毕业设计（论文）-晋城市兰花小区沉降监测设计.docx

本 科 毕 业 设 计 (论 文)晋城市兰花小区沉降监测设计The Design Of Settlement Monitoring Of Lanhua Community In Jincheng City学 院： 测绘工程学院 专业班级： 测绘工程 测绘122 学生姓名： 学 号： 指导教师： 2016年6月淮海工学院本科生毕业设计（论文）诚信承诺书 1.本人郑重地承诺所呈交的毕业设计（论文），是在指导教师的指导下严格按照学校和学院有关规定完成的。2.本人在毕业设计（论文）中引用他人的观点和参考资料均加以注释和说明。3.本人承诺在毕业设计（论文）选题和研究过程中没有抄袭他人研究成果和伪造相关数据等行为。4.在毕业设计（论文）中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。 毕业设计（论文）作者签名： 年 月 日毕业设计（论文）中文摘要晋城市兰花小区沉降监测设计摘 要：在当今社会，人们的生活水平越来越高，使得建筑物的安全问题成为人们关注的焦点，尤其是高层建筑物的出现让沉降监测成为一种必要的内容。本设计是研究晋城市兰花小区的沉降监测，综合考虑该小区现场实际情况、具体要求和国家测量规范，布设统一的监测控制网，对该小区的沉降作出合理的监测设计。本设计主要研究了小区建筑物沉降监测特点、技术应用领域、监测内容及分类；然后探讨了建筑物的沉降观测方案设计及精度分析，从中得到一些规律，以便能够对房屋作出预防，避免房屋出现不均匀沉降，为小区的安全问题提供保障，并且提出合理的建议，为今后类似工程建设提供参考依据。关键词：沉降监测；监测网；数据处理；精度估算毕业设计（论文）外文摘要The Design Of Settlement Monitoring Of Lanhua CommunityIn Jincheng CityAbstract：In society, There are getting higher and higher of peoples living standards, so that the safety of buildings has become the focus of attention. So that the settlement of monitoring has become a necessary content, especially the emergence of high-rise buildings.The paper is study subsidence monitoring of lanhua area in Jincheng, according to the cell site actual situation, specific requirements and national standardized measurement, unified arrangement of monitoring control network, in the area of the settlement made reasonable monitoring design. In this paper, we mainly study the residential building settlement monitoring features, technology applications, monitoring content and classification. Then it discusses the building settlement observation scheme design, data processing and precision analysis. The obtained some rules.In order to prevent the housing, to avoid the uneven settlement of housing, to provide protection for the security of community and put forward reasonable suggestions, for future construction of similar projects for reference.Keywords: