方分界处；C 、宽度大于或等于 15 米，或宽度小于 15 米但地质条件复杂以 及膨胀土地区的建筑物的承重内隔（纵）墙设内墙点，以及框架、框 剪、框筒、筒中筒结构体系的楼、电梯井和中心筒处；D 、筏基、箱基的四角和中部位置处；E 、多层砌体房屋纵墙间距 6-10米横墙对应墙端处；F 、框架结构建筑的每个或部分柱基上或沿纵横墙轴线

5、上，以及 可能产生较大不均匀沉降的相邻柱基处；G 、高层建筑横向和纵向两个方向对应尽端处；H 、邻近堆置重物处、受振动有显著影响的部位及基础下的暗滨 （沟）处；I 、重型设备基础和动力设备基础的四角、基础形式或埋深改变 处以及地质条件变化处两侧；j 、对于电视塔、烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉等高耸构筑 物，应设在沿周边在与基础轴线相交的对称位置上， 点数不少于 4 个。总之，观测点应设在能表示出沉降特征的点。如图 3-1 所示（图示长度单位为） ，沉降观测点可用角钢预埋在 墙内；如是钢结构，则可将角钢焊在钢柱上；对建筑物平面部位的观 测点，可以将大于20的铆钉用1: 2砂浆浇筑在建筑物上。而

6、对于 地面沉降观测点，则需要在地面埋设相应的标石。在施工期间，经常会遇到沉降观测点被毁，为此一方面可以适 当地加密沉降观测点， 对重要的位置如建筑物的四角可布置双点。 另 一方面观测人员应经常注意观测点变动情况， 如有损坏及时设置新的 观测点。、第二实训楼沉降观测点的布设情况我校第二实训楼为矩形状，分别在南北两侧各均匀埋设有 3 个 沉降观测点，相邻观测点间隔 30 米左右，且均位于主要承重部位。 这样的点位布设可以及便于观测， 又能够反映整栋楼各部位的沉降情 况。沉降观测标志所用的是内置式预埋标志，位于墙体内部，观测时 可用螺栓将其引出， 这样一方面起到保护标志防止侵蚀的作用， 另一 方面也

7、便于保持建筑物整体的美观。第二章作业方法和技术标准2.1 沉降观测自始至终要遵循“五定”原则 沉降观测的基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点、 点位要稳定。所有仪器、设备要稳定。观测人员要稳定。观测时的环境基本一致。 观测路线、镜位、程序和方法要固定。 以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性，使所测得的结 果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一 致，使所观测的沉降量更真实。2.2 基准点的设置沉降观测是根据基准点进行的，因此要求基准点的位置在整个 变形观测期间稳定不变。为保证基准点高程的正确性和便于相互检 核，布设基准点数目应不少于三个并构成基准网。 埋设地点应保

8、证有 足够的稳定性，设置在受压、受震范围以外，离开铁路、公路和地下 管道至少 5。冰冻地区埋设深度要低于冰冻线 0.5 。为了观测方便及 提高观测精度，基准点距观测点不要太远，一般应在 100 范围以内； 否则，还应布设工作基点。基准点在开工前埋设并精确测出高程。变形观测开始前，应根据变形类型、测量目的、任务要求以及 测区条件等进行变形观测方案的设计。 变形观测方案编制前， 应对观 测对象的设计图纸和现场情况进行充分的了解和研究， 多方案精度估 算和技术经济分析比较后择优选取。变形观测方案的内容，一般包括：观测任务及目的、观测的技 术标准、观测点的布设、作业方法、观测周期和观测期限等。变形观

9、测的周期应以能反映所测变形的变化过程且不遗漏其变化时刻为原 则，根据单位时间内变形量的大小及外界因素影响确定。 当观测中发 现变形异常时，应及时增加观测次数。变形观测属于精密测量，测量 精度要求较高， 要做到“技术先进、经济合理、安全适用、确保质量”。制定合理的变形观测方案是沉降变形观测的第一步，也是非常 重要的一项工作，因为它影响到观测的成本以及成果的精度和可靠 性，因此，本章结合湖南软件职业学院第二实训楼的沉降观测对建筑 物变形观测方案进行了系统研究和精心设计。2.3 观测周期及频率的确定当基准点和观测点己埋设稳固，建筑物基础施工或基础垫层浇 灌后即进行第一次观测， 此次观测成果即作为以后

