變形監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用9章

1、,變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理,第九章　工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測,1,主要內(nèi)容,概述建筑基礎(chǔ)沉降監(jiān)測建筑物傾斜監(jiān)測工程實例,第九章　工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測,2,§1　概述,變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理,第九章　工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測,3,土壤地基上的建筑物，在內(nèi)力與外力的作用下，無論是在水平方向還是垂直方向都會發(fā)生變形。在水平方向所產(chǎn)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

2、礎(chǔ)的不均勻沉降而使建筑物垂直軸線偏離其設(shè)計位置時，叫做建筑物的傾斜。傾斜伴隨著建筑物上部的水平位移，并且隨著高度的增加，水平位移量增大。,第1節(jié)　概述,位移與傾斜（1）,4,無論水平位移、傾斜還是沉降，當(dāng)變形值超過一定限度時，會影響建筑物本身的安全以及人民生命財產(chǎn)的安全。有目的地對施工和運營期間的建筑物進(jìn)行定期的變形觀測非常重要。研究建筑物的位移具有非常重要的意義，因為在計算建筑物的地基時要考慮其極限變形。在計算過程中要確定傾斜

3、的沉降和水平位移以及其它變形的大小，這些數(shù)值要與一些極值進(jìn)行比較，這些極限值是保證建筑物整體或局部的正常使用條件以及保證一定壽命的一些數(shù)字指標(biāo)。,監(jiān)測意義,第1節(jié)　概述,5,對于工業(yè)與民用建筑物，主要進(jìn)行沉降、傾斜和裂縫觀測，即靜態(tài)變形觀測；對于高層建筑物，還要進(jìn)行震動觀測，即動態(tài)觀測；對于大量地抽取地下水及進(jìn)行地下采礦的地區(qū)，則應(yīng)進(jìn)行地表沉降觀測。,監(jiān)測內(nèi)容,第1節(jié)　概述,6,主要觀測項目,基礎(chǔ)沉降觀測單點沉降量、平均沉降量、相

4、對沉降量、傾斜、彎曲、沉降速率等。水平位移單點水平位移、位移速率、撓度等。滑坡監(jiān)測對工程周圍可能產(chǎn)生滑坡的部位實行定期監(jiān)測。裂縫監(jiān)測對建筑物上產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行寬度、深度、錯開等監(jiān)測。內(nèi)部監(jiān)測對建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行應(yīng)力/應(yīng)變監(jiān)測、溫度監(jiān)測、地下水位監(jiān)測。,第1節(jié)　概述,7,§2　建筑基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理,第九章　工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測,8,定義,對建筑物基礎(chǔ)的沉降觀測，就是定期地測定建筑物基礎(chǔ)在垂直方向上的

5、位移，故亦稱建筑物基礎(chǔ)垂直位移觀測。在施工初期，基礎(chǔ)開挖，地表荷重卸出，基底產(chǎn)生回彈現(xiàn)象；基礎(chǔ)完工后，隨著施工進(jìn)展，荷重不斷增加，基礎(chǔ)產(chǎn)生下沉；竣工后，在運營階段，往往持續(xù)若干年，沉降現(xiàn)象方能停止。沉降觀測應(yīng)從基礎(chǔ)施工開始，直至運營后沉降穩(wěn)定為止。,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,9,主要工作,① 沉降觀測方案研究與技術(shù)設(shè)計；② 沉降觀測儀器檢驗；③ 沉降觀測點位布設(shè)；④ 沉降觀測數(shù)據(jù)采集；⑤ 沉降觀測數(shù)據(jù)處理；⑥ 沉降量計算

6、與分析；⑦ 沉降量報表；⑧ 沉降過程曲線繪制；⑨ 沉降觀測報告編寫。,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,10,技術(shù)設(shè)計,根據(jù)工程項目的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點、規(guī)模大小、質(zhì)量精度要求等，研究沉降觀測方案和規(guī)劃觀測作業(yè)、選擇測量儀器設(shè)備、組成測量隊伍。按《建筑物沉降觀測規(guī)范》規(guī)定，一般建筑物應(yīng)反應(yīng)1mm的沉降量，這就要求觀測精度要高于±1mm，一般按二等水準(zhǔn)測量技術(shù)規(guī)定執(zhí)行。對于研究性的觀測，應(yīng)采用一等水準(zhǔn)測量技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)規(guī)范的要求

