建筑物的变形观测

1、建筑物的变形观测一 、 建 筑 物 的 沉 降 观 测建 筑 物 的 沉 降 观 测 是 根 据 水 准 点 测 定 建 筑 物 上 所 设 沉 降 点 的 高 程 随 时 间 变 化 的 工 作 。1 、 水 准 点 和 沉 降 观 测 点 的 布 设沉 降 观 测 是 根 据 水 准 点 进 行 的 。 为 了 保 证 水 准 点 高 程 的 正 确 性 和 便 于 相 互 检 核 ， 一 般不 得 少 于 三 个 水 准 点 。 埋 设 地 点 应 保 证 有 足 够 的 稳 定 性 ， 必 须 将 水 准 点 设 置 在 受 压 、 受 震的 范 围 以 外 。 冰 冻 地 区 水 准

2、 点 应 埋 设 在 冻 土 浓 度 线 以 下 0 . 5 m 。 为 了 提 高 观 测 精 度 ， 水 准 点和 观 测 点 不 能 相 距 太 远 ， 一 般 应 在 1 0 0 m 范 围 内 。进 行 变 形 观 测 的 建 筑 物 、 构 筑 物 上 应 埋 设 观 测 点 。 观 测 点 的 数 量 和 位 置 ， 应 能 全 面 反映 建 筑 物 、 构 筑 物 的 沉 降 情 况 。 一 般 观 测 点 是 均 匀 设 置 的 ， 但 在 荷 载 有 变 化 的 部 位 、 平 面形 状 改 变 处 、 沉 降 缝 的 两 侧 、 具 有 代 表 性 的 柱 子 基 础 上

3、 、 地 质 条 件 变 化 处 ， 应 设 置 足 够 的观 测 点 。 如9 - 4 5 所 示 。沉 降 观 测 点 可 用 圆 钢 或 鉚 钉 预 埋 在 基 础 上 ， 或 用 角 钢 埋 在 墙 或 柱 子 上 ， 如9 - 44 所示 。 如 在 墙 上 凿 取 1 0 0 1 6 0 毫 米 深 的 孔 眼 ， 插 入 圆 钢 后 用 1 ： 2 砂 浆 浇 筑 在 建 筑 物 上 。 2 、 沉 降 观 测 周 期 、 方 法 和 精 度 要 求（ 1 ） 沉 降 观 测 周 期沉 降 观 测 周 期 应 根 据 建 筑 物 （ 构 筑 物 ） 的 特 征 、 变 形 速 率

4、 、 观 测 精 度 和 工 程 地 质 条 件等 因 素 综 合 考 虑 并 根 据 沉 降 量 的 变 化 情 况 作 适 当 调 整 。例 如 ， 一 般 待 观 测 点 埋 设 稳 定 后 ， 即 可 进 行 第 一 次 观 测 。 在 建 筑 物 增 加 荷 重 前 后 ， 地面 荷 重 增 加 周 围 大 量 的 开 挖 土 方 等 情 况 ， 均 应 随 时 进 行 沉 降 观 测 。 工 程 竣 工 后 ， 一 般 每 月观 测 一 次 ， 如 沉 降 速 度 减 缓 ， 可 改 为 2 3 个 月 观 测 一 次 ， 直 至 沉 降 量 稳 定 时 ， 观 测 才 可 停止

5、。（ 2 ） 沉 降 观 测 方 法 和 精 度 要 求沉 降 观 测 是 根 据 水 准 点 定 期 进 行 水 准 测 量 ， 测 量 出 建 筑 物 上 观 测 点 的 高 程 ， 从 而 计 算其 沉 降 量 。 对 于 一 般 精 度 要 求 的 沉 降 观 测 ， 采 用 d s 水 准 仪 即 可 。 高 层 建 筑 物 或 大 型 建 筑3物 、 以 及 桥 梁 、 大 坝 的 沉 降 观 测 ， 通 常 采 用 d s 精 密 水 准 仪 ， 按 国 家 二 等 水 准 测 量 的 要 求1进 行 施 测 。 观 测 精 度 要 求 和 观 测 方 法 见9 - 5 - 1