Settlement monitoring；Monitoring network；Data processing；Accuracy estimation目 录1 绪论11.1 研究目的及意义11.2 研究内容12 工程概述22.1 任务来源22.2 地理概况22.3 气候类型22.4 经济概况22.5 测区概况23 监测技术依据34 监测目的要求及方案34.1 监测目的34.2 监测要求44.3 监测方案45 沉降监测网的布设55.1 水准基点的构造与埋设55.2 水准基点的布设原则65.3 沉降监测点的种类75.4 沉降监测点的布设原则76 沉降监测网的优化设计106.1 监测网方案设计106.2 监测网精度估算156.3 监测网方案比较157 监测技术设计167.1 监测仪器设备167.2 监测时间177.3 监测技术要求177.4 监测方法188 沉降监测数据处理208.1 沉降量计算分析218.2 监测精度的确定228.3 基准点稳定性分析238.4 工作基点稳定性分析258.5 监测网的可靠性及灵敏度指标计算259 沉降监测报警制度及注意事项269.1 监测报警制度269.2 注意事项2710 成果提交2711 工作组织安排及经费预算2811.1 人员组织安排2811.2 工作进度安排2811.3 经费预算28结 论30致 谢31参 考 文 献32第 34 页 共 32 页淮海工学院二一六届本科毕业设计（论文）1 绪论1.1 研究目的及意义在当今社会，人们的生活水平越来越高，使得建筑物的安全问题成为人们关注的焦点，尤其是高层房屋的出现让沉降监测成为一种必要的内容。一般高层的房屋在施工过程中，由于所建房屋地基下的地质分布不匀称、土质的差别，再加上房屋自身的荷重以及外部荷载，都会使房屋发生变形，而且一旦房屋的变形超过了规范的规定，就会影响到房屋的正常使用，严重时还会危及到房屋的安全，给社会和人类生活带来很大的经济损失及其他不必要的影响。为了满足人们对于房屋安全的要求，需要对房屋进行全面的长周期的监测，以便获得房屋变化的第一手资料，确保房屋能够安全的施工及运营。在上述的过程中，重点是要分析出产生变形的原因，为以后类似的项目提供一些参考。另外，还需要对房屋进行周期性的监测，来观察建筑物的变形程度及其随时间的发展情况，以便及时采取正确的预防和加固措施。一般来说，高层房屋的监测应该从基础施工就开始，一直到房屋的变形趋于稳定为止。1.2 研究内容对于建筑物，主要是要进行沉降监测。根据以往的类似项目和工程，进行建筑物沉降监测一般都采用精密水准测量。本次毕业设计的题目是晋城市兰花小区沉降监测，其内容是按照“研究的目的意义-工程概述-设计依据-点位布设-沉降监测网布设-监测技术设计-精度分析-数据处理及预警值-工作组织及经费预算”这个步骤来设计的。其中最核心的部分就是沉降监测网的布设和精度分析，通过分析比较选出合适的沉降监测网，通过理论计算得出稳定点。在课题中，先是研究了该小区建筑物沉降监测特点、技术应用、监测内容及分类；然后对该小区设计了两套沉降监测方案，对比其精度并进行数据处理；最后根据处理之后得出的结果提出一些重要依据，以确保能够更好的预防房屋的安全问题，而且能够根据此设计提出一些合理有用的建议，为今后类似的工程建设和建筑物沉降提供一些参考和依据。沉降监测成为建筑物施工和运营过程中不可缺少的一部分，它可以为建筑物的安全提供有力的保障。沉降监测是一项复杂并且持续时间很长的工作，贯穿整个工程，其中涉及的问题比较多，首先要考虑的问题就是各种点位的布设，因为点位的移动会影响监测的精度，因此要对布设的点位进行稳定性分析；其次在施工过程中也要一直进行监测；在竣工之后还需要进行周期性的监测，直至稳定为止。2 工程概述2.1 任务来源受山西兰花煤炭实业集团有限公司的邀请，由于阳城县兰花小区的沉降监测任务急需进行，因此晋城市测绘研究院有限公司承担了此次的监测项目。2.2 地理概况晋城市位于山西省东南部，地理坐标约为东经 112.85度，北纬35.49度，南北长15.4千米，东西宽17.5千米，东枕太行，南临中原，西望黄河，北通幽燕，区位适中。周边与泽州县的7个乡镇接壤。晋城市交通便利，是山西通往中原的重要门户。侯马到月山的铁路纵贯晋城，双轨电气化的太原到焦作铁路贯穿南北，各种高速与国道省道交织成网，使得晋城市的交通十分发达。晋城市地处晋城盆地（泽州盆地）的中南部，东濒丹河水，西临依侯山，丹河与沁河萦绕其左右。