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目的性质、结构特点、规模大小、质量精度要求等，研究沉降观测方案和规划观测作业、选择测量仪器设备、组成测量队伍。按《建筑物沉降观测规范》规定，一般建筑物应反应1mm的沉降量，这就要求观测精度要高于±1mm，一般按二等水准测量技术规定执行。对于研究性的观测，应采用一等水准测量技术指标。根据规范的要求，一般应采用S1级精密水准仪。对于非重要建筑或沉降量较大地区的沉降观测、高速公路等，也可以采用三等水准测量技术指标实施观测。基准点的布设基准点是变形观测的基础，基准点布设是否合适直接关系到变形观测能否成功。根据工程项目的不同，一般要求基准点绝对稳定，有时也可以要求基准点相对稳定。要达到基准点稳定的要求，有两种选择：一是远离建筑物，二是深埋。基准点可分为两级，固定基准和工作基准。固定基准点应布设在距离需要观测的建筑物一定的距离且稳定，不受其它外力影响、便于保存的位置。基准点数应不少于3～4个，以便于基准点保护、恢复和稳定性分析。基准点的标志采用混凝土桩，或钢管加筋桩。对于高层建筑物或大型建筑物，基准点应钻孔至基岩。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沉降观测点布设位置由测量单位、设计单位、甲方监理共同确定，由施工单位配合实施埋设。观测点应埋设在最能反映建筑物沉降的位置，如四角点、中点、较大转角处、沉降缝、抗震缝，构造柱，荷载或层数变化处，地基薄弱处等，还要考虑点位具有一定的密度，如每隔15～20m布设一点。标志要与结构体牢固结合，同时具有一定的深度。埋设标志时应结合施工图纸，使其既便于立尺观测，又便于保护，同时不会被后续施工所掩埋。图9-4沉降观测点标志基准飘网观猫测待基准韵点埋设齐完成并恼砼达到接一定强赴度后，昌按沉降炊观测设叛计方案真对基准级网实施疾首次测亡量。采用朴二等贪或一众等水药准测日量进妙行观射测，塞视距牲长度侍要小首于相导应等拦级，堆严格蹦保证呆视距明差在燥规定陕范围凑内。基准优点间黎应构布成闭铃合环洞，并饭具备创一定晴数量椒的多占余观属测值速。各周芳期观遍测随着讨施工将进度巾的进兄行，缠每隔吓一定嚼的时泊间观叔测一摄次沉谣降观介测点赵的沉减降情头况。从基础邻开始初子次观测邻，每增跟加一层糠或设定单层数观单测一次扣，直至议竣工。堤竣工后征运营期溉间也要钥每隔三皇个月、闷半年、蛋一年进剑行观测南，直至慰稳定。绣当遇有发暴雨、自地震等菠特殊情浴况后，辽应对建辅筑物增解加观测在次数。各周洲期观近测纲牙要应它尽量皆保持对一致椅，固受定人板员、陶固定垮仪器宋、固伤定时冷间、唯固定手路线拴。观测点扮要与基流准点之策间构成仿闭合、杯附合路认线，尽别量避免正支线观趋测。观懂测中会投有各种业情况发肢生，应恶在观测被的同时策记录，醒比如施叹工进度痛、天气鸭情况、扶气象条滴件等，漫以便后钟续分析撞使用。图9-6沉降观墨测网基准网蹈数据处马理当基蛙准网衫独立推观测丛时，浑基准光网可鹅以独贴立平槐差计挎算。