10、沉降变形的衡量依 据。一、施工期间变形观测的周期及频率（1）建筑物施工阶段的观测，应随施工进度及时进行。高层建 筑物可在基础垫层或基础底部完成后开始观测。 观测次数与时间视地 基与加荷情况而定，一般每加高 1-5 层观测一次。（2）施工期间停工时间较长时，应在停工时和重新开工时各观 测一次。停工期间，每隔 1-3 个月观测一次。（3）基础附近地面荷载突然增加，周围大量积水及暴风雨后， 或周围大量挖方时，均应及时观测。（4）当发现变形有异常时，应进行跟踪观测，观测频率要大一 些。由于毕业设计受到时间限制，不能进行长周期的观测，只能相应 的增加观测频率， 根据实际情况缩短观测周期， 以分析得到图书

11、馆在 短期内的沉降变化情况。二、建筑物使用阶段的观测次数与频率 建筑物使用阶段的观测周期与频率，取决于沉降变形的大小、 速度以及观测目的。工程竣工初期的观测频率要稍大些，开始可隔 1-2 个月，或每季度观测一次，以每次沉降量在 5-l0 以内为限度， 否则要增加观测次数。竣工的第一年内，每隔 2-3 个月观测一次，以 后适当延长至 4-6 个月，第二年半年一次，第三年以后每年一次，直 至变形稳定为止。 观测过程中，如遇地震影响、连续大雨水浸等情况， 要及时增加观测次数。当建筑物突发大量沉降、严重裂缝时，应立即连续观测。三、沉降稳定阶段的判断沉降是否己进入稳定阶段，可从沉降量与时间关系曲线来判定

12、。 若沉降速度小于 0.01-0.04/d （老土地区不大于 0.01/d ，软土地区 0.04/d ），就可认为已进入稳定阶段。2.4 用三等水准进行沉降观测2.4.1 三等水准测量观测方法和精度要求 测定控制点高程的工作称为高程控制测量。采用的测量方法主 要是水准测量。 水准测量主要用于地势平坦地区， 其优点是测量结果 精度较高，缺点是工作量太大。三等水准测量除用于加密国家控制网外，还作为工程建设和大 比例尺地形图测绘的高程控制。国家三等水准测量的精度要求较高。 对仪器的技术参数、观测程序、操作方法、视线长度及读数误差等都 有严格规定。三等水准测量应沿路线进行往返观测。每一测段的往测与返测

13、， 其测站数均应为偶数， 否则要加入标尺零点差改正。 由往测转向返测 时，必须重新整置仪器，两根水准尺也应互换位置。工作间歇时，最 好能在水准点上结束观测， 否则应选择两个坚实可靠、 便于放置标尺 的固定点作为间歇点， 并在间歇点上做上标记， 间歇后，应进行检测， 若检测结果符合表 3-1 的限差要求，即可起测。第三章实施与计划安排3.1 基准点三等水准测量实施过程： 在一测站上水准仪照准双面水准尺的顺序为：（1）照准后视水准尺黑面，读下丝（ 1）、上丝（ 2）和中丝读 数（3）；（2）照准前视水准尺黑面，读中丝（ 4）、下丝（ 5）和上丝读 数（6）；（3）照准前视水准尺红面，读中丝读数（

14、7）；（4）照准后视水准尺红面，读中丝读数（ 8）。 这样的顺序简称为后前前后（黑、黑、红、红） 。 要注意的是，每次读数时均应在水准管气泡居中时读取。 闭合差统计报告几何条件: 闭合水准路径： 16-15-01-17高差闭合差 =2.5, 限差 =11.2路线长度 =0.311 高差观测成果表 3.2 沉降观测各等级精度要求和观测方 法沉降观测点的精度要求和观测方法， 根据工程需要，可按表 3-1 所 列选定。每次施测前应对仪器进行检验。施测时，尽量做到三固定： 固定观测人员、固定仪器、固定测站和转点（即观测路线相同） ，以 减少系统误差的影响， 提高观测精度。 表 3-1 沉降观测点的精度

15、要求 和观测方法单位：注：表中 n 为测站数。在沉降观测过程中，应对基准点进行定 期观测，以检查其稳定性。 此次对图书馆的沉降观测， 根据相应规范， 使用 S3 水准仪，按照国家三等水准测量要求进行观测。 3.3 沉降观 测的成果整理沉降观测应在每次观测时详细记录建筑物的荷重情况、 施工进度、 气象情况及注明日期， 在现场及时检查记录中的数据和计 算是否准确， 精度是否合格。 根据水准点的高程和改正后的高差计算 出各观测点的高程。 用各观测点本次观测所得高程减去上次观测得的 高程，其差值即为该观测点本次沉降量 S;每次沉降量相加得累计沉 降量刀S。沉降观测成果汇总表示例见表 3-2。（2）沉降