7、，一般應(yīng)采用S1級精密水準(zhǔn)儀。對于非重要建筑或沉降量較大地區(qū)的沉降觀測、高速公路等，也可以采用三等水準(zhǔn)測量技術(shù)指標(biāo)實施觀測。,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,11,基準(zhǔn)點的布設(shè)（1）,基準(zhǔn)點是變形觀測的基礎(chǔ)，基準(zhǔn)點布設(shè)是否合適直接關(guān)系到變形觀測能否成功。根據(jù)工程項目的不同，一般要求基準(zhǔn)點絕對穩(wěn)定，有時也可以要求基準(zhǔn)點相對穩(wěn)定。要達(dá)到基準(zhǔn)點穩(wěn)定的要求，有兩種選擇：一是遠(yuǎn)離建筑物，二是深埋。,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,12,基準(zhǔn)點可分為兩

8、級，固定基準(zhǔn)和工作基準(zhǔn)。固定基準(zhǔn)點應(yīng)布設(shè)在距離需要觀測的建筑物一定的距離且穩(wěn)定，不受其它外力影響、便于保存的位置。基準(zhǔn)點數(shù)應(yīng)不少于3～4個，以便于基準(zhǔn)點保護(hù)、恢復(fù)和穩(wěn)定性分析。 基準(zhǔn)點的標(biāo)志采用混凝土樁，或鋼管加筋樁。對于高層建筑物或大型建筑物，基準(zhǔn)點應(yīng)鉆孔至基巖。,基準(zhǔn)點的布設(shè)（2）,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,13,沉降觀測點位布置圖,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,14,沉降觀測基準(zhǔn)點,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,15,鋼管加筋

9、基準(zhǔn)點,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,16,觀測點布設(shè),沉降觀測點布設(shè)位置由測量單位、設(shè)計單位、甲方監(jiān)理共同確定，由施工單位配合實施埋設(shè)。觀測點應(yīng)埋設(shè)在最能反映建筑物沉降的位置，如四角點、中點、較大轉(zhuǎn)角處、沉降縫、抗震縫，構(gòu)造柱，荷載或?qū)訑?shù)變化處，地基薄弱處等，還要考慮點位具有一定的密度，如每隔15～20m布設(shè)一點。標(biāo)志要與結(jié)構(gòu)體牢固結(jié)合，同時具有一定的深度。埋設(shè)標(biāo)志時應(yīng)結(jié)合施工圖紙，使其既便于立尺觀測，又便于保護(hù)，同時不會被后續(xù)施

10、工所掩埋。,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,17,沉降觀測點標(biāo)志,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,18,基準(zhǔn)網(wǎng)觀測,待基準(zhǔn)點埋設(shè)完成并達(dá)到一定強度后，按沉降觀測設(shè)計方案對基準(zhǔn)網(wǎng)實施首次測量。采用二等或一等水準(zhǔn)測量進(jìn)行觀測，視距長度要小于相應(yīng)等級，嚴(yán)格保證視距差在規(guī)定范圍內(nèi)。 基準(zhǔn)點間應(yīng)構(gòu)成閉合環(huán)，并具備一定數(shù)量的多余觀測值。,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,19,各周期觀測,隨著施工進(jìn)度的進(jìn)行，每隔一定的時間觀測一次沉降觀測點的沉降情況。從基

11、礎(chǔ)開始初次觀測，每增加一層或設(shè)定層數(shù)觀測一次，直至竣工。竣工后運營期間也要每隔三個月、半年、一年進(jìn)行觀測，直至穩(wěn)定。當(dāng)遇有暴雨、地震等特殊情況后，應(yīng)對建筑物增加觀測次數(shù)。各周期觀測綱要應(yīng)盡量保持一致，固定人員、固定儀器、固定時間、固定路線。觀測點要與基準(zhǔn)點之間構(gòu)成閉合、附合路線，盡量避免支線觀測。觀測中會有各種情況發(fā)生，應(yīng)在觀測的同時記錄，比如施工進(jìn)度、天氣情況、氣象條件等，以便后續(xù)分析使用。,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,20,沉降

12、觀測網(wǎng),第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,21,基準(zhǔn)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理,當(dāng)基準(zhǔn)網(wǎng)獨立觀測時，基準(zhǔn)網(wǎng)可以獨立平差計算。因首次觀測無基準(zhǔn)點穩(wěn)定性的先驗信息，所以，可以采用普通秩虧自由網(wǎng)平差，即應(yīng)采用全網(wǎng)的重心作為基準(zhǔn)，使各基準(zhǔn)點精度均勻，取得基準(zhǔn)點在重心高程基準(zhǔn)下的高程值，作為沉降觀測的依據(jù)。當(dāng)首次基準(zhǔn)網(wǎng)與觀測點網(wǎng)同時觀測并整體平差時，可以以基準(zhǔn)點為擬穩(wěn)點，觀測點為非擬穩(wěn)點進(jìn)行擬穩(wěn)自由網(wǎng)平差，即采用擬穩(wěn)重心為基準(zhǔn)，建立平差基準(zhǔn)和取得觀測點初始測量成果

