建筑物变形观测方案设计说明书（毕业论文）

1、设计说明书（毕业论文）- -建筑物变形观测的方案设计.目录TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc421636563 第一章 绪论 PAGEREF _Toc421636563 h 4 HYPERLINK l _Toc421636564 1.1 变形监测的发展趋势 PAGEREF _Toc421636564 h 4 HYPERLINK l _Toc421636565 1.2 国内外研究现状 PAGEREF _Toc421636565 h 5 HYPERLINK l _Toc421636566 1.3 研究背景 PAGEREF _Toc421636566 h 7 HYPER

2、LINK l _Toc421636567 1.4 本文主要研究的内容 PAGEREF _Toc421636567 h 8 HYPERLINK l _Toc421636568 1.5 本次方案设计内容 PAGEREF _Toc421636568 h 9 HYPERLINK l _Toc421636569 第二章 变形观测概述 PAGEREF _Toc421636569 h 10 HYPERLINK l _Toc421636570 2.1 变形产生的原因 PAGEREF _Toc421636570 h 10 HYPERLINK l _Toc421636571 2.1.1 自然条件及其变化 PAGE

3、REF _Toc421636571 h 10 HYPERLINK l _Toc421636572 2.1.2 与建筑物本身相联系的原因 PAGEREF _Toc421636572 h 10 HYPERLINK l _Toc421636573 2.1.3 人类的活动、工程建设等所造成的原因 PAGEREF _Toc421636573 h 10 HYPERLINK l _Toc421636574 2.2 变形监测的基本概念 PAGEREF _Toc421636574 h 11 HYPERLINK l _Toc421636575 第三章 建筑物变形观测方案设计 PAGEREF _Toc4216365

4、75 h 12 HYPERLINK l _Toc421636576 3.1 建筑物变形监测的内容 PAGEREF _Toc421636576 h 12 HYPERLINK l _Toc421636577 3.2 变形监测频率的确定 PAGEREF _Toc421636577 h 14 HYPERLINK l _Toc421636578 3.3 监测部位和测点布置的确定 PAGEREF _Toc421636578 h 16 HYPERLINK l _Toc421636579 3.3.1 变形网点的布置要求 PAGEREF _Toc421636579 h 16 HYPERLINK l _Toc42

5、1636580 3.3.2 标志埋设 PAGEREF _Toc421636580 h 17 HYPERLINK l _Toc421636581 3.4 变形监测依据及精度要求 PAGEREF _Toc421636581 h 18 HYPERLINK l _Toc421636582 第四章 变形监测方案的设计与实施 PAGEREF _Toc421636582 h 22 HYPERLINK l _Toc421636583 4.1 工程概况 PAGEREF _Toc421636583 h 22 HYPERLINK l _Toc421636584 4.2 测量等级的选定 PAGEREF _Toc421

6、636584 h 22 HYPERLINK l _Toc421636585 4.2.1 沉降观测精度 PAGEREF _Toc421636585 h 22 HYPERLINK l _Toc421636586 4.2.2 沉降观测周期 PAGEREF _Toc421636586 h 22 HYPERLINK l _Toc421636587 4.3 沉降点的布置 PAGEREF _Toc421636587 h 23 HYPERLINK l _Toc421636588 4.4 观测方法步骤 PAGEREF _Toc421636588 h 23 HYPERLINK l _Toc421636589 4.

7、4.1 建立水准控制网 PAGEREF _Toc421636589 h 23 HYPERLINK l _Toc421636590 4.4.2 建立固定观测路线 PAGEREF _Toc421636590 h 24 HYPERLINK l _Toc421636591 4.5 仪器观测方法与过程 PAGEREF _Toc421636591 h 24 HYPERLINK l _Toc421636592 4.5.1 测量仪器 PAGEREF _Toc421636592 h 24 HYPERLINK l _Toc421636593 4.5.2 沉降观测方法的选定 PAGEREF _Toc42163659

8、3 h 24 HYPERLINK l _Toc421636594 第五章 数据处理 PAGEREF _Toc421636594 h 25 HYPERLINK l _Toc421636595 5.1 观测资料的整理 PAGEREF _Toc421636595 h 25 HYPERLINK l _Toc421636596 5.2 观测资料的处理 PAGEREF _Toc421636596 h 25 HYPERLINK l _Toc421636597 5.3 沉降观测成果整理 PAGEREF _Toc421636597 h 25 HYPERLINK l _Toc421636598 5.4 沉降观测数

9、据的计算 PAGEREF _Toc421636598 h 25 HYPERLINK l _Toc421636599 5.5 绘制沉降观测图 PAGEREF _Toc421636599 h 34 HYPERLINK l _Toc421636600 第六章 监测数据回归分析 PAGEREF _Toc421636600 h 36 HYPERLINK l _Toc421636601 6.1 回归分析的概念 PAGEREF _Toc421636601 h 36 HYPERLINK l _Toc421636602 6.2 回归分析预测法的基本程序与方法 PAGEREF _Toc421636602 h 36

10、 HYPERLINK l _Toc421636603 6.2.1 回归分析预测法的基本程序 PAGEREF _Toc421636603 h 36 HYPERLINK l _Toc421636604 6.2.2 回归模型的建立方法 PAGEREF _Toc421636604 h 36 HYPERLINK l _Toc421636605 6.3 一元线性回归模型 PAGEREF _Toc421636605 h 37 HYPERLINK l _Toc421636606 6.4 恒大华府沉降变形预测 PAGEREF _Toc421636606 h 38 HYPERLINK l _Toc42163660