6、。观 测 时 ， 为 提 高 精 度 ， 应 在 成 像 清 晰 、 稳 定 时 间 内 进 行 ； 视 线 长 应 小 于 5 0 m ； 前 、 后视 距 应 相 等 ； 并 且 每 次 观 测 应 采 用 固 定 的 观 测 路 线 ， 使 用 固 定 的 仪 器 和 固 定 的 观 测 人 员 进行 沉 降 测 量 。（ 3 ） 沉 降 观 测 的 成 果 整 理每 次 观 测 结 束 后 ， 应 检 查 记 录 中 的 数 据 和 计 算 是 否 准 确 ， 精 度 是 否 合 格 ， 然 后 把 观 则点 的 高 程 ， 列 入 成 果 表 中 ， 并 计 算 再 次 观 测 之

7、间 的 沉 降 量 和 累 计 量 ， 同 时 也 要 注 明 观 测 日期 和 荷 重 情 况 ， 如9 - 5 - 2 示 。为 了 更 清 楚 地 表 示 沉 降 、 荷 重 、 时 间 三 者 的 关 系 ， 还 要 画 出 各 观 测 点 的 沉 降 、 荷 重 、时 间 关 系 曲 线9 - 4 6 。二 、 建 筑 物 的 倾 斜 观 测倾 斜 观 测 是 建 筑 物 变 形 观 测 的 主 要 内 容 之 一 。 建 筑 物 主 体 倾 斜 观 测 ， 就 是 测 定 建 筑 物顶 部 相 对 于 底 部 或 各 层 间 的 水 平 位 移 量 ， 分 别 计 算 整 体 或

8、分 层 的 倾 斜 度 、 倾 斜 方 向 以 及 倾斜 速 率 。 对 具 有 刚 性 建 筑 物 的 整 体 倾 斜 ， 亦 可 通 过 测 量 顶 面 或 基 础 的 相 对 沉 降 间 接 确 定 。 根 据 建 筑 物 高 低 和 精 度 要 求 不 同 ， 倾 斜 观 测 可 采 用 一 般 性 投 点 法 、 倾 斜 仪 观 测 法 和 激 光 铅 垂 仪 法 等 。1 、 投 点 法所 谓 投 点 法 就 是 根 据 经 纬 仪 的 视 准 轴 绕 横 轴 旋 转 的 竖 直 面 原 理 将 高 层 建 筑 物 上 的 变形 点 （ 倾 斜 点 ） 投 影 到 低 点 （ 作

9、为 固 定 点 ） ， 从 而 求 得 偏 距 ， 确 定 其 倾 斜 度 。对 墙 体 相 互 垂 直 的 高 层 建 筑 ， 如9 - 4 7 所 示 m ， p 为 观 测 点 ， 经 纬 仪 安 置 在 大 于 建 筑物 高 度 1 . 5 2 倍 的 a 点 ， 照 准 高 层 m ， 用 盘 左 盘 右 分 中 法 定 出 低 点 n ， 在 另 一 侧 面 仪 器 安置 在 b 点 ， 由 点 p 同 法 定 q 点 。 经 过 一 段 时 间 后 ， 仪 器 安 置 在 a ， b 点 ， 按 正 倒 镜 方 法 分 别定 出 n ， q 点 。 若 n 与 n ， q 与 q

10、 不 重 合 ， 说 明 建 筑 物 产 生 倾 斜 ， 此 时 ， 用 钢 尺 量 出其 位 移 值 a ， b ， 从 而 求 得 建 筑 物 总 的 倾 斜 位 移 量 ：（ 9 - 5 - 1 ）设 建 筑 物 高 度 为 h ， 则 倾 斜 度 为 ：（ 9 - 5 - 2 ）在 测 定 圆 形 建 筑 物 （ 如 烟 囱 、 水 塔 、 炼 油 塔 等 ） 的 倾 斜 度 时 ， 首 先 要 求 顶 部 圆 心 对 底部 中 心 的 偏 距 。 为 此 ， 可 在 建 筑 物 相 互 垂 直 以 外 设 置 仪 器 ， 在 与 仪 器 视 线 垂 直 方 向 ， 建 筑物 底 部