因首次漫观测无稳基准点糊稳定性安的先验养信息，唇所以，怨可以采肺用普通计秩亏自封由网平谷差，即白应采用择全网的扩重心作荷为基准组，使各侧基准点哨精度均煤匀，取志得基准巴点在重消心高程筹基准下掏的高程得值，作第为沉降酱观测的瞒依据。当首殃次基州准网判与观奸测点甘网同狗时观侍测并耻整体码平差付时，证可以崖以基开准点粉为拟股稳点畜，观民测点石为非评拟稳朗点进莫行拟典稳自把由网家平差病，即是采用敢拟稳洋重心扮为基墓准，挽建立海平差耽基准掀和取捐得观则测点雁初始格测量策成果逗。各周期牵数据处讲理各周绝期观裤测后纯即时予进行芳数据奶平差菜计算扣。数据处什理一般惨多采用江固定点兽平差或效拟稳平诵差。当扣确知基候准点稳越定时采绒用固定秤基准平液差，若走不知基想准点先鸽验条件忙，可采篇用拟稳称平差。各周期绕的平差颤基准要柔一致，且这样才功能反映完出正确攀的变形宇量。当单位堵权中误校差和各炕点位中卡误差在并设计规递定之内梅时，本骨期观测娱成果是龄合格的怪。否则半就该检振查、分巩析原因贞，及时镇实施补氧测或重仓测。沉降棍量的粱计算沉降列量报偏表每周扭期沉营降观拿测后向，应出及时架进行死数据裤处理睁和分婆析，味计算岛沉降妹信息府，及战时编汗制沉众降量豪报表袜，提丝式供给笋设计基、施顷工、士监理添、业泰主等公。沉降观驾测报表片的格式膏视各地省建筑质酸量监督张部门要旷求而定穷，现还碧没有统楼一的格保式。沉降过悦程曲线须图绘制当变复形观犯测进总行到冻一定蹄周期啄，或胃是工斯程进裳度到伯一定逝阶段肾，就意要依叙据前稀面所液观测粘和计刮算的艺结果石，绘矿制点慌位沉扁降过帅程曲乱线。通过济变形滴曲线蓬可以蛾直观复地了凝解变支形过班程和茫变形盐分布帐情况立，也栋可以鸦对变耐形发唯展趋毙势有闪个直尾观的蜘判断恩。沉降过姨程曲线针以时间迷为水平诞轴，以页沉降量牌为纵轴绪。为了对晶比相关亮点位沉筋降量及月其沉降湿速率，清经常将公多个点珍位的沉吐降过程示曲线绘招制在同船一图中谎。时间（天）沉降量（mm）图9-7沉降过程曲线报告滔的编担写当工轮程竣碗工后化，应竖及时劈燕对施闪工期扫间沉叮降观姐测成较果进希行阶筑段总躬结。总结报抗告应包校括：技馋术措施书、观测顾期限、印观测依烘据等，星并对总得的观测待结果进召行分析添。沉降携观测朴阶段鲜（总漫结）材报告春应包挡含的牢分析览数据农有：烂建筑盛物最兼大沉延降点建名及爽其最翼大沉毒降量陶；建获筑物格最小女沉降希点名壶及其朵最小哈沉降程量；篇建筑女物所纪有观纷测点草的平粪均沉下降量妖；近挑期该焦建筑苍物最饼大沉它降速狭率、口最小瘦沉降续速率思以及暴平均馒沉降躬速率崇。沉降观鹅测阶段胸（总结挽）报告祸中还应明包含沉乱降观测娃点位布如置图、贯点位沉严降过程守线等，丧必要时诱还应绘乞制等沉望降曲线最图。9.顽3建筑转物倾秒斜监采测定义测定升工业否与民际用建甲筑物牢倾斜纳度随葵时间堤变化手的工多作，净称为欢倾斜乳观测洲。高层佛或高赴耸建邮筑物竞，如合电视邀塔、恢水塔逮、烟盒囱、锯高层找建筑择物等澡，由纳于基陪础不诵均匀榨沉降靠或受上风力吃等影嘉响，陪其垂劫直轴扇线会陵发生蜓倾斜英。当倾斜茄达到一锅定程度岩时会影趋响建筑碑物的安巡寿全，因臭此必须邪对其进叶行倾斜促观测或鞋不均匀顾沉降观库测。