从地貌轮廓看，地势较为平坦，地貌以平川与丘陵为主，呈平川、丘陵与河谷的混合地貌。地势起伏不大，略呈西北高而东南低之势，境内海拔最高1058米，最低680米，平均海拔800米。2.3 气候类型晋城市城区位于太行山南端，属大陆性季风气候，四季分明，冬短夏长，春略长于秋；气候温和适中，雨热同季，大陆性季风强盛持久，海洋性季风的作用相对较弱；春季干燥多风，十年九春旱；夏季炎热多雨，热雨不均；秋季温和凉爽，阴雨稍多；冬季较冷，雨雪较少。灾害性天气有干旱、洪涝、霜冻、冰雹和大风。2.4 经济概况晋城市的经济来源主要是农业和煤炭工业。最近几年，晋城农业生产形势良好，工业经济低位运行，固定资产投资稳中放缓，消费市场稳定发展，外贸进出口总额同比下降，财政收入增长乏力，价格水平处于低位，金融行业运行平稳，居民收入稳定增长。总之，晋城的经济发展是稳中有升的。2.5 测区概况晋城市兰花小区隶属于阳城县，位于滨河东路东南侧，阳城县第一中学校东北侧，整个测区较狭长，每栋建筑物有18层，高56m，框架结构和钢结构，属于中高层居民小区。测区四周被公路所包围，交通十分便利，综合考虑测区周边的因素，觉得很适合进行此次沉降监测工作。测区地理位置已在图上标出，如下图2-1所示：图2-1 测区地理位置3 监测技术依据本次监测设计主要技术依据： （1）国家一、二等水准测量规范（GBT12897-2006）；（2）建筑变形测量规范（JGJ/T 8-2007）；（3）工程测量规范（GB50026-2007）；（4）建筑物沉降观测方法（DGJ32/J18-2006）；（5）建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）。4 监测目的要求及方案4.1 监测目的在当今社会，人们的生活水平越来越高，使得建筑物的安全问题成为人们关注的焦点，尤其是高层房屋的出现让沉降监测成为一种必要的内容。一般高层的房屋在施工过程中，由于所建房屋地基下的地质分布不匀称、土质的差别，再加上房屋自身的荷重以及外部荷载，都会使房屋发生变形，而且一旦房屋的变形超过了规范的规定，就会给社会和人类生活带来很大的经济损失及其他不必要的影响。为了确保建筑物能够安全平稳的修建，进行变形监测工作是很有必要的。建筑物变形监测是通过对安置在建筑物上可能发生变形且几率很大的点进行一定规律的重复观测，然后将测量得到的数据进行处理，分析发生变形的原因，以方便于预防建筑物的安全问题。建筑物的沉降监测主要是为了确保建筑物在施工期间和竣工后的安全性，这样能够及时的了解建筑物的变化并对其进行预测，避免带来一些不必要的损失。一般的监测工作，需要满足以下几点要求： （1）通过测量获取主要的变形信息，以便及时掌握建筑物的稳定性； （2）及时对所获得的变形信息进行分析，方便于检验建筑物的设计与施工； （3）对建筑物的变形进行预告，为施工方提供必要的信息，做到事前控制，避免事故的发生。4.2 监测要求 本次监测从房屋开工建设开始直至竣工验收结束，按一定的周期对房屋进行变形监测，为房屋安全施工提供必要保证。监测过程应满足如下整体要求： （1）严格遵从合同中涉及的规范要求，保证监测工作的顺利进行； （2）进行监测工作前要事先通知施工方，在不影响施工进度的情况下，进行沉降观测； （3）确保仪器是在校检之后进行观测，点位埋设也要符合技术标准； （4）保证监测所获得的数据是准确和真实的。4.3 监测方案一般地，沉降监测方案制定的主要内容有： （1）技术设计书。讲述测量所需要参照的规范及其相应规定；以及合同的主要条款及双方职责等。 （2）介绍有关于建筑物的自然条件。主要是为了表明各部分观测的重要性及对可能出现的问题的解释。 （3）观测的原则方案。包括监测工作的重要性、目的、要求等。 （4）水准基点、工作基点及监测点的布置方案。包括监测系统布置图和测量精度要求。 （5）测量所需的必要精度依据。对主要监测方法的精度评定，并且讲明观测中的注意事项。 （6）测量的方法及仪器的选取。包括仪器的种类、数量、精度等。（对于特殊仪器应给出加工图、施工图，以及观测规程） （7）成果的整理方法及其他要求。成果的整理一般按照国家规范的要求执行，另外，对于规范中没有明确规定的内容，需要进行详细说明。 （8）观测进度计划表。主要说明观测所需要的时间及对该项目的进度安排。 （9）观测人员的编制及预算。5 沉降监测网的布设水准基点和工作基点可以构成首级监测控制网，然后通过工作基点或转点对沉降监测点进行观测。