11、7 6.4.1 线性回归分析 PAGEREF _Toc421636607 h 38 HYPERLINK l _Toc421636608 6.4.2灰色系统预测分析 PAGEREF _Toc421636608 h 44 HYPERLINK l _Toc421636609 结论 PAGEREF _Toc421636609 h 48 HYPERLINK l _Toc421636610 致谢 PAGEREF _Toc421636610 h 49 HYPERLINK l _Toc421636611 参考文献 PAGEREF _Toc421636611 h 50第一章 绪绪论1.1 变变形监测测的发展展趋

12、势随着现代科科学技术术的不断断进步，变变形监测测的方法法与技术术也快速速的发展展。以沉沉降仪、测测斜仪、应应变计为为代表的的地下测测量技术术正朝着着自动化化、数字字化、网网络化的的方向发发展;而而对于地地面测量量技术，测测量机器器人和三三维激光光扫描仪仪的问世世，极大大的提高高了传统统地面测测量的效效率，初初步实现现了地面面观测自自动化与与数字化化;在变形形监测技技术方面面，光、机机、电技技术的飞飞速发展展，研制制出一些些可以自自动监测测的高精精度的监监测仪器器，为实实现了在在线分布布式的监监测; 随着以以上各种种技术的的不断发发展，现现代变形形测量技技术正在在向多层层次、高高精度、高高效率、

13、自自动化的的方向发发展。在二十世纪纪八十年代代以前，变变形监测测技术主主要是采采用常规规大地测测量的方方法来监监测变形形体的变变形情况况。常规规大地测测量是主主要是采采用全站站仪、经经纬仪、水水准仪、测测距仪等等常规的的测量仪仪器来测测定变形形监测点点的变形形值，它它是过去去以及现现在进行行变形监监测的主主要手段段。在许许多国家家，传统统常规大大地测量量方法仍仍然是变变形监测测的主要要手段，其其他技术术(如空间间定位技技术、摄摄影测量量技术)尚无法法替代。比比如工程程建筑物物的沉降降观测，传传统常规规大地测测量精密密水准测测量仍然然是成果果最可靠靠、精度度最高且且简单易易行的方方法。因因此传统

14、统测量方方法，在在国民经经济的发发展建设设中仍然然具有重重大的不不可忽视视的作用用。但不不可否认认的是，传传统测量量方法也也有许多多缺点，比比如，测测量效率率低、自自动化程程度较差差。但随随着激光光三维扫扫描技术术和测量量机器人人的出现现，将改改变以全全站仪、经经纬仪、水水准仪等等为主的的传统地地面观测测技术的的局面。摄影测量技技术包括括地面摄摄影测量量技术和和航空摄摄影测量量技术。摄摄影测量量的方法法有很多多的优点点，可以以在同一一时刻对对变形体体进行大大范围的的观测，并并且具有有外业工工作量小小、效率率高的特特点。近近几年来，近近景摄影影测量在在桥梁、隧隧道、滑滑坡、大大坝、结结构工程程及

15、高层层建筑的的变形监监测在许许多方面面得到了了广泛的的应用，并并且它的的监测精精度可以以达到毫毫米级的的水平。伴伴随着计计算机技技术及人人工智能能技术的的快速发发展，摄摄影测量量技术已已进入了了数字摄摄影测量量的时代代。数字字摄影测测量技术术就是通通过将摄摄影的相相片转换换成数字字影像，然然后利用用数字影影像处理理技术和和数字影影像匹配配技术，从从而获得得同名像像点的坐坐标，进进而计算算出对应应物点的的空间坐坐标的方方法，将将具有更更高的效效率和更更高的精精度。随随着地面面摄影测测量技术术的不断断完善，将将会在变变形监测测中发挥挥越来越越大的作作用。GPS系统统的建立立给定位位技术带带来了革革

16、命性的的巨大变变化。与与传统方方法相比比，GPPS技术术在变形形监测方方面不仅仅具有精精度高、速速度快、效效率高、操操作简便便等优点点，而且且当利用用GPSS技术与与计算机机技术、数数据传输输、处理理与分析析技术进进行集成成时，可可以实现现从数据据采集、管管理、传传输到变变形分析析及预报报的高度度自动化化，并且且达到远远程实时时监控的的目的建立技技术先进进而又实实用的GGPS变变形在线线监控实实时分析析系统，对对于大坝坝、桥梁梁、高层层建筑物物，滑坡坡体和地地区性地地壳变形形监测具具有重要要的意义义。并且且随着各各种科学学技术的的发展与与完善，使使得高精精度、实实时、连连续、自自动监测测的GP

17、PS测量量技术的的逐渐走走向现实实。 空间定位位系统、地地理信息息系统、遥遥感与摄摄影测量量并称为为“3SS”。而而“3SS”技术术已经从从各自独独立发展展进入到到三种技技术相互互集成融融合并且且飞速发发展的阶阶段。单单一的一一种技术术具有一一定的局局限性，但但“3SS”技术术的集成成则可以以全面的的分析、研研究包括括变形信信息在内内的各种种灾变信信息之间间的相互互关系，并并且能够够提供有有力的技技术支撑撑。而TTGPSS（时态态GPSS技术）具具有更加加深入的的技术。它它不但具具有GIIS的一一般功能能外，而而且能够够清晰的的记载研研究区域域内各种种地质现现象随时时间的演演绎变化化过程，描描

18、述四维维空间的的地质现现象，而而这对滑滑坡等地地质灾害害的监测测预报具具有十分分重要的的作用。因因此，研研究“33S”集集成变形形监测系系统的技技术，也也是变形形监测技技术的发发展趋势势之一。1.2 国国内外研研究现状状目前建筑物物的变形形监测，由由传统的的单一固固定的监监测方法法向点、线线、面的的空间立立体交叉叉监测的的模式发发展。但但传统常常规测量量方法精精密水准准测量仍仍然是高高精度变变形监测测信息获获取的主主要手段段。纵观观国内外外数十年年变形监监测手段段的发展展与进步步，建筑筑物变形形监测技技术的发发展成果果主要有有下几个个方面(1)测量量机器人人，是一一种能够够自动精精确照准准读数