16、观测成果汇 总表。表 2-2 中“平均沉降”栏可由所有沉降点的沉降量计算出它们 的平均沉降量（ 3）荷载、时间、沉降量关系曲线图如图 3-2 所示，图中横坐 标表示时间T （天），上半部分为时间与荷载关系曲线，其纵坐标表 示建筑物荷载P;下半部分为时间与沉降量的关系曲线，其纵坐标表 示沉降量S。根据各观测点的沉降量与时间关系便可绘出全部观测点 的沉降曲线。利用曲线图，可直观地看出沉降变形随时间发展的情况， 也可看出沉降变形与其他因素之间的内在联系。第 4 章精度分析及总结 我校第二实训楼于 2012 年 6 月竣工完成并投入使用，距离现在 已有二年半左右，属于框架结构，建成后一直比较稳定，按照

17、相应规 范，应半年观测一次即可。 但本次毕业设计由于时间有限，故对观测 周期的时间选择相对较短，每 30 天进行一次观测。以上即为近一个 月来的观测成果， 由于没有建筑单位的原始观测资料， 采用第一次观 测所得到的各沉降点高程为初始高程数据， 以后的三次观测相应构成 了三个观测周期。 经过计算分析可知， 单个点在单个周期的沉降变化 量最大达-2.5 ，各点累计沉降变化量均在 2以内。各点变形过程线见 下图。各点平均沉降量第一个周期为 0.11 ，第二周期为 -0.01 ，第三周 期为 -0.28 。平均沉降速度第一期为 0.007/d ，第二期为 -0.001/d ， 第三期为0.007/d。

18、累计平均沉降速度前15天为0.007/d，前30天 为0.007/d ,前45平均沉降速度为0.021/d。整栋楼本月平均沉降量 为0.021，其中10月1日到10月15日上升 0.007；10月15日到10 月 30日下沉 0.008，累计下沉-0.001 ；11月 1日到11月 15日上升 0.008，累计下沉 0.007。分析可知，东、西、南、北四个方向沉降 量均在 -0.007 左右，大体上属于均匀沉降，说明整个楼在结构上比 较稳定， 在长时间内不会发生大的变化， 所以第二实训楼在今后数年 内将趋于稳定， 由于我校第二实训楼属于一项大的工程建筑， 为确保 安全，仍需定期进行变形监测。沉

19、降变形分析报告沉降测量结束，须 对全部资料进行加工、分析，以研究沉降变形的规律和特征，并提交 沉降变形报告。对沉降观测点的变形分析，应符合下列规定：相邻两 观测周期相同观测点有无显著变化； 应结合荷载、 气象和地质等外界 相关因素综合考虑进行分析， 分析后的数据经阐述后才能成为实用的 信息。值得指出的是，由于一般建筑对均匀沉降不敏感，只要沉降均 匀，即使沉降量稍大一些， 对建筑物的结构也不会有多大破坏。但不 均匀沉降却会使墙面开裂甚至构件断裂危及建筑物的安全。 所以在沉 降观测过程中， 当出现不均匀沉降、 沉降量异常或变形速度突增等情 况时，需即时引起注意，提交变形异常分析报告，以及时采取应变

20、措 施。另外，建筑物的沉降量一般应随着荷重的加大及时间的延长而增 加，但有时却出现回升现象，这时要具体分析回升现象的原因。除提 供以上有关资料外，若工程需要，还需提交沉降等值线图（表示沉降 在空间分布的情况和沉降曲线展开图， 图中可看出各观测点及建筑物 的沉降大小、影响范围） 。最后，值得注意的是实际观测过程中可能会出现一些无法预计 的人为因素和自然因素的影响，尤其是在测点布设和现场观测过程 中。故在具体工作中应得到甲方的支持和施工方的密切配合， 以使沉 降变形观测方案设计更加符合实际， 科学合理， 并最终保证观测成本 最优，观测成果真实可靠。结论结合湖南软件职业学院第二实训楼沉降观测项目，进