根据以往的实例，一般要在高层建筑物周围布设三个基点，并且与建筑物相距50m-100m。下面介绍了点位的类型和布设原则。5.1 水准基点的构造与埋设根据工程的实际需要与条件，水准基点可以采用以下几种标志： （1） 地面岩石标：适用于地面土层覆盖很浅的地方，也可直接埋设在露头的岩石上。如图5-1所示。图5-1 地面岩石标 （2）深埋钢管标。用于覆盖层很厚的平坦地区，用钻孔穿过土层和风化岩层，达到基岩时埋设钢管标志。如图5-2所示。图5-2 深埋钢管标（3）井式混凝土标。主要用于土层较厚的地方，为了防止雨水灌进井内，规定井台应高出地面0.2m。如图5-3所示。图5-3 下水井式混凝土标5.2 水准基点的布设原则水准基点的布设一般要满足下面三点要求：（1）要满足一定的观测精度。布设的水准基点与观测点要距离适中，相距太远会影响观测精度，规范要求一般应在100m范围内。（2）要具备检核条件。为了确保所测水准基点高程的正确性，水准基点最少应该布设三个，方便相互检核。对高层房屋或占地面积较大的房屋，需要根据实际情况增加加密水准点的个数。（3）要有足够的稳定性。水准基点的布设不能受到侧区的沉降影响，规范中规定冰冻地区的水准基点应布设在霜冻线以下0.5m处。根据国家规定的建筑变形测量规范中的要求，本次设计决定在小区周围的公路上安置3个水准基点，这3个水准基点既不受测区的影响，也不会给交通带来不便。具体的位置如下图5-4所示：图5-4 水准基点位置图5.3 沉降监测点的种类根据建筑物的结构类型以及施工时确定沉降监测点标记的材料，通常监测点的埋设有以下两种方法。（一）钢筋观测点将一小段200mm左右的钢筋制成U形，并将其插入离地面0.4m的墙孔内，使其一端朝上，然后用水泥砂浆将墙孔填实并将墙面抹的平滑。如图5-5所示. 图5-5 钢筋观测点（二）角钢或圆钢头监测点标志与埋设如图5-6所示。将30mm30mm5mm的角钢锯为160180mm的每节长，离地面300500mm的墙上钻深为120140mm的孔。角钢插入孔，并与墙壁成60角，凸出墙面约40mm，顶端向上。角的顶端的毛刺应打磨，埋在水泥砂浆墙里，填充墙要光滑。图5-6 角钢监测点5.4 沉降监测点的布设原则 沉降点的布设时应遵循以下原则： （1）为了能够反映建（构）筑物变形特征和变形明显的部位，沉降观测点应当埋设在稳固、明显的地方，既不影响建（构）筑物的美观和使用，且点位应避开障碍物，便于观测和长期保存；（2）观测点的布置要考虑到方便、安全等因素。在某些测点读数遇到困难或有不利于读数的因素时，产生的数据可能不太精确，对于测量区域比较危险的，要充分考虑测量仪器的安全，合理的选择适当的监测方案；（3）监测点应该安放在能长时间保存的地点，同时规定观测点与建筑物要紧紧地结合在一起，并要考虑到在建筑主体完工后，也能顺利进行监测的地方；因此，对建筑物的变形量可以通过观测点的变形量来表示。在沉降监测中，监测点的位置应当按照以下要求进行选取：（1）参照设计图纸进行布设；（2）布置在变形明显而又有代表性的部位； （3）布设的点位要稳固可靠、便于保存，不影响使用和美观； （4）布设在建筑物的四角及极大转角处；（5）布设在高低层建筑、纵横墙交接处的两侧； （6）另外在建筑物沉降缝两侧，特别是基础埋深相差悬殊处进行埋设。 本次兰花小区沉降监测设计的沉降观测点是按照国家规定的建筑变形测量规范中的要求，并结合测区周围的情况，由兰花小区的施工单位埋设，在每幢建筑物的墙面上埋设沉降观测点标志。由于此小区的房屋建设样式不一，布局也没规律，所以在布设监测点时有些麻烦。经过统计，在该小区共埋设了116个钢筋监测点。单个监测点如图5-5所示，整体布设如图5-6所示： 图5-5监测点示意图图5-6 沉降监测点位置图局部沉降监测点如下图5-7所示： 图5-7 沉降监测点位置图（局部）6 沉降监测网的优化设计在沉降监测中，水准基点和工作基点可以构成沉降监测网。水准基点是测定工作点和变形点的依据。而工作基点是基准点与变形观测点之间起联系作用的点。在满足测量规范的情况下，综合考虑兰花小区及周边各种因素，决定采用二等水准测量来完成此次小区沉降监测任务。6.1 监测网方案设计6.1.1 网布设原则 沉降监测一般采用测区附近的国家二等水准点作为基准点引测，如果测区附近没有，可以自行假设高程进行水准点的埋设。另外，起始水准点的位置要稳定，要满足精度的要求。6.1.2 规范要求为了提高沉降监测的效率和精度，在进行水准测量时，应尽可能的保证每次测量的人员、仪器设备、水准路线一致水准测量的主要技术要求见下表6-1和表6-2。