19、获获取角度度、距离离、三维维坐标等等信息并并且代替替人进行行自动搜搜索、跟跟踪、辨辨识、分分析、判判断、推推理及自自我控制制的智能能型电子子全站仪仪。它是是以全站站仪为基基础，并并集成步步进马达达、CCCD影像像传感器器从而构构成视频频成像系系统，并并且能够够智能化化的控制制应用软软件进行行计算。这这种技术术实现了了建筑物物一定范范围内的的无人职职守、全全天候、全全方位的的变形自自动监测测，是一一种很好好的技术术手段。(2)摄影影测量技技术。地地面摄影影测量是是利用地地面基线线两端点点上的专专用摄影影机拍摄摄的相片片对目标标进行摄摄影测量量。基本本过程如如下：用用摄影经经纬仪对对观测目目标进行

20、行摄像，获获取相片片后用扫扫描仪数数字化，输输入计算算机得到到数字影影像，然然后通过过内业量量测和数数据处理理得到变变形体的的二维或或是三维维坐标，比比较不同同时刻相相同目标标点的位位移情况况，平差差计算建建立变形形体的表表面数值值模型。这这种通过过将摄影影的相片片转换成成数字影影像，然然后再利利用数字字影像处处理技术术和数字字影像匹匹配技术术获得同同名像点点的坐标标，进而而获得变变形物点点的坐标标，具有有效率高高、劳动动强度低低等优点点。地面面摄影测测量可用用于房屋屋建筑、桥桥梁隧道道、道路路边坡、水水电工程程、地下下工程、高高耸构筑筑物的变变形观测测，精度度可达亚亚毫米级级。 (3)高精精

21、度GPPS形变变测量。GGPS系系统的建建立给定定位技术术带来了了革命性性的变化化。应用用GPSS静态定定位技术术在多个个测站上上进行长长时间观观测，得得到的数数据后利利用计算算机进行行处理，可可以在几几百公里里甚至上上千公里里的距离离上达到到厘米级级甚至毫毫米级的的观测精精度。由由于GPPS技术术具有精精度高、速速度快、操操作便捷捷等优点点，而且且当通过过利用GGPS技技术和计计算机技技术、数数据传输输、处理理与分析析技术进进行集成成时，可可实现从从数据采采集、传传输、管管理到变变形分析析及预报报的自动动化，达达到远程程网络实实时监控控的目的的，而且且当GPPS用于于变形监监测时具具有很高高

22、的精度度，它的的平面位位置精度度可达11-2mmm，高高程精度度可达22-3mmm,因因此在建建筑物变变形监测测方面具具有很强强的优势势。它在在建立和和维持全全球和地地区的地地心坐标标框架、地地震预报报、精密密形变测测量、地地球动力力学研究究及精化化大地水水准面等等方面都都发挥十十分重要要的作用用。(4)合成成孔径雷雷达干涉涉测量，是是一种新新型的极极具潜力力的空间间对地观观测技术术，是继继GPSS之后，在在测绘领领域又发发生的一一次革命命性变化化。InnSARR是根据据时间测测距的成成像机理理，充分分利用了了雷达回回波信号号所携带带的相位位信息，能能全天候候、全天天时地获获取地面面精确三三维

23、信息息。其原原理是通通过两幅幅天线同同时观测测或两次次平行的的对某一一区域进进行观测测，从而而获得同同一地区区的重复复观测数数据，然然后提取取地球表表面三维维的信息息。目前前，在IInSAAR基础础上扩展展的差分分干涉技技术和集集成技术术，对于于研究地地表变形形、火山山运动、冰冰川漂移移、城市市沉降、山山体滑坡坡、大坝坝监测等等方面具具有极大大的优势势。(5)三维维激光扫扫描技术术。它是是二十世世纪九十十年代中中期出现现的一项项高新测测量技术术。它具具有高效效率、不不接触、实实时、动动态、主主动性、高高精度、数数字化、自自动化等等特性。它它通过高高速激光光扫描测测量的方方法，大大面积、高高分辨

24、率率地快速速获取被被测表面面对象的的三维坐坐标数据据，并且且定期或或周期对对监测体体的扫描描数据对对比分析析，做出出对检测测对象的的正确评评估，对对变形监监测而言言，这种种技术具具有重要要的意义义，它可可以实时时的对测测量数据据进行对对比，判判断位移移及变形形情况。目目前国外外已对该该领域做做了大量量的研究究精度可可以达到到毫米水水平。1.3 研研究背景景近20年来来，我国国兴建了了大量的的工业与与交通建建筑物、城城市高层层建筑物物和地下下工程设设施、安安装了许许多大型型精密机机械和科科学的实实验设施施等。这这其中不不可避免免的因为为建筑物物变形的的原因导导致的安安全事故故，给人人民生命命和国

25、家家造成不不可挽回回的财产产损失。事事故的产产生有很很多原因因，比如如说，建建筑物变变形的影影响。在在工程建建筑物及及其设备备的施工工运营过过程中，都都会产生生变形。当当这种变变形在一一定的允允许范围围之内时时，应认认为是正正常的现现象，但但是如果果当变形形值超过过了允许许的限度度时，就就会影响响建筑物物的正常常运营与与使用，严严重时甚甚至会危危及建筑筑物的安安全造成成建筑物物的垮塌塌等严重重安全事事故。因因此，变变形观测测作为工工程建筑筑物施工工及运营营期间十十分重要要一部分分也越来来越引起起各个部部门的重重视。故故而，在在工程建建筑物的的施工和和运营期期间，必必须对其其进行变变形监测测，以