11、横 放 水 准 尺 a ， b ， 如9 - 4 8 所 示 。 经 纬 仪 分 别 照 准 顶 部 及 底 部 边 缘 投 测 在 标 尺 上的 读 数 分 别 为 a ， a ， a ， a 和 b ， b ， b ， b 。 顶 部 中 心 o 对 底 部 圆 心 o 在 a 方 向 的 偏 距1 2 3 4 1 2 3 4为 ：（ 9 - 5 - 3 ）在 b 方 向 的 偏 距 为 ：顶 部 中 心 相 对 底 部 中 心 的 总 偏 距 2 、 倾 斜 仪 观 测 法（ 9 - 5 - 4 ）和 体 面 斜 度 分 别 按 （ 9 - 5 - 3 ） 式 和 （ 9 - 5 - 4

12、 ） 式 求 得 。常 见 的 倾 斜 仪 有 水 准 管 倾 斜 仪 、 气 泡 式 倾 斜 仪 和 电 子 倾 斜 仪 等 。 倾 斜 仪 一 般 具 有 能 连续 读 数 、 自 动 记 录 和 数 字 传 输 等 特 点 ， 有 较 高 的 观 测 精 度 ， 因 而 在 倾 斜 观 测 中 得 到 广 泛 应用 。 下 面 就 气 泡 式 倾 斜 仪 做 一 简 单 介 绍 。气 泡 式 倾 斜 仪 由 一 个 高 灵 敏 度 的 气 泡 水 准 管 e 和 一 套 精 密 的 测 微 器 组 成 （ 如9 - 49所 示 ） 。 气 泡 水 准 管 固 定 在 架 a 上 ， a

13、可 绕 c 转 动 ， 在 a 下 装 一 弹 簧 片 d ， 再 下 置 放 装 置 m ，测 微 器 中 包 括 测 微 杆 g 、 读 数 盘 h 和 指 标 k 。 观 测 时 将 倾 斜 仪 安 置 在 需 观 测 的 位 置 上 ， 转 动读 数 盘 ， 使 测 微 杆 向 上 （ 向 下 ） 移 动 ， 直 至 气 泡 居 中 。 此 时 ， 在 读 数 盘 上 即 可 读 出 该 位 置的 倾 斜 度 。3 、 激 光 铅 垂 仪 法激 光 铅 直 仪 法 是 在 顶 部 适 当 位 置 安 置 接 收 靶 ， 在 其 垂 线 下 的 地 面 或 地 板 上 安 置 激 光 铅

14、直 仪 或 激 光 经 纬 仪 。 按 一 定 的 周 期 观 测 ， 在 接 收 靶 上 直 接 读 取 或 量 出 顶 部 的 水 平 位 移 量 和位 移 方 向 。 作 业 中 仪 器 应 严 格 置 平 、 对 中 。当 建 筑 物 立 面 上 观 测 点 数 量 较 多 或 倾 斜 变 形 比 较 明 显 时 ， 也 可 以 采 用 近 景 摄 影 测 量 的方 法 进 行 建 筑 物 的 倾 斜 观 测 。建 筑 物 倾 斜 观 测 的 周 期 ， 可 视 倾 斜 速 度 每 1 3 个 月 观 测 一 次 。 如 遇 基 础 附 近 因 大 量堆 载 或 卸 载 ， 场 地 降

15、 雨 长 期 积 水 多 而 导 致 倾 斜 速 度 加 快 时 ， 应 及 时 增 加 观 测 次 数 。 施 工 期间 的 观 测 周 期 与 沉 降 观 测 周 期 取 得 一 致 。 倾 斜 观 测 应 避 开 强 日 照 和 风 荷 载 影 响 大 的 时 段 。三 、 建 筑 物 水 平 位 移 、 裂 缝 和 挠 度 观 测1 、 建 筑 物 水 平 位 移 观 测建 筑 物 水 平 位 移 观 测 就 是 测 量 建 筑 物 在 水 平 位 置 上 随 时 间 变 化 的 移 动 量 。 为 此 ， 必 须建 立 基 准 点 或 基 准 线 ， 通 过 观 测 相 对 于 基