表6-1 水准路线的视线长度、前后视距差和视线高度要求等级视线长度前后视距差前后视距差累积视线高度测站两次观测的高差较差一级300.71.00.50.4二级502.03.00.30.7表6-2垂直位移监测网技术要求（mm）等级相邻基准点高差中误差每站高程中误差返较差及附和环或环线闭合差单程双测站所测高差较差检测已测段高差较差一级0.30.070.150.200.45二级0.50.150.300.701.50注：表中n为测站数。6.1.3 网形布设根据水准基点和工作基点可以进行网形布设，具体的方法就是在小区周围建立闭合水准路线。综合考虑到规范和兰花小区周围的情况，决定在兰花小区周围布设3个基准点（BM1-BM3）,3个工作基点（GJ1-GJ3）,将基准点和工作基点进行联测。综合考虑该测区的情况，决定根据国家二等水准测量的技术要求进行监测。在两种方案中，3个基准点和3个工作基点都布设在公路上，安置在较稳定的地方，不会受到小区沉降的影响，由于测区较大，需要加密点。另外，各点之间通视条件良好，有利于测量的顺利进行。沉降监测网的布设如下：方案一：水准路线为：BM1-GJ1-BM2-GJ2-BM3-GJ3-BM1；方案二：水准路线为：BM1-GJ1-BM2-GJ2-BM3-GJ3-BM1和GJ1-BM2-GJ2-BM3-GJ1。 具体路线图如图6-1、图6-2所示：图6-1 沉降监测网方案一图6-2 沉降监测网方案二6.2 监测网精度估算在水准测量中，二等水准测量的高差较差限差要求应符合下表6-3的规定。表6-3 高差较差限差要求等级测段、区段、路线往返测高差不符值 （mm）附合路线闭合差（mm）环闭合差（mm）检测已测测段高差之差（mm）二等注：K测段、区段或路线长度；L附合路线长度（Km）；F环线长度；R检测测段长度。从参考依据中可以知道，水准网的进度估算公式如下所示： （6-1）式中： 表示水准路线每公里的偶然中误差； 表示水准路线每公里的系统中误差； L表示水准路线的长度，以km为单位。本次兰花小区小区沉降监测采用二等水准测量，依据规范可知：，。6.3 监测网方案比较利用科傻软件对自己所设计的两个网进行平差。首先，根据网的布设和观测方案自己编写OB1文件，接着利用科傻软件将OB1文件生成高程网初始观测值文件IN1，最后进行高程网平差，得出两方案相对应的平差估算结果，如下表6-4、6-5所示：表6-4 方案一平差估算成果表点号点名高程(m)精度(mm)1BM15.000002BM24.975303BM34.790604GJ14.85430.465GJ24.73550.486GJ34.72370.49表6-5 方案二平差估算成果表点号点名高程（m）精度（mm）1BM15.000002BM24.975303BM34.790604GJ14.85360.435GJ24.73510.476GJ34.72130.48通过两方案平差估算成果表，可以看出：方案一的GJ1点的高程中误差为0.46mm，GJ2点的高程中误差为0.48mm，GJ3点的高程中误差为0.49mm；方案二的GJ1点的高程中误差为0.43mm，GJ2点的高程中误差为0.47mm，GJ3点的高程中误差为0.48mm。这些点的精度都在规范有求的1mm内，因此方案一和方案二都是可行的。将两方案的工作基点的精度进行对比分析，可以发现，方案二更加符合实际的要求，因此最终选择方案二作为本次小区沉降监测设计的沉降监测网。7 监测技术设计7.1 监测仪器设备为了进一步了解兰花小区的沉降变化情况，对于仪器设备的选取是非常重要的，因此，在此次沉降监测设计中决定采用天宝DINI精密电子水准仪，并配合2m铟钢精密水准尺进行测量。在进行观测之前，首先要对仪器设备进行校验，使仪器误差要满足规定要求；在施测过程中，工作人员要利用不变的仪器和设备,选用统一的观测线路和观测方式，严格遵循“五定”原则；需要准确的利用仪器设备并按照规范规定的观测程序进行观测；另外，还需要避开外界环境的影响，以此来提高测量精度。7.2 监测时间建筑物的沉降监测是一项复杂且周期长的工作，从点位布设开始，施工过程到竣工，再到稳定为止，一直都要进行沉降观测。在施工过程中，随着房屋的修建，地基土层会被逐渐的压缩，导致基础沉降量也在逐渐增加。在沉降观测中，获得的第一手资料数据必须是准确的，否则后面得到的数据就会不完整，进而影响整个监测过程。另外，周期性的进行观测也是非常有必要的。