26、判判断建筑筑物的安安全性。建筑物变形形观测能能够在建建筑物的的沉降期期间获得得建筑物物的沉降降资料，然然后通过过分析研研究变形形观测过过程中获获取的的的资料以以监视工工程建筑筑物的状状态的变变化和运运营的情情况。在在发现不不正常的的变形现现象时，及及时的分分析就建建筑物变变化趋势势和原因因，判断断建筑物物的变形形情况，采采取适当当的措施施来防止止事故发发生，并并改善建建筑物运运营方式式，以保保证安全全。其次次，通过过对观测测资料的的分析和和研究，可可以验证证地基与与基础的的计算方方法是否否正确，工工程结构构的设计计方法是是否合理理。工程程建构筑筑物的设设计、施施工、管管理和研研究工作作需要参参

27、考资料料和经验验数据，而而在施工工及运营营期间的的变形观观测可以以对不同同基础与与工程结结构的建建筑物规规定合理理的允许许的变形形值。而而且也可可以为建建筑物施施工过程程中最适适合采用用的哪种种结构、材材料以及及施工工工艺提供供安全可可靠及科科学客观观的依据据。建筑物的沉沉降观测测是安全全运营必必不可少少的监测测手段，它它提供了了建筑物物的施工工运营期期间动态态变化和和工作情情况，这这对分析析建筑物物变形原原因和及及时采取取必要的的措施，防防止事故故发生，改改善运行行管理方方式，保保证建筑筑物安全全是十分分重要的的。在变形观测测资料的的内业的的处理方方面，相相继发展展了过程程线，回回归性分分析

28、，统统计分析析等分析析手段，变变形监测测技术正正在飞速速发展，所所有这些些理论以以数学模模型与理理论为基基础，促促进了变变形监测测分析技技术的发发展，确确保了建建筑物的的安全。我我国于119988年由建建设部颁颁布了建建筑物变变形测量量规程，这这充分表表明了变变形监测测的重要要性以及及我国对对变形观观测技术术的重视视。对工程建筑筑物进行行定期、系系统的监监测发现现异常及及时采取取工程补补救，不不论是施施工期间间还是运运营期间间非常重重要。变变形监测测对掌握握变形体体的实际际性状，为为判断其其安全提提供必要要的信息息。比如如，19985年年6月112日长长江三峡峡新滩大大滑坡的的成功预预报，保保

29、证灾害害的损失失达到最最低的限限度。它它不仅使使滑坡区区13771人在在滑坡前前夕安全全撤离，并并且使下下游的客客轮及时时避险，为为国家减减少直接接经济损损失87700万万。通过对变形形监测资资料进行行严密的的数据处处理，做做出变形形体变形形的几何何反洗和和物理解解释，更更好的理理解变形形机理，可可验证有有关工程程设计理理论和变变形的模模型假设设，以改改进现行行的工程程设计理理论，建建立、健健全科学学的变形形预报理理论和方方法。1.4 本本文主要要研究的的内容本文首先论论述的是是变形监监测的基基本概念念、监测测内容及及方法、以以及具体体的精度度要求及及规范；着重研研究高层层建筑物物的变形形观测

30、方方案设计计及数据据处理；最后依依据数据据处理结结果作为为高层建建筑物变变形回归归分析的的重要依依据，从从而预测测建筑物物变形的的发展趋趋势，避避免因变变形原因因造成建建筑物主主体结构构的破坏坏或产生生影响结结构使用用功能的的变形，也也为以后后的勘察察设计提提供可靠靠的资料料及相应应的变形形数据。主主要研究究内容如如下（1）广泛泛查阅资资料，初初步分析析和探讨讨高层建建筑物变变形监测测的内容容、分类类；（2）深入入分析和和探讨建建筑物的的沉降观观测和主主体倾斜斜观测方方案设计计方法和和分析处处理数据据处理技技巧；（3）探讨讨变形数数据对建建筑物变变形的影影响及更更好的预预防和发发现高层层建筑的

31、的变形来来源。1.5 本本次方案案设计内内容（1）沉降降监测基基准网的的布设、测测量及成成果处理理形成稳稳固可靠靠的沉降降观测基基准网（2）按设设计图纸纸及规范范要求，布布设沉降降观测点点，埋设设观测原原器件（3）沉降降观测点点的沉降降观测（4）观测测资料的的汇总，审审核，成成果的处处理（5）对观观测成果果进行回回归分析析，预测测建筑物物的沉降降情况第二章 变变形观测测概述2.1 变变形产生生的原因因各种工程建建筑物都都要求坚坚固稳定定，使变变形量达达到最小小，以延延长使用用年限，但但是不可可避免的的，任何何建筑物物都或多多或少的的产生变变性。工工程建筑筑物产生生变形主主要由三三方面的的原因引

32、引起，一一是自然然条件及及其变化化，二是是与建筑筑物本身身相联系系的原因因，三是是由于人人类的活活动。其其沉降的的具体原原因有下下列几种种因素2.1.11 自然然条件及及其变化化建筑物地基基工程地地质、水水文地质质、岩土土的物理理力学性性质、大大气温度度和地下下水位的的变化等等。例如如，建筑筑物基础础的地质质条件不不同，有有的稳定定、有的的不稳定定、会引引起建筑筑物的不不均匀沉沉陷，使使其发生生倾斜:建筑在在土基上上的建筑筑物，由由于土基基的塑性性变形而而引起沉沉陷；由由于温度度与地下下水的季季节性和和周期性性的变化化，会引引起建筑筑物的规规律变形形。另外外，地震震作为一一种自然然灾害，它它的