16、准 点 或 基 准 线 的 位 移 量 就 可 以 确 定 建 筑 物 水 平 位移 变 化 情 况 。 为 了 求 得 变 化 量 ， 通 常 把 基 准 点 和 观 测 点 组 成 三 角 网 、 导 线 网 、 测 角 交 会 等平 面 控 制 网 形 式 。 通 过 测 量 和 计 算 求 得 变 形 点 坐 标 的 变 化 量 。 对 于 有 方 向 性 的 建 筑 物 ， 一般 采 用 基 准 线 法 ， 直 接 或 间 接 测 量 变 形 点 相 对 于 基 准 线 的 偏 移 值 以 确 定 其 位 移 量 。 至 于 采用 哪 一 种 方 法 ， 视 建 筑 物 形 状 、

17、分 布 等 而 定 。 当 建 筑 物 分 布 较 广 、 点 位 较 多 时 ， 可 采 用 控制 网 方 法 ， 当 要 测 定 建 筑 物 在 某 一 特 定 方 向 上 的 位 移 量 时 ， 可 在 垂 直 于 特 定 方 向 上 建 立 一条 基 准 线 ， 定 期 直 接 测 定 观 测 点 偏 离 基 准 线 的 距 离 ， 以 确 定 其 位 移 量 。建 立 基 准 线 的 方 法 有 “ 视 准 线 法 ” 、 “ 引 张 线 法 ” 、 “ 激 光 准 直 法 ” 等 。（ 1 ） 视 准 线 法视 准 线 法 是 由 经 纬 仪 的 视 准 面 而 形 成 固 定 的

18、 基 准 线 ， 以 测 定 各 观 测 点 相 对 于 基 准 线 的垂 直 距 离 的 变 化 情 况 ， 而 求 得 其 位 移 量 。 采 用 此 方 法 ， 首 先 要 在 被 测 建 筑 物 的 两 端 埋 设 固定 的 基 准 点 ， 以 此 建 立 视 准 基 线 ， 然 后 在 变 形 建 筑 体 布 设 观 测 点 。 观 测 点 应 埋 设 在 基 准 线上 ， 偏 移 的 距 离 不 应 大 于 2 c m ， 一 般 间 隔 8 1 0 c m 埋 设 一 点 ， 并 作 好 标 志 。 观 测 时 ， 经 纬仪 安 置 在 基 准 点 上 ， 照 准 另 一 基 准

19、 点 ， 建 立 了 视 准 线 方 向 ， 以 测 微 尺 测 定 观 测 点 至 视 准 线的 距 离 ， 从 而 确 定 其 位 移 量 。测 定 观 测 点 至 视 准 线 的 距 离 还 可 以 测 定 视 准 线 与 观 测 点 偏 离 的 角 度 通 过 计 算 求 得 ， 由于 这 些 角 很 小 ， 所 以 称 为 “ 小 角 法 ” 。 小 角 的 测 定 通 常 采 用 仪 器 精 度 不 低 于 2 的 经 纬 仪 ，测 回 数 不 小 于 4 个 测 回 ， 仪 器 至 观 测 点 的 距 离 d 可 用 测 距 仪 或 钢 尺 测 定 ， 则 其 偏 移 值 可按

20、式 （ 9 - 5 - 5 ） 计 算 ：（ 9 - 5 - 5 ）（ 2 ） 引 张 线 法引 张 线 法 是 在 两 固 定 端 点 之 间 用 拉 紧 的 不 锈 钢 作 为 固 定 的 基 准 线 。 由 于 各 观 测 点 上 的标 尺 是 与 建 筑 体 固 连 的 ， 所 以 对 不 同 的 观 测 期 ， 钢 尺 在 标 尺 上 的 读 数 变 化 值 ， 就 是 该 观 测点 的 水 平 位 移 值 。 引 张 线 法 常 用 在 大 坝 变 形 观 测 中 ， 引 张 线 是 安 置 在 坝 体 部 道 内 ， 不 受 外界 的 影 响 ， 因 此 ， 具 有 较 高 的