从建筑物开始基础建设时，应根据实际情况确定沉降观测的时间间隔，从而得出最优的能反映沉降速率和负载关系的规律。兰花小区属于民用建筑，应当每施工完毕一层，进行一次监测，房屋完工后交付使用前再监测一次。如果是楼层荷载较大的建筑物，应在每加一次荷载前后各监测一次。本次建筑物沉降监测设计综合考虑了工程进度要求及沉降监测规范的规定，决定起始每四层观测一次，当建筑物的荷载超过一半时每两层观测一次，建筑物封顶至竣工期间每月一次，然后三个月一次，一直到稳定（注：观测期间可根据沉降情况适当调整观测的时间间隔）。这里所说的稳定是指当沉降速度小于0.01-0.04mm/d，可认为已趋于稳定，具体取值宜根据各地区地基土的压缩性确定。7.3 监测技术要求对建筑物进行沉降监测之前，应当妥善安放基准点、工作基点和沉降监测点，尽量减小地面沉降对点位的影响。沉降监测工作就是根据水准网原有的基准标高确定其它各个监测点的高程，每隔一段时间进行精密水准测量，将得到外业数据进行精度分析和平差处理，就可以得出水准基点和沉降监测点的高程存在的偶然值。外业测量的监测资料应妥善保管，每次外业工作后应立即进行内业处理，然后根据布设在房屋上的沉降监测点所反映出的情况和规律，将监测资料、结果与图表，按工程项目创建技术档案，存档保管。沉降监测通常采用二等水准测量，前后视距应在50m范围内，具体测量规定见表7-1，水准测量外业限差见表7-2。表7-1 二等精密水准测量规定等级视线长度/m前后视距差/m视线高度/m仪器类型视距视线长20视线长20二等DS05601.00.50.3DS150表7-2 二等精密水准测量外业限差 等级 检测已测测段高差的差 路线测段往返测高差不符值 附和路线 闭合差 环线 闭合差二级6444 本次设计根据该工程项目的实际情况和规范要求，水准基点和沉降观测点都应根据二等水准的技术要求来进行，以满足观测的要求。二等沉降观测技术要求如下表7-3：等级视线长度/m前后视距差/m任一测站上前后视距差累积/m视线高度 (下丝读数)/m数字水准仪重复测量次数光学数字光学数字光学数字光学数字二等503且501.01.53.06.00.32.80且0.552次表7-3 各测站观测的限差表7-4 水准测量观测限差（mm）等级基辅分划读数差基辅分划高差之差相邻基准点高差中误差测站高差 中误差往返较差、附和或环线闭合差检测已测高差较差特级0.30.40.30.070.150.2一级0.30.40.60.130.30.5二级0.40.61.00.300.60.8三级2.03.02.00.701.42.07.4 监测方法7.4.1 二等水准测量外业观测程序二等水准测量规范对观测程序的要求，往测时奇数站是后前前后的观测顺序、偶数站为前后后前的观测顺序，反测时顺序与上相反，前后尺需对换。在每测段中，往测和反测都应该是偶数，不然就应加入标尺零点差改正。 在二等水准测量中，每测站的具体操作方法如下所述： （1）先将仪器进行整平，使圆水准气泡居中； （2）扭动望远镜使其照准后面的水准尺，以满足接近满足气泡图像的两端，在两端的分离气泡不得大于2mm，其次是上下瞄准线基本分区的视线读数。可以由测微轮直接读得视距的第四位； （3）扭动望远镜使其照准前面的水准尺，保证水准气泡居中，然后精确瞄准基本分化，并分别读取标尺基本分化和测微轮上的数字。然后利用上、下丝读取的数字获得距离；（4） 通过望远镜微动螺旋扭旋，瞄准前视尺的分划，水泡居中，分别读取辅助分划和测微轮上的数字； （5）扭转望远镜使其照准后视水准尺上的辅助分划，使水准气泡居中，读取辅助分划和测微器读数。这样就完成了一测站上的所有操作和观测过程，记录表格如表7-5：表7-5 精密水准测量手簿名称： 观测者： 记录者：日期： 天气： 仪器：测站编号下丝下丝方向及尺号标尺读数基K辅或基辅高差中数备注上丝上丝后距前距基本分划辅助分划视距差 d1ae后chnbf前dgmij后前okl高差计算：ncKhmdKgonmK为基辅分划常数差视距计算：后视距iab前视距jef视距差kij累计差lk前站(l)补偿式自动安平水准仪（包括电子水准仪）操作顺序为后-后-前-前，同时由于没有符合水准器，所以不需要进行与其有关的操作。在测量这个行业中，每一测站上进行观测前都要先对中整平，调动微动螺旋使圆水准器的气泡居中，完成上面所讲的操作就可以进行读数。电子水准仪由于利用条纹码观测，故读数时既无锲形丝卡整分划，也无基辅读数检核问题，只需采用变动仪器高法按以上步骤进行即可。