33、破坏坏是巨大大的。地地震后对对地面的的影响是是巨大的的，它会会使地面面产生大大面积的的沉降。例例如，119666年3月月邢台地地震后表表明，有有的地区区地面升升高7厘厘米，有有的地方方则下沉沉30厘厘米多。2.1.22 与建建筑物本本身相联联系的原原因建筑物本身身的荷重重、建筑筑物的结结构及荷荷载（如如风力、震震动等）的的作用。当当在不稳稳定的地地基上，修修建大型型的厂房房、水塔塔或高层层建筑物物时，随随着荷载载的增加加，基础础的压力力会逐渐渐增加，土土层会被被压缩，地地基逐渐渐下沉，进进而引起起建筑物物的沉降降变形。2.1.33 人类类的活动动、工程程建设等等所造成成的原因因矿产资源的的开采

34、满满足了国国家的能源需需求，为为国家的的生产建建设提供供原材料料。但地地下开采采引发的的开采沉沉陷又反反过来对对地表造造成破坏坏，伴随随着我国国经济的的发展，地地下开采采的规模模也不断断扩大,地表的的沉降变变形问题题也日趋趋严重。此此外，地地下水的的升降对对建筑物物的影响响是巨大大的，由由于过量量的使用用地下水水，会使使城市地地基发生生大面积积的沉降降，进而而使建筑筑的产生生变形。比比如200世纪550年代代和600年代初初上海地地区地面面沉降监监测结果果表明，地地面沉降降量每年年约为几几厘米。而而且外界界的爆破破、重载载运输产产生的连连续性的的机械振振动，对对建筑物物的变形形产生连连续性的的

35、影响，会会引起建建筑物所所在地表表移动而而产生变变形。此外，还有有其它因因素导致致建筑物物的变形形，比如如，由于于勘测、设设计、施施工以及及运营管管理工作作不够完完善，或或是由于于建筑物物本身的的质量问问题，附附近工程程建筑物物的兴建建改变了了地面原原有的状状态，对对于建筑筑物的地地基施加加了一定定的外力力，由于于地下工工程的开开挖，使使得其上上部或周周围建筑筑物本身身及其基基础的原原有应力力状态失失去平衡衡，都会会使建筑筑物产生生变形。2.2 变变形监测测的基本本概念所谓变形监监测，就就是利用用专用的的测量仪仪器对变变形体的的变形现现象进行行观测的的工作。具具体上，是是周期性性的对变变形体上

36、上的监测测点进行行测量，得得到一组组可靠的的数据，对对数据进进行处理理，进而而判断变变形体的的变形情情况。其其任务是是确定在在外力作作用下，变变形体的的形状、大大小及位位置变化化的空间间状态和和时间特特征。变形监测的的研究对对象大到到整个地地球，比比如地级级移动监监测、地地球板块块运动的的监测，也也可以小小到一个个工程建建筑物或或构筑物物，比如如高层建建筑物的的沉陷观观测，滑滑坡体的的滑动监监测，基基坑的变变形监测测。而建筑物的的变形观观测就是是测定建建筑物及及其地基基在建筑筑物荷重重和外力力作用下下随时间间而产生生的变形形的工作作。建筑筑物的变变形是指指在建筑筑物施工工和使用用运营过过程中，

37、建建筑物会会逐渐产产生不同同程度的的变形，并并使周围围地表及及附属物物产生变变化的现现象，通通常指建建筑物（构构筑物）的的沉降、位位移、倾倾斜以及及由以上上原因可可能产生生的裂缝缝、扰曲曲、扭转转等情况况。建筑筑物变形形监测的的任务是是周期性性的对变变形观测测点进行行观测，从从观测点点的三维维坐标（x，y，z）的的变化情情况中了了解建筑筑物变形形的空间间，并通通过对历历次观测测结果进进行反复复比较，了了解其变变形随时时间的变变化情况况。第三章 建建筑物变变形观测测方案设设计建筑物变形形监测的的内容包包括沉降降观测、水水平位移移观测、倾倾斜观测测、裂缝缝和挠度度观测。通通常所说说的建筑筑物变形形

38、观测是是指沉降降观测，建建筑物沉沉降量一一般不大大，在短短期内一一般不会会产生显显著的变变化，因因而要进进行长期期而细致致的沉降降监测。沉沉降观测测工作通通常自地地基基础础施工完完毕后或或基础垫垫底浇灌灌完成后后开始，直直到沉降降稳定变变形量达达到合理理范围，都都要进行行定期的的沉降监监测，以以便得出出地基和和基础在在施工和和运营期期间最全全面的质质量指标标，由所所得到的的观测资资料可以以选择加加固地基基和基础础的方法法。要达达到变形形监测的的预期目目的，必必须通过过对监测测对象的的分析，提提出监测测的精度度，合适适的监测测频次，制制定相应应的监测测方案。3.1 建建筑物变变形监测测的内容容1

39、、 沉降降观测建筑物的沉沉降是地地基、基基础、上上层结构构及外界界影响力力共同作作用的结结果。沉沉陷观测测又称为为垂直位位移观测测，它是是测定建建筑物基基础及其其本身在在垂直方方向上的的随时间间的变化化量。这这种变化化一般是是由于地地基不稳稳固、负负载变化化以及自自重压力力所产生生的，同同时季节节及气温温的变化化也会产产生影响响。因此此，沉陷陷观测一一般在地地基基础础施工时时就开始始进行，直直至施工工若干年年后，有有足够的的数据表表示其停停止位移移，才能能停止观观测。具具体方法法为：在在建筑物物在施工工运营期期间，定定期用精精密水准准测量仪仪器，对对埋设在在建筑物物地基及及附近的的观测点点测量