13、。,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,22,各周期數(shù)據(jù)處理,各周期觀測后即時進(jìn)行數(shù)據(jù)平差計算。數(shù)據(jù)處理一般多采用固定點平差或擬穩(wěn)平差。當(dāng)確知基準(zhǔn)點穩(wěn)定時采用固定基準(zhǔn)平差，若不知基準(zhǔn)點先驗條件，可采用擬穩(wěn)平差。各周期的平差基準(zhǔn)要一致，這樣才能反映出正確的變形量。當(dāng)單位權(quán)中誤差和各點位中誤差在設(shè)計規(guī)定之內(nèi)時，本期觀測成果是合格的。否則就該檢查、分析原因，及時實施補測或重測。,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,23,沉降量的計算,,第2節(jié)　建筑物基

14、礎(chǔ)沉降監(jiān)測,24,沉降量報表,每周期沉降觀測后，應(yīng)及時進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，計算沉降信息，及時編制沉降量報表，提供給設(shè)計、施工、監(jiān)理、業(yè)主等。沉降觀測報表的格式視各地建筑質(zhì)量監(jiān)督部門要求而定，現(xiàn)還沒有統(tǒng)一的格式。,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,25,沉降過程曲線圖繪制,當(dāng)變形觀測進(jìn)行到一定周期，或是工程進(jìn)度到一定階段，就要依據(jù)前面所觀測和計算的結(jié)果，繪制點位沉降過程曲線。通過變形曲線可以直觀地了解變形過程和變形分布情況，也可以對變形發(fā)展

15、趨勢有個直觀的判斷。沉降過程曲線以時間為水平軸，以沉降量為縱軸。為了對比相關(guān)點位沉降量及其沉降速率，經(jīng)常將多個點位的沉降過程曲線繪制在同一圖中。,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,26,沉降過程曲線,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,27,報告的編寫,當(dāng)工程竣工后，應(yīng)及時對施工期間沉降觀測成果進(jìn)行階段總結(jié)?？偨Y(jié)報告應(yīng)包括：技術(shù)措施、觀測期限、觀測依據(jù)等，并對總的觀測結(jié)果進(jìn)行分析。沉降觀測階段（總結(jié)）報告應(yīng)包含的分析數(shù)據(jù)有：建筑物最大沉降點名

16、及其最大沉降量；建筑物最小沉降點名及其最小沉降量；建筑物所有觀測點的平均沉降量；近期該建筑物最大沉降速率、最小沉降速率以及平均沉降速率。沉降觀測階段（總結(jié)）報告中還應(yīng)包含沉降觀測點位布置圖、點位沉降過程線等，必要時還應(yīng)繪制等沉降曲線圖。,第2節(jié)　建筑物基礎(chǔ)沉降監(jiān)測,28,§3　建筑物傾斜監(jiān)測,變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理,第九章　工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測,29,定義,測定工業(yè)與民用建筑物傾斜度隨時間變化的工作，稱為傾斜觀測。高層或高

17、聳建筑物，如電視塔、水塔、煙囪、高層建筑物等，由于基礎(chǔ)不均勻沉降或受風(fēng)力等影響，其垂直軸線會發(fā)生傾斜。當(dāng)傾斜達(dá)到一定程度時會影響建筑物的安全，因此必須對其進(jìn)行傾斜觀測或不均勻沉降觀測。,第3節(jié)　建筑物傾斜監(jiān)測,30,,傾斜度示意,第3節(jié)　建筑物傾斜監(jiān)測,31,縱橫距投影法,在圓形建筑物的兩個相互垂直的方向上安置經(jīng)緯儀或全站儀；測站距離圓形建筑物的距離應(yīng)大于其高度的1.5倍；在圓形建筑物的底部橫放兩把尺子，使兩尺相互垂直，且分別垂直

18、于圓形建筑物中心與兩測站的連線。經(jīng)緯儀分別照準(zhǔn)建筑物的頂部、底部的邊緣，向下投影。,第3節(jié)　建筑物傾斜監(jiān)測,32,縱橫距投影法傾斜觀測,第3節(jié)　建筑物傾斜監(jiān)測,33,,,縱橫距投影法傾斜計算,第3節(jié)　建筑物傾斜監(jiān)測,34,前方交會法,當(dāng)測定偏距e的精度要求較高時，可以采用角度前方交會法。首先在圓形建筑物周圍標(biāo)定A、B、C三點，觀測其轉(zhuǎn)角和邊長，則可求得其在資用坐標(biāo)系中的坐標(biāo)；然后分別設(shè)站于A、B、C三點，觀測圓形建筑物頂部兩側(cè)切線