7.4.2 注意事项 （1）首先要对所使用的仪器设备进行检验，其次在使用的过程中也要做定期的检查，避免出现错误，影响观测数据的准确性；（2）选择适用的仪器，尽量避开天气、太阳光等外界因素的影响，确保观测时成像清晰；（3）仪器安置要稳定，不能受到振动的影响；（4）记录数据的同时也要记录其他异常的情况，之后要及时的对数据进行处理，确保数据准确可靠；（5）多次观测求平均值，以平均值来作为监测项目的初始值；（6）当遇到下列情况时，不宜进行观测：a.日出前和日落后的30分钟内;b.太阳中天前后各约1小时内;c.仪器中看到标尺分划线的影像跳动而难于照准时;d.气温突变时;e.风力过大使架仪器和立标尺不能稳定时。7.4.3 测站上的计算与检核在二等水准测量中，根据测量规范的要求，闭合路径或符合高差闭合差不得超过相应规定路线的要求，如表7-6所示：表7-6 二等水准测量观测要求等级m站（mm)往返测极限误差（mm)视线特性测站高差不符值（mm)视距长（m)距离地面高度（m)距离不等差主辅尺两次仪器高测站上（m)线路分段（m)20.135n25300.50.510.4-8 沉降监测数据处理主要的数据资料都是在沉降观测过程中收集，确保能够方便地对沉降情况进行分析与处理。在沉降观测结束之后，就要计算一系列关于沉降的数据。包括各个测点的高程、沉降量和累积沉降量、沉降速率等。然后在以水准基点为基准，计算出各个监测点的标高。计算方法如下：（1） 沉降量是指两次高程之差，而累积沉降量是指累积高程差；（2）本次观测点的沉降量减去前次观测点的沉降量即为沉降差值；（3）本次沉降量与两次沉降观测时间间隔之比即为沉降速率。8.1 沉降量计算分析8.1.1 沉降量计算所谓的沉降量，其含义就是指在一定的观测周期内，准确记载该沉降点与水准点之间的高差，然后计算该沉降点的高程，接着再将不同时段的沉降点高程进行比较，最后计算出该沉降点在此周期内产生的沉降量，计算方法如下： （8-1）上式中，a表示沉降点点号；q表示观测期数。在沉降监测中，监测点在每个周期内的沉降量和累积沉降量地计算方法如下所述：（1）对沉降监测点在每个周期内的沉降量进行计算：沉降监测点的沉降量=该周期内所测得的监测点高程-上周期内所测得的监测点高程；（2）对沉降监测点的累积沉降量进行计算：监测点累计沉降量=该期沉降监测点的沉降量+上期沉降监测点的累计沉降量；（3）在观测期间，对沉降监测点需要进行至少6次以上的监测，根据下面的公式可以计算各监测点点的沉降速率： （8-2）上式中，a表示沉降点点号，分别表示了a点在q+1期和q期的沉降量，表示两次观测之间的时间间隔。8.1.2 沉降量分析对于沉降量的分析，参考资料和规范，得出了以下几条原则：（1）如果某个监测点在沉降周期内发生的变化量小于沉降观测中误差的2倍，则可以认为该监测点没有发生沉降；（2）如果监测点的沉降速率低于0.01mm每天，则也可以认为该监测点已经接近平稳；（3）如果相邻两监测点的两次沉降观测数据都非常小，没有超出误差范围，但是观测数据有变化，且变化趋势很明显，因此也能够说明该监测点发生了沉降。在实际过程中，根据以上三条原则，对沉降结果进行分析，可以为建筑物的安全建设提供保障。8.1.3 累积沉降量曲线图绘制在绘制累积沉降量的曲线图时，一般都是以观测时间为横轴，以累积沉降量为纵轴，如下图8-1示例所示：图8-1 点位变化曲线8.2 监测精度的确定观测的准确性通常受到观测目标的影响，对于建筑物的结构和基础如何确定，通常有以下几种方法：（1）根据工程测量规范，对高层建筑、工业建筑、重要性高的工程设施、巨大的地下工程、危险性较高的陡坡等变形较敏感的区域进行监测时，变形监测点的高程中误差应小于等于0.5mm，对于高度很高的建筑物、多层建筑物、大型桥梁等变形观测点的误差应小于等于1mm。（2）根据下面的公式可以确定高程观测精度： （8-3）上式中，表示容许变形值，t表示置信区间内最大误差与中误差的比例值，K表示安全系数。在进行估算时，通常k,t 的取值为：k=0.05，t=2。（3）在建筑变形测量规范中规定，对低、中、高建筑物的沉降观测中误差分别为0.5mm、1.0mm、2.0mm。参照上面的方法，再根据自己所设计的测区（兰花小区）的情况，最终得出高度高的建筑物沉降监测所获得的数据精度应为监测网中的最弱点高程中误差，且最弱点高程中误差要小于1mm。8.3 基准点稳定性分析对于基准点的稳定性分析通常都采用平均间隙法，因此本次设计也会采用平均间隙法进行整体检验。