40、其其高程，比比较不同同周期的的高程求求得其沉沉降值。通通过计算算分析相相对沉降降是否有有异常，来来判断建建筑物的的安全性性。同时时，也可可用其它它方法测测定沉降降值，比比如：地地面立体体摄影测测量的方方法、液液体静力力水准测测量的方方法。2、水平位位移观测测指建筑物整整体在平平面方向向上的的的位移。水水平位移移观测是是测定建建筑物上上的观测测点的平平面位置置随时间间而产生生变化量量的工作作。位移移产生的的原因有有：外界界压力、地地基不稳稳、荷载载的变化化等因素素。由于于外力作作用的不不稳定性性，因此此建筑物物发生位位移并不不能够确确定，可可能是任任意方向向的，也也可能是是某一特特定的方方向。当

41、当建筑物物的位移移发生在在任意方方向时，常常用的测测定位移移方法为为前方交交会法，对对于那些些由于视视线的阻阻挡而不不宜用交交会法观观测的建建筑物，可可采用导导线测量量的方法法，变化化位移值值可通过过计算不不同观测测周期所所获得的的观测点点坐标求求得。而而对于特特定方向向位移的的测定常常用基准准线法，由由于建筑筑物的基基线及其其平行线线可认为为是固定定不变的的，所以以可以用用测量仪仪器定期期测定建建筑物相相对于它它的偏离离值，以以计算位位移值。但但要求该该基准线线两端基基点应选选在变形形影响范范围之外外，并设设立牢固固标石以以防止其其发生位位移。此此外，水水平位移移的测量量，也可可采用边边角交

42、会会法、极极坐标法法、三角角测量法法等。3、倾斜观观测由于建筑物物地基有有差异沉沉降或受受外力不不均匀，而而使建筑筑物竖直直轴线产产生垂直直偏差。测测定建筑筑物倾斜斜的方法法有两种种：一种种是直接接测定建建筑物的的倾斜，悬悬吊垂球球法是直直接测定定建筑物物倾斜的的方法中中最简单单的，通通过测定定建筑物物相对垂垂球偏差差值可直直接测定定倾斜量量。而对对于测定定建筑物物主体的的倾斜，可可以通过过周期性性的测量量建筑物物顶部及及其对应应底部的的观测点点或顶部部中心点点相对于于底部中中心点的的相对位位移值，便便可以测测定建筑筑物的偏偏移值。而而对于另另一种，建建筑物沉沉降是不不均匀的的，可以以测定建建

43、筑物的的相对沉沉陷来计计算建筑筑物的倾倾斜量。比比如测定定整体度度较好的的建筑物物的倾斜斜观测，便便可以根根据基础础差异沉沉降推算算主体倾倾斜值4、裂缝观观测建筑物裂缝缝往往出出现在建建筑物基基础局部部产生不不均匀沉沉降时的的墙体。由由于受到到建筑物物差异沉沉降或其其它因素素的影响响时，其其墙、柱柱、梁、板板等部位位都有可可能产生生裂缝。而而裂缝观观测就是是测定建建筑物上上裂缝随随时间的的发展情情况的工工作。通通过裂缝缝观测可可以测定定建筑物物裂缝的的位置、走走向、长长度和宽宽度变化化，来判判断裂缝缝是否危危及建筑筑物的安安全。一一般情况况下，建建筑物、构构筑物和和水坝的的裂缝观观测，宜宜在裂

44、缝缝两侧设设置观测测标志，定定期观测测其位置置的变化化，以取取得裂缝缝的大小小和走向向及变化化情况。而而对于较较大的裂裂缝，应应在其最最宽处及及裂缝末末端至少少布设一一对观测测标志。裂裂缝观测测结果常常与其它它数据一一起供探探讨建筑筑物变形形的原因因、变形形的发展展趋势和和判断建建筑物的的安全等等参考。5、挠度观观测测定建筑物物在受力力后挠曲曲程度的的工作称称为挠度度观测。具具体的观观测内容容是测定定建筑物物的监测测点在铅铅垂面内内的高程程值相对对于底部部的高程程值的差差值。高高层建筑筑物通常常采用的的方法为为前方交交会法。而而当建筑筑物内部部有竖直直通道时时，多采采用垂线线观测来来测定建建筑

45、物的的挠曲度度，也就就是从建建筑物的的顶部附附近直到到建筑物物底部悬悬挂一根根下挂重重锤的不不锈钢丝丝，并将将观测点点设置在在建筑物物不同高高程上，用用测量仪仪器定期期测出各各点与垂垂线最低低点的相相对位移移，通过过计算并并比较不不同周期期的观测测成果，从从而求得得建筑物物的挠度度值。对对于目前前比较先先进的电电子传感感设备，由由于电子子设备的的敏感度度较高，可可将观测测点相对对于垂线线的微小小位移变变换成电电感输出出，经放放大后由由电桥测测定便可可显示各各点的挠挠度值。总体上来说说，变形形监测的的方法的的选定，有有许多因因素的影影响，其其主要依依据有：监测项项目的特特点、精精度要求求、变形形

46、速率以以及监测测体的安安全性等等指标。表3.1 建筑物物变形监监测类别别与方法法的选定定类别监测方法水平位移监监测三角形网、极极坐标法法、交会会法、GGPS测测量、正正倒垂线线法、视视准线法法、引张张线法、激激光准直直法、精精密测距距、伸缩缩仪法、多多点位移移计、倾倾斜仪等等垂直位移监监测水准测量、液液体静力力水准测测量、电电磁波测测距三角角高程测测量等三维位移监监测全站仪自动动跟踪测测量法、卫卫星实时时定位测测量（RRTK）、摄摄影测量量法等主体倾斜经纬仪投点点法、差差异沉降降法、激激光准直直法、垂垂线法、倾倾斜仪、电电垂直梁梁等挠度观测垂线法、差差异沉降降法、位位移计、挠挠度计等等监测体裂