19、與基線的夾角，并取其平均值；以同樣的方法觀測圓形建筑物底部；按角度前方交會定點的原理，即可求得圓形建筑物頂部圓心O′和底部圓心O的坐標(biāo)。,第3節(jié)　建筑物傾斜監(jiān)測,35,,前方交會法傾斜觀測計算,第3節(jié)　建筑物傾斜監(jiān)測,36,任意點置鏡方向交會法,對非圓形建筑物，如高層建筑物的樓體進(jìn)行傾斜觀測，過去一般用基礎(chǔ)不均勻沉降來推算。 當(dāng)建筑物屬于非鋼體變形時，這一方法就失去了作用。 由于建筑物在施工階段其樓體上變形點無法置鏡，因此，只能用

20、方向交會的方法來交會該點的位置，以此來分析該點的傾斜值（變形值）。 施工期間建筑場地有各種施工機(jī)械、設(shè)備、堆放的各種建筑材料，以及作業(yè)人員流動頻繁等因素，使變形監(jiān)測基準(zhǔn)點位或被破壞，致使觀測時不能用正常的前方交會方法交會變形點的位置。 本方法后視任意兩點交會變形點，并將這種交會法轉(zhuǎn)化為兩方向前方交會算法。,第3節(jié)　建筑物傾斜監(jiān)測,37,任意點置鏡方向交會法傾斜觀測,第3節(jié)　建筑物傾斜監(jiān)測,38,任意點置鏡角度轉(zhuǎn)換關(guān)系,第3節(jié)　建筑物

21、傾斜監(jiān)測,39,激光垂準(zhǔn)法,利用激光垂準(zhǔn)儀，測定建筑物底部和頂部距離垂準(zhǔn)激光束的距離差，從而計算建筑物某軸線（某一面）的傾斜度。這種方法受施工干擾較大，在施工現(xiàn)場較難使用。,第3節(jié)　建筑物傾斜監(jiān)測,40,激光垂準(zhǔn)傾斜觀測,第3節(jié)　建筑物傾斜監(jiān)測,41,§4　工程實例,變形監(jiān)測與數(shù)據(jù)處理,第九章　工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測,42,儀器及精度設(shè)計,依據(jù)設(shè)計要求，為能反映出1mm的沉降量，采用S1級精密水準(zhǔn)儀和銦鋼尺，按二等水準(zhǔn)測量

22、的規(guī)程進(jìn)行沉降觀測；視距長度小于30m，三絲最小讀數(shù)不限，正確讀數(shù)至0.1mm，估讀至0.01 mm，單位權(quán)（一測站）中誤差不超過0.5mm，點位高程中誤差不超過1.0mm。,第4節(jié)　工程實例,43,觀測周期設(shè)計,建筑物施工至±0以上時進(jìn)行初始觀測；以后每施工完一層觀測1次；封頂觀測1次；封頂1個月后觀測1次；建筑物竣工時觀測1次；以后第1個月后觀測1次、第3個月后觀測1次、第6個月后觀測1次、第9個月后觀測1次、第12個月

23、后觀測1次。預(yù)計共觀測15次，若施工期間沉降速率過大或竣工后沉降仍未趨于穩(wěn)定，則按甲方要求適當(dāng)增加觀測次數(shù)。,第4節(jié)　工程實例,44,提供資料要求,在沉降監(jiān)測過程中，施測方在每次觀測時將上次觀測的成果資料提交給業(yè)主方，若發(fā)現(xiàn)沉降量或沉降速度過大，則及時報告業(yè)主。建筑物峻工時，施測方向業(yè)主提交沉降監(jiān)測階段報告。建筑物沉降監(jiān)測工作全部完成后，及時提交沉降監(jiān)測總結(jié)報告，包括下列成果：沉降觀測成果表；沉降觀測點平面布置圖；沉降觀測分析報告

24、；點位沉降過程曲線圖。,第4節(jié)　工程實例,45,沉降觀測點位設(shè)計,沉降觀測布點,參照建筑物設(shè)計總平面圖、建筑設(shè)計圖及其沉降觀測規(guī)范，在建筑物主要軸線布設(shè)8個沉降觀測點，在其周圍布設(shè)4個沉降觀測基準(zhǔn)點，其中直接用于觀測的基準(zhǔn)點2個。,第4節(jié)　工程實例,46,沉降觀測實施,首先對基準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行了觀測，利用普通秩虧平差獲得了基準(zhǔn)點在其重心坐標(biāo)系下的高程基準(zhǔn)，作為后續(xù)觀測的依據(jù)。按技術(shù)設(shè)計要求及其施工進(jìn)度實施每周期觀測。利用經(jīng)典平差方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處