首利用秩亏自由网平差方式将两周期观测的数据进行平差，由平差改正数计算每一周期的单位权方差估值： （8-4)上式中，、分别代表不同两周期内观测单位权方差估值的自由度（多余观测数）；b、a分别表示不同的两期观测。通常情况下两周期的观测精度是一样的，但是由于种种原因存在观测误差，使得平差得不到完全一致的两周期方差估值，必要的时候需要进行两期测量精度相同的检。计算两期观测综合单位权中误差的公式如下： (8-5)上式中，代表两期自由度之和，即 (8-6)如果监测点在两观测周期之间没有发生位置移动，就根据b、a两周期观测的坐标或是高程进行平差后求得的坐标差 (8-7)则d的相应的权阵 (8-8)根据两周期的坐标或是高程差来计算另一方差估值 (8-9)假设如果原来的两周期间点位是稳定的，那么坐标差或者高程差所计算得到的方程估值和是独立的。利用F检验法，可以组成统计量 （8-10)以自由度为，的F分布变量，可用下式 (8-11)如果原假设两观测期间点位没有发生移动，则说明此统计量服从自由度分别为、的F分布。然后选用显著水平，通常采用0.05或是0.01，将算出的F与在F分布表上查出的分位值进行比较：（1）当时，则说明原假设成立，也就是认为基准点位没有发生移动，变形分析就要立即结束。（2）当时，则须拒绝上述的假设，点不稳定，产生了移动。上述方法是对网进行整体的检验分析，如果网已移动，就需要通过用间隙分块法来检验。对和做如下分解： , (8-12)式中，下标表示参考点，即代表动点坐标差向量，即表示动点组。下标表示其他被假设为不动点的坐标差向量，即表示不动点组。运用整体检验方式，使用组与组的点来构成两个观测值，从而获得大概的单位权方差。由于两组之间的差数是相关的，也就是。把分为稳定点影响和动点影响两个统计独立的部分，就可以分别检验组与组的稳定性。关键的问题是如何分开，作如下变换： (8-13)将上式加上一项（实际为零） (8-14)可以得到 (8-15)令 (8-16)则 (8-17) 在实际工作中，利用平均间隙法证明点位是否产生变动，把变动最大的点当为动点，即组只有一个点，然后顺次将网中各点轮流看成是动点进行计算。而后取MAX（)所对应的点为现实中存在的动点，排除动点后，而剩下点的稳定性由和构成的服从分布的统计量来确定。经检验，若分析就结束。否则就需要继续剔除存在的动点，继续进行检验，直到最初的假设不拒绝，最后剩下的都是稳定点。 根据以上可以得出结论，选择好基准点和工作点后需要进行检查，然后开始多次观测并对结果分析，选择一个或一组相对稳定的参考点作为监测基点。8.4 工作基点稳定性分析工作基点的稳定性可以通过与稳定的基准点联测结果来判定。设某一工作基点与稳定的基准点之间首期联测结果为,为精确测得并假设为母体的均值u,以后检测n次的结果为，以n期检测结果作为母体的字样，然后分别计算子样均值和子样标准差。设显著水平，由t分布表可查得，当时，=u的假设成立，即工作基点稳定；否则不稳定。8.5 监测网的可靠性及灵敏度指标计算8.5.1 可靠性指标计算在研究变形监测网的可靠性时，变形监测观测值中存在粗差，可靠性指标就是为了能够分析残存粗差对平差成果的影响而存在的。在可靠性指标中分成了内部可靠性和外部可靠性两种指标，计算方法如式8-18和式8-19。内部可靠性指标： （8-18)外部可靠性指标： （8-19）上式中：指非中心参数，它的取值（受显著水平）和（检验功效）有关, 常取2179(,) 或4113(,)；将式8-19和式8-20中的两个量进行比较分析可以发现：的值越大，则内部和外部的可靠性指标值随之变得越小，也就是可靠性变得越好，反之越小，可靠性越不好。因此，在进行网型局部可靠性评价的时候可以采用这种方法。由于值越大，粗差就越明显，因此我们也可以利用多余观测的平均值来作为可靠性度量指标，如式8-20所示： （8-20）综合考虑控制网的类型，要想对观测值能够进行更好的控制，多余观测分量应该满足式8-21的要求： ； （8-21）8.5.2 灵敏度指标计算灵敏度指标在变形监测中可以分析变形监测网的质量高低，它能够描述监测网中某一监测目标在某一方向上的形变大小。讨论监测网灵敏度时，经常假设相邻两期观测值采用的监测网网型和观测方法相同，并且选择同样的观测基准进行平差，最终得到各点在两期中的坐标差值，即变化量，以及相应的协因数阵，即有： （8-22）式中， 是第一期观测值的未知参数；是第一期的观测值的精度矩阵；是第一期观测值的未知参数；是第一期的观测值的精度矩阵。如果前后两期观测的方