47、缝缝精密测距、伸伸缩仪、测测缝计、位位移计、摄摄影测量量等应力、应变变监测应力计、应应变计3.2 变变形监测测频率的的确定变形监测的的频率取取决于变变形的大大小、速速度、观观测的目目的以及及安全性性的要求求。变形形监测频频率的大大小应能能反映出出变形体体的变形形规律，并并可随单单位时间间内的变变形量大大小而定定；大坝坝随水位位的高低低而确定定观测频频率。当当变形量量较大时时，应增增大监测测频率，来来监测建建筑物可可能出现现的问题题，确保保建筑的的安全；当变形形量减小小时，说说明建筑筑物的变变形已达达到稳定定，可减减小监测测频率，以以节约相相应的人人力物力力。沉降观测周周期可用用以下经经验公式式

48、确定：Tmh表示沉降观观测点的的高差中v表示沉降观观测速度度，一般般取平均均沉降量量与观测测日的比比值K表示变形值值与其误误差比通常在使用用阶段，沉沉降观测测的周期期可参照照下表表3.2 沉降观观测周期期的选定定沉降速度/（mmm/d）观测周期/月沉降速度/（mmm/d）观测周期/月0.50.020.0560.10.310.010.02120.050.13停止通常情况下下，在工工程建筑筑物建成成的初期期，变形形速度较较快，经经过一段段时间后后建筑物物的变形形趋于稳稳定，因因此初始始阶段的的观测频频率也要要大一些些，后期期可以适适当减少少观测次次数，但但仍然不不能够停停止观测测，仍需需进行定定期

49、观测测。具体体可以根根据以下下原则1、根据编编制的工工程施测测方案对对埋设的的观测点点进行初初测，初初测应增增加观测测量，以以提高初初始值的的可靠性性。2、在施工工阶段，变变形观测测的观测测周期应应按照施施测方案案设计的的内容进进行。对对于一般般性建筑筑，对于于精度的的要求并并不高，可可以在地地下室砌砌完或基基础完工工后开始始观测，而而对于高高层建筑筑物，则则需要从从基础底底部完工工或基础础垫层后后开始观观测。观观测次数数与时间间的确定定应根据据施工进进度及荷荷载情况况。对于于民用建建筑，观观测周期期可每加加高 12 层观观测一次次，如建建筑物均均匀增高高，荷载载每增加加25%时时各测一一次；

50、而而工业建建筑物可可以按不不同施工工阶段分分别进行行观测，比如，由于某种原因的暂时停工，可在停工时和重新开工时各观测一次。而在停工期间，为了保证建筑物的安全，可每隔3、在建筑筑物使用用阶段，观观测次数数的确定定应根据据沉降速速度大小小和地基基土类型型。一般般情况下下，在第第一年应应观测 34 次次，第二二年应观观测 23 次，第第三年后后每年至至少一次次，直至至建筑物物达到4、当出现现特殊情情况时，比比如荷载载突然增增加、长长时间连连续降水水使基础础四周大大量积水水等情况况，都应应该增加加变形观观测次数数，以确确保建筑筑物的安安全。当当遇到突突发状况况时，比比如建筑筑物突然然发生大大面积沉沉降

51、或严严重裂缝缝时，需需进行每每日或 23天天一次的的连续观3.3 监监测部位位和测点点布置的的确定对建筑物进进行变形形监测时时，通常常需要在在建筑物物的特征征部位埋埋设变形形监测点点，以代代表整个个建筑物物的变形形情况。还还需要在在变形影影响范围围之外的的地方埋埋设基准准点，定定期的测测量观测测点相对对于基准准点的变变形值，以以达到控控制变形形观测精精度，保保证变形形观测顺顺利实施施的目的的。3.3.11 变形形网点的的布置要要求变形监测网网的网点点，分为为基准点点、工作作基点和和变形观观测点，可可分为二二级控制制，也可可以由基基准点直直接控制制观测点点。通常常情况下下，其布布设应符符合下列列

52、要求1 、基准准点，作作为变形形监测的的控制点点，应选选在变形形影响区区域之外外的位置置来保证证其稳固固可靠。每每个工程程至少应应有三个个间隔尽尽量相等等、间距距一般不不大于100m的的基准点点，这样样有利于于检查三三点之间间的高差差变化。对对于大型型的工程程项目，其其基准点点的安置置有特殊殊要求，应应采用带带有强制制归心装装置的观观测墩，或或者采用用双金属属标钢管管标。2 、工作作基点，作作为基准准点与观观测点的的过渡点点一般选选在地基基比较稳稳定且便便于使用用的位置置。通常常将工作作基点布布设于靠靠近建筑筑物，尽尽量不受受其变形形影响且且距观测测点 20100m，稳稳固，便便于长期期保存的

53、的位置，埋埋设深度度应在地地下水位位之下级级冻土层层以下 0.5m 。同同样，在在大型工工程施工工区域内内，水平平位移监监测工作作基点宜宜采用带带有强制制归心装装置的观观测墩，垂垂直位移移监测工工作基点点可采用用钢管标标。而对对通视条条件较好好的小型型工程，可可不设立立工作基基点，在在基准点点上直接接测定变3、 变形形观测点点，应设设立在能能够反映映监测体体变形特特征的位位置或监监测断面面上，监监测断面面一般分分为：关关键断面面、重要要断面和和一般断断面。需需要时，还还应埋设设一定数数量的应应力、应应变传感感器。建筑物变形形观测点点一般选选择在地地基基础础上。具具体位置置要求如如下：1、建筑物