BB′Aeh图9-8倾斜度示意纵横距侨投影法在圆形励建筑物顿的两个各相互垂顷直的方归向上安孩置经纬铜仪或全手站仪；测站距蛾离圆形梦建筑物粒的距离徒应大于林其高度基的1.5倍；在圆聪形建叙筑物闯的底奸部横搞放两薯把尺怕子，欣使两劣尺相如互垂惧直，弱且分谨别垂搁直于扫圆形馋建筑话物中摊心与裕两测唤站的妙连线再。经纬仪始分别照俩准建筑储物的顶有部、底粮部的边榨缘，向之下投影猪。前方交优会法当测帆定偏厅距e的精度工要求较由高时，固可以采诞用角度严前方交服会法。首先滴在圆场形建刚筑物修周围扩标定A、B、C三点被，观颂测其静转角戒和边朵长，禽则可息求得惜其在辫资用圆坐标便系中酿的坐森标；然后分栋别设站伶于A、B、C三点，圣观测圆狭形建筑寸物顶部册两侧切坏线与基兴线的夹物角，并议取其平啦均值；以同样侄的方法非观测圆评形建筑弊物底部维；按角从度前袜方交牛会定翼点的饥原理鸦，即恰可求鸟得圆得形建刃筑物射顶部告圆心O′和底湖部圆访心O的坐标呀。任意点万置镜方患向交会陆法对非圆妥形建筑己物，如呈高层建拐筑物的臂楼体进厘行倾斜无观测，纤过去一仙般用基盗础不均糖匀沉降毕来推算耽。当欲建筑物射属于非字钢体变渠形时，弊这一方炮法就失浆去了作蹈用。由于虽建筑个物在激施工待阶段逐其楼党体上字变形斧点无锣法置挎镜，循因此充，只沉能用挑方向由交会刊的方标法来贪交会滚该点陕的位具置，氧以此牛来分柔析该债点的疗倾斜若值（杜变形恭值）眉。施工期寻间建筑糊场地有湿各种施恋工机械朝、设备缓、堆放奇的各种产建筑材缴料，以陆及作业妹人员流朵动频繁培等因素秒，使变间形监测甚基准点室位或被袄破坏，忽致使观则测时不嫩能用正蔑常的前谊方交会毫方法交春会变形摄点的位债置。本方这法后某视任刷意两六点交陶会变趣形点震，并决将这途种交带会法症转化轰为两告方向管前方垦交会条算法牢。激光垂法准法利用楼激光贪垂准革仪，贡测定援建筑软物底绣部和蜻顶部门距离璃垂准闷激光动束的绣距离羞差，投从而盟计算豆建筑她物某罗轴线胳（某老一面饺）的犁倾斜顾度。这种塌方法后受施鞠工干栋扰较随大，剖在施娘工现汇场较搂难使排用。图9-委13激光垂合准倾斜轮观测9.4工程遵实例仪器垦及精票度设睁计依据拣设计仅要求碑，为绍能反穗映出1mm的沉晴降量稻，采和用S1级精资密水喘准仪灾和铟呜钢尺苍，按趟二等翅水准梨测量脱的规加程进构行沉嚷降观曾测；视距防长度浙小于30m，三稀丝最更小读痒数不聚限，不正确摄读数钩至0.1饥mm，估刃读至0.渡01源m骂m，单惨位权哀（一咱测站消）中薄误差伍不超洪过0.寇5m渐m，点位界高程中后误差不登超过1.香0m疗m。观测周始期设计建筑物柴施工至±0以上时英进行初扔始观测仰；以后肠每施工套完一层酸观测1次；封青顶观测1次；封必顶1个月流后观委测1次；建纠筑物竣坊工时观陆测1次；以送后第1个月浩后观假测1次、偏第3个月后化观测1次、第6个月崭后观哀测1次、第9个月后告观测1次、第12个月锤后观券测1次。预计擦共观缎测15次，私若施撤工期弓间沉挥降速孕率过及大或计竣工尊后沉枝降仍悟未趋铲于稳现定，牧则按渴甲方沙要求尖适当草增加而观测断次数兽。提供资派料要求在沉降疑监测过龄程中，程施测方端在每次漠观测时炒将上次铲观测的骨成果资