21、行了 建筑物沉降观测方案的设计与制定，包括观测点的布设、作业方法、 观测周期、 成果整理和分析等多方面的内容。 依据第二实训楼所处位 置及周围控制点分布情况， 合理地选择了对第二实训楼沉降及其变形 进行观测的基准点和工作基点， 并与已知控制点进行联测， 得到了基 础数据，建立了沉降观测网， 为进一步进行多周期观测做好了准备条 件，具有现实意义；并紧接着对各沉降观测点进行了周期性的观测， 并得出了相应的数据， 通过理论分析， 论证了第二实训教学楼在近期 的沉降变化情况及其稳定性， 验证了有关建筑地基、 结构设计的理论 和设计参数的准确性与可靠性。参考文献1. 1 顾孝烈，鲍峰，程效军 . 测量学

22、 . 同济大学出版社， 1999，04)2. 2 朱建军，贺跃光，曾卓乔 . 变形监测的理论与方法中南大 学出版社， 2004，（02）3. 3 黄声享，尹晖，蒋征. 变形监测数据处理 . 武汉大学出版社， 2003，（01）4. 4 张正禄.工程测量学 . 武汉大学出版社， 2005，（10）5. 5 陈伟清 . 建筑物沉降观测方法及变形预测技术应用 j. 基 建优化， 2005，（ 04）6. 6 蒋爱华，任明元 . 浅谈建筑物沉降观测的几点经验 j. 地 矿测绘， 2004，（ 02）7. 7 任刚完善建筑物沉降观测工作的思考 j. 建筑， 2008， （10）8. 8 刘齐君，李红 .

23、 高层建筑沉降观测中应注意的几个问题 j. 消费导刊， 2007，（01）9. 9 肖立峰，刘凤荣 . 浅谈高层建筑施工沉降观测技术 j. 中 国集体经济（下半月） ，2007，（ 02）10. 10 乔天荣 . 高层建筑物的变形观测方法及常见问题的处理j. 科技资讯， 2006，（30）11.11 罗维高 . 设计施工图中应对沉降 观测提出要求 j. 工程质量， 2006，（ 03）12. 12 建筑物及填土沉降观测法 j. 铁道标准设计， 1972， （03）13. 13 金绍娟 . 关于建筑物沉降观测的几点探讨 j. 安徽建筑， 2003，（ 03）14. 14 李金生 . 工程变形监测

24、 . 武汉大学出版社， 2013，（ 05） 致谢首先感谢我的指导老师 , 本文是在导师周觉老师的精心指导下 完成的。从选题、定题及定稿，甚至于每一本具体的参考书，他都付 出了很多心血。广博的知识，严谨的态度，对科学的执着追求与敬业 精神，不厌其烦的修改和悉心指导，令我感激不尽。衷心感谢导师王 国栋对本人的精心指导。在这三年中，老师的谆谆教导、同学的互帮互助使我在专业技 术和为人处事方面都得到了很大的提高。 在这次毕业设计中， 我学到 了很多东西。 它使我系统的掌握了在学校所学知识， 完善了专业知识 和技能，对即将走向工作的道路是一次知识的加强同时， 测绘系的各 位恩师们在这几年教我学会的知识

25、， 对这次设计毫无疑问有很大的指 导与帮助，使我学到了更为宝贵的东西，知识是用来指导实践的。您 们的言传身教将使我终生受益， 您们广博的学识和严谨的治学态度将 使我受益终生。 大家都知道， 水准测量是需要至少 4 个人一组相互合 作才能进行的一项工作， 在这里我要感谢在我多次的测量实验中抽出 宝贵时间来帮我做实验的可爱的同学们。感谢你们在我最需要的时候给我的帮助！感谢测绘工程系的全 体老师和同学多年来的关心和支持！感谢所有关心和帮助过我的人 们！附表一：毕业设计（作业）选题申报表2015 年 05 月 5 日说明： 学生本人初选毕业设计（作业）题目后 填报此表， 指导老师根据选题进行初审和修改

26、， 经教学院系教学主管 审批后正式确定题目， 并由指导老师填写 毕业设计 （作业） 任务书 下达给学生。附表三：湖南软件职业学院毕业设计（作业）任务书学生姓名：杨健伟 学号： 201205020219 专业：工程测量与监理毕业设计（作业）题目 及专题：湖南软件职业学院第二实训楼沉降监测方案设计与实施题目 类型工程设计题目生产实际题毕业设计（作业）时间：自 1月 15日 开始至月 8 日止 1. 毕业设计（作业）完成的主要内容及要求：本设 计是依据中华人民共和国国家标准， 它由题的目的和意义、 变形监测 研究近期的进展、 变形观测的基本理论第二实训楼沉降观测方案具体 实施过程四部分组成， 通过对这四部分详细的阐述， 明确了沉降监测 的工作背景、工作意义、工作要求和工作方案，以确保图根控制测量 工作符合要求、高