54、物的四角角及沿承承重墙每每隔812mm或间隔隔233个筑基基上设置置一个观观测点，高高于155m的建建筑物，其其内部承承重柱上上应布设设观测点点。2、建筑物物的拐角角处、高高低层之之间或新新旧建筑筑物连接接处、纵纵横交接接处的两两侧应布布设观测测点。3、设备基基础的纵纵横轴线线两端，基基础四角角，负重重、结构构、基础础变化处处，填挖挖方分界界线两侧侧，沉降降缝两侧侧均应设设置观测测点。4、高耸型型建筑物物应在其其四周对对称布设设观测点点。3.3.22 标志志埋设变形监测基基准点是是控制变变形监测测精度的的基础，因因此要认认真对待待布设一一定数量量（不少少于三个个）的基基准点位位。需要要保证所所

55、设置的的变形网网点牢固固、便于于长期保保存与利利用，并并且尽量量避免气气温变化化过大与与加固群群楼基础础而进行行打桩对对其的影影响。布布置变形形网点时时根据在在施工前前所收集集的资料料，比如如建筑平平面图、地地层结构构图，并并考虑建建筑场地地实际条条件，最最后与建建筑施工工单位有有关人员员商议从从而确定定变形网网点的布布置。在在布设过过程中，尽尽量避免免将所有有的变形形网点布布设于建建筑物的的同一方方向，要要使布设设的变形形网点平平均分布布于建筑筑物的四四周，使使局部的的微小变变形对此此次观测测的影响响达到最最小。变形网点的的埋设应应根据附附近建筑筑物的分分布情况况、土壤壤的坚实实程度以以及监

56、测测对象的的特点来来确定。通通常情况况下，变变形网点点应埋设设在不易易受土壤壤膨胀和和收缩的的影响的的基岩上上，这样样便可保保证变形形网点的的稳固可可靠。如如下图11所示，水水准基点点的埋设设按以下下要求进进行。为为确保不不受冬季季冻涨变变形的影影响，用用 22mm 钢筋筋和混凝凝土埋入入地表下下1.21.5m。对于建筑物物的沉降降观测，观观测点应应布设在在最能够够反映建建筑物变变形的点点上。观观测点的的布设要要考虑到到基础的的地质条条件、建建筑结构构、内部部应力的的分布等等因素。埋埋设时要要保证观观测点与与建筑物物的连接接要牢固固，使得得观测点点的变化化能真正正反映建建筑物的的沉陷情情况。随

57、随着工程程基础框框架由地地面向上上延伸，将将一根带带十字标标志的钢钢筋的观观测点应应埋设在在浇注建建筑物每每根混凝凝土的基基柱中,如图22所示，在在施工过过程中直直到变形形观测工工作结束束要保证证标志始始终露在在外面，以以便根据据它们获获得柱子子的精确确高程。钢钢筋标志志要放入入浇注的的混凝土土中，使使它牢固固，否则则会影响响观测精精度。图1 水准准基点的的布设 图图2 沉降观观测点的的布置3.4 变变形监测测依据及及精度要要求由于变形监监测涉及及的安全全问题，故故与其他他测量工工作相比比，变形形监测的的精度要要求更高高。确定定合理的的测量精精度是很很重要的的，过高高的精度度要求使使测量工工作

58、复杂杂，增加加费用和和时间，而而精度定定的太低低又不能能保证建建筑物的的安全性性，并且且增加变变形分析析的困难难。不同同类型的的工程建建筑物，变变形观测测的精度度要求差差别较大大。对于于同类工工程建筑筑物，根根据其结结构、形形状不同同，要求求的精度度也有差差异。即即使同一一建筑物物，不同同部位的的精度要要求也不不同。因因此，制制定合理理的变形形观测精精度，对对工程施施工是极极为重要要的。变变形监测测的精度度及规范范主要依依据：1、建筑筑物沉降降变形测测量规程程（JJB1228977-20006）2、工程程测量规规范（JJB5000266-20007）3、变形监监测等级级划分及及精度要要求表3.

59、3变变形监测测等级划划分及精精度要求求等级垂直位移监监测水平位移监监测适用情况变形观测点点的高程程中误差差（mmm）相邻变形观观测点的的高程中中误差（mmm）变形观测点点的点位位中误差差（mmm）一等0.30.11.5变形特别敏敏感的高高层建筑筑物、高高耸构筑筑物、工工业建筑筑、重要要古建筑筑、大型型坝体、精精密工程程设施、特特大型桥桥梁、大大型直立立岩体、大大型坝体体地壳变变形监测测等二等0.50.33.0变形特别敏敏感的高高层建筑筑物、高高耸构筑筑物、工工业建筑筑、古建建筑、特特大型和和大型桥桥梁、大大中型坝坝体、直直立岩体体、高边边坡、重重要工程程设施、重重大地下下工程、危危害性较较大的

60、滑滑坡监测测等、三等1.00.56.0一般性的高高层建筑筑、多层层建筑、工工业建筑筑、高耸耸构筑物物、直立立岩体、高高边坡、深深基坑、一一般地下下工程、危危害性一一般的的的滑坡监监测、大大型桥梁梁等四等2.01.012.0观测精度要要求较低低的建筑筑物、普普通滑坡坡监测大大型桥梁梁等4、水平位位移监测测基准网网主要技技术要求求表3.4水水平位移移监测基基准网主主要技术术要求等级相邻基准点点的点位位中误差差（mm）平均边长LL（m）测角中误差差（）测角相对中中误差水平角观测测测回数数1级仪器器2级仪器器一等1.53000.713000000012-2001.01200000009-二等3.040