变形监测课件之九工业与民用建筑物变形监测

第9章工业与民用建筑物

变形监测主要内容概述建筑基础沉降监测建筑物倾斜监测工程实例9.1概述土壤地基上的建筑物，在内力与外力的作用下，无论是在水平方向还是垂直方向都会发生变形。在水平方向所产生的位移叫做建筑物的水平位移，向上的垂直位移叫做上升，而向下的垂直位移叫做建筑物的沉降。由于建筑物基础的不均匀沉降而使建筑物垂直轴线偏离其设计位置时，叫做建筑物的倾斜。倾斜伴随着建筑物上部的水平位移，并且随着高度的增加，水平位移量增大。无论水平位移、倾斜还是沉降，当变形值超过一定限度时，会影响建筑物本身的安全以及人民生命财产的安全。有目的地对施工和运营期间的建筑物进行定期的变形观测非常重要。研究建筑物的位移具有非常重要的意义，因为在计算建筑物的地基时要考虑其极限变形。在计算过程中要确定倾斜的沉降和水平位移以及其它变形的大小，这些数值要与一些极值进行比较，这些极限值是保证建筑物整体或局部的正常使用条件以及保证一定寿命的一些数字指标。对于工业与民用建筑物，主要进行沉降、倾斜和裂缝观测，即静态变形观测；对于高层建筑物，还要进行震动观测，即动态观测；对于大量地抽取地下水及进行地下采矿的地区，则应进行地表沉降观测。主要观测项目基础沉降。观测单点沉降量、平均沉降量、相对沉降量、倾斜、弯曲、沉降速率等。水平位移。单点水平位移、位移速率、挠度等。滑坡监测。对工程周围可能产生滑坡的部位实行定期监测。裂缝监测。对建筑物上产生的裂缝进行宽度、深度、错开等监测。内部监测。对建筑物基础进行应力/应变监测、温度监测、地下水位监测。9.2建筑基础沉降监测

定义对建筑物基础的沉降观测，就是定期地测定建筑物基础在垂直方向上的位移，故亦称建筑物基础垂直位移观测。在施工初期，基础开挖，地表荷重卸出，基底产生回弹现象；基础完工后，随着施工进展，荷重不断增加，基础产生下沉；竣工后，在运营阶段，往往持续若干年，沉降现象方能停止。沉降观测应从基础施工开始，直至运营后沉降稳定为止。主要工作①沉降观测方案研究与技术设计；②沉降观测仪器检验；③沉降观测点位布设；④沉降观测数据采集；⑤沉降观测数据处理；⑥沉降量计算与分析；⑦沉降量报表；⑧沉降过程曲线绘制；⑨沉降观测报告编写。技术设计根据工程项项目的性质质、结构特特点、规模模大小、质质量精度要要求等，研研究沉降观观测方案和和规划观测测作业、选选择测量仪仪器设备、、组成测量量队伍。按《建筑物沉降降观测规范范》规定，一般般建筑物应应反应1mm的沉降量，，这就要求求观测精度度要高于±1mm，一般按二二等水准测测量技术规规定执行。。对于研究究性的观测测，应采用用一等水准准测量技术术指标。根据规范的的要求，一一般应采用用S1级精密水准准仪。对于于非重要建建筑或沉降降量较大地地区的沉降降观测、高高速公路等等，也可以以采用三等等水准测量量技术指标标实施观测测。基准点的布布设基准点是变变形观测的的基础，基基准点布设设是否合适适直接关系系到变形观观测能否成成功。根据工程项项目的不同同，一般要要求基准点点绝对稳定定，有时也也可以要求求基准点相相对稳定。。要达到基准准点稳定的的要求，有有两种选择择：一是远远离建筑物物，二是深深埋。基准点可分分为两级，，固定基准准和工作基基准。固定基准点点应布设在在距离需要要观测的建建筑物一定定的距离且且稳定，不不受其它外外力影响、、便于保存存的位置。。基准点数应应不少于3～4个，以便于于基准点保保护、恢复复和稳定性性分析。基准点的标标志采用混混凝土桩，，或钢管加加筋桩。对对于高层建建筑物或大大型建筑物物，基准点点应钻孔至至基岩。固定基准点工作基准点建筑物图9-1沉降观测点位布置图(a)钢管加筋基准点(b)基岩上基准点(c)路边基准点(d)路边基准点图9-2沉降观测基准点(a)(b)(c)图9-3钢管加筋基准点观测点布设设沉降观测点点布设位置置由测量单单位、设计计单位、甲甲方监理共共同确定，，由施工单单位配合实实施埋设。。观测点应埋埋设在最能能反映建筑筑物沉降的的位置，如如四角点、、中点、较较大转角处处、沉降缝缝、抗震缝缝，构造柱柱，荷载或或层数变化化处，地基基薄弱处等等，还要考考虑点位具具有一定的的密度，如如每隔15～20m布设一点。。标志要与结结构体牢固固结合，同同时具有一一定的深度度。埋设标志时时应结合施施工图纸，，使其既便便于立尺观观测，又便便于保护，，同时不会会被后续施施工所掩埋埋。图9-4沉降观测点标志基准网观测测待基准点埋埋设完成并并砼达到一一定强度后后，按沉降降观测设计计方案对基基准网实施施首次测量量。采用二等或或一等水准准测量进行行观测，视视距长度要要小于相应应等级，严严格保证视视距差在规规定范围内内。基准点间应应构成闭合合环，并具具备一定数数量的多余余观测值。。各周期观测测随着施工进进度的进行行，每隔一一定的时间间观测一次次沉降观测测点的沉降降情况。从基础开始始初次观测测，每增加加一层或设设定层数观观测一次，，直至竣工工。竣工后后运营期间间也要每隔隔三个月、、半年、一一年进行观观测，直至至稳定。当当遇有暴雨雨、地震等等特殊情况况后，应对对建筑物增增加观测次次数。各周期观测测纲要应尽尽量保持一一致，固定定人员、固固定仪器、、固定时间间、固定路路线。观测点要与与基准点之之间构成闭闭合、附合合路线，尽尽量避免支支线观测。。观测中会会有各种情情况发生，，应在观测测的同时记记录，比如如施工进度度、天气情情况、气象象条件等，，以便后续续分析使用用。图9-6沉降观测网网基准网数据据处理当基准网独独立观测时时，基准网网可以独立立平差计算算。因首次观测测无基准点点稳定性的的先验信息息，所以，，可以采用用普通秩亏亏自由网平平差，即应应采用全网网的重心作作为基准，，使各基准准点精度均均匀，取得得基准点在在重心高程程基准下的的高程值，，作为沉降降观测的依依据。当首次基准准网与观测测点网同时时观测并整整体平差时时，可以以以基准点为为拟稳点，，观测点为为非拟稳点点进行拟稳稳自由网平平差，即采采用拟稳重重心为基准准，建立平平差基准和和取得观测测点初始测测量成果。。各周期数据据处理各周期观测测后即时进进行数据平平差计算。。数据处理一一般多采用用固定点平平差或拟稳稳平差。当当确知基准准点稳定时时采用固定定基准平差差，若不知知基准点先先验条件，，可采用拟拟稳平差。。各周期的平平差基准要要一致，这这样才能反反映出正确确的变形量量。当单位权中中误差和各各点位中误误差在设计计规定之内内时，本期期观测成果果是合格的的。否则就就该检查、、分析原因因，及时实实施补测或或重测。沉降量的计计算沉降量报表表每周期沉降降观测后，，应及时进进行数据处处理和分析析，计算沉沉降信息，，及时编制制沉降量报报表，提供供给设计、、施工、监监理、业主主等。沉降观测报报表的格式式视各地建建筑质量监监督部门要要求而定，，现还没有有统一的格格式。沉降过程曲曲线图绘制制当变形观测测进行到一一定周期，，或是工程程进度到一一定阶段，，就要依据据前面所观观测和计算算的结果，，绘制点位位沉降过程程曲线。通过变形曲曲线可以直直观地了解解变形过程程和变形分分布情况，，也可以对对变形发展展趋势有个个直观的判判断。沉降过程曲曲线以时间间为水平轴轴，以沉降降量为纵轴轴。为了对比相相关点位沉沉降量及其其沉降速率率，经常将将多个点位位的沉降过过程曲线绘绘制在同一一图中。时间（天）沉降量（mm）图9-7沉降过程曲线报告的编写写当工程竣工工后，应及及时对施工工期间沉降降观测成果果进行阶段段总结。总结报告应应包括：技技术措施、、观测期限限、观测依依据等，并并对总的观观测结果进进行分析。。沉降观测阶阶段（总结结）报告应应包含的分分析数据有有：建筑物物最大沉降降点名及其其最大沉降降量；建筑筑物最小沉沉降点名及及其最小沉沉降量；建建筑物所有有观测点的的平均沉降降量；近期期该建筑物物最大沉降降速率、最最小沉降速速率以及平平均沉降速速率。沉降观测阶阶段（总结结）报告中中还应包含含沉降观测测点位布置置图、点位位沉降过程程线等，必必要时还应应绘制等沉沉降曲线图图。9.3建筑物倾斜斜监测定义测定工业与与民用建筑筑物倾斜度度随时间变变化的工作作，称为倾倾斜观测。。高层或高耸耸建筑物，，如电视塔塔、水塔、、烟囱、高高层建筑物物等，由于于基础不均均匀沉降或或受风力等等影响，其其垂直轴线线会发生倾倾斜。当倾斜达到到一定程度度时会影响响建筑物的的安全，因因此必须对对其进行倾倾斜观测或或不均匀沉沉降观测。。BB′Aeh图9-8倾斜度示意纵横距投影影法在圆形建筑筑物的两个个相互垂直直的方向上上安置经纬纬仪或全站站仪；测站距离圆圆形建筑物物的距离应应大于其高高度的1.5倍；在圆形建筑筑物的底部部横放两把把尺子，使使两尺相互互垂直，且且分别垂直直于圆形建建筑物中心心与两测站站的连线。。经纬仪分别别照准建筑筑物的顶部部、底部的的边缘，向向下投影。。前方交会法法当测定偏距距e的精度要求求较高时，，可以采用用角度前方方交会法。。首先在圆形形建筑物周周围标定A、B、C三点，观测其转转角和边长，则则可求得其在资资用坐标系中的的坐标；然后分别设站于于A、B、C三点，观测圆形形建筑物顶部两两侧切线与基线线的夹角，并取取其平均值；以同样的方法观观测圆形建筑物物底部；按角度前方交会会定点的原理，，即可求得圆形形建筑物顶部圆圆心O′和底部圆心O的坐标。任意点置镜方向向交会法对非圆形建筑物物，如高层建筑筑物的楼体进行行倾斜观测，过过去一般用基础础不均匀沉降来来推算。当建建筑物属于非钢钢体变形时，这这一方法就失去去了作用。由于建筑物在施施工阶段其楼体体上变形点无法法置镜，因此，，只能用方向交交会的方法来交交会该点的位置置，以此来分析析该点的倾斜值值（变形值）。。施工期间建筑场场地有各种施工工机械、设备、、堆放的各种建建筑材料，以及及作业人员流动动频繁等因素，，使变形监测基基准点位或被破破坏，致使观测测时不能用正常常的前方交会方方法交会变形点点的位置。本方法后视任意意两点交会变形形点，并将这种种交会法转化为为两方向前方交交会算法。激光垂准法利用激光垂准仪仪，测定建筑物物底部和顶部距距离垂准激光束束的距离差，从从而计算建筑物物某轴线（某一一面）的倾斜度度。这种方法受施工工干扰较大，在在施工现场较难难使用。图9-13激光垂准倾斜观观测9.4工程实例仪器及精度设计计依据设计要求，，为能反映出1mm的沉降量，采用用S1级精密水准仪和和铟钢尺，按二二等水准测量的的规程进行沉降降观测；视距长度小于30m，三丝最小读数数不限，正确读读数至0.1mm，估读至0.01mm，单位权（一测测站）中误差不不超过0.5mm，点位高程中误误差不超过1.0mm。观测周期设计建筑物施工至±0以上时进行初始始观测；以后每每施工完一层观观测1次；封顶观测1次；封顶1个月后观测1次；建筑物竣工工时观测1次；以后第1个月后观测1次、第3个月后观测1次、第6个月后观测1次、第9个月后观测1次、第12个月后观测1次。预计共观测15