21、观 测 精 度 。（ 3 ） 激 光 准 直 法激 光 准 直 法 可 分 为 激 光 束 准 直 法 和 波 带 板 激 光 准 直 系 统 两 类 。 激 光 束 准 直 法 是 望 远 镜发 射 激 光 束 ， 在 需 要 准 直 的 观 测 点 上 用 光 电 探 测 器 接 收 。 由 于 这 种 方 法 是 以 可 见 光 束 来 代替 望 远 镜 视 准 线 ， 用 光 电 探 测 器 探 测 激 光 光 斑 能 量 中 心 ， 因 此 常 用 于 施 工 机 械 导 向 和 变 形观 测 。 波 带 板 激 光 准 直 系 统 由 激 光 器 点 光 源 ， 波 带 板 装 置

22、 和 光 电 探 测 器 和 自 动 数 码 显 示 器等 三 部 分 组 成 。 波 带 板 是 一 种 特 殊 设 计 的 屏 ， 它 能 把 一 束 单 色 相 干 光 汇 聚 成 一 个 亮 点 。 所以 它 具 有 较 高 的 精 度 。（ 4 ） 控 制 点 观 测 法对 于 非 线 性 建 筑 物 ， 不 宜 采 用 上 述 方 法 时 ， 可 采 用 精 密 导 线 法 、 前 方 交 会 法 、 极 坐 标法 等 方 法 。 将 每 次 观 测 求 得 的 坐 标 值 与 前 次 进 行 比 较 ， 求 得 纵 、 横 坐 标 增 量 x ， y ， 从而 得 到 水 平 位

23、 移 量 。水 平 位 移 观 测 的 周 期 ， 对 于 地 基 不 良 地 区 的 观 测 ， 可 与 同 时 进 行 的 沉 降 观 测 协 调 考 虑确 定 ； 对 于 受 基 础 施 工 影 响 的 有 关 观 测 ， 应 按 施 工 进 度 的 需 要 确 定 ， 可 逐 日 或 隔 数 日 观 测一 次 ， 直 至 施 工 结 束 ； 对 于 土 体 内 部 侧 向 位 移 观 测 ， 应 视 变 形 情 况 和 工 程 进 展 而 定 。 2 、 建 筑 物 的 裂 缝 观 测发 现 建 筑 物 裂 缝 之 后 ， 应 及 时 进 行 观 测 。 首 先 在 建 筑 物 上 标

24、 出 裂 缝 的 范 围 ， 量 出 裂 缝的 长 度 、 宽 度 及 深 度 ， 并 绘 制 裂 缝 分 布 图 。 为 了 系 统 地 进 行 裂 缝 变 化 的 观 测 ， 要 在 裂 缝 处设 置 观 测 标 志 。 如9 - 5 0 所 示 ， 观 测 标 志 可 用 两 块 大 小 不 同 的 矩 形 白 铁 皮 ， 分 别 固 定 在 裂缝 两 侧 ， 固 定 时 ， 内 外 两 白 铁 皮 的 边 缘 应 相 互 平 行 ， 固 定 后 ， 将 两 铁 皮 端 线 相 互 投 到 另 一块 的 表 面 上 ， 用 红 油 漆 化 成 两 个 “ ” 标 记 。 如 果 裂 缝

25、继 续 发 展 ， 则 铁 皮 端 线 与 三 角 形 边线 逐 渐 离 开 ， 定 期 分 别 量 取 两 组 端 线 与 边 线 之 间 的 距 离 ， 取 其 平 均 值 ， 即 为 裂 缝 变 化 的 宽度 ， 连 同 观 测 时 间 一 起 记 录 入 手 簿 中 。3 、 建 筑 物 的 挠 度 观 测建 筑 物 在 应 力 作 用 下 产 生 弯 曲 和 扭 曲 时 ， 应 进 行 挠 度 观 测 。 对 于 平 置 的 构 件 ， 在 两 端及 中 间 设 置 三 个 沉 降 点 进 行 沉 降 观 测 ， 可 以 测 得 某 时 间 段 内 三 个 点 的 沉 降 量 ， 分 别 为 h 、ah 、 h ， 则 该 构 件 的 挠 度 值 为 ：b c式 中 ： h 和 h 为 构 件 两 端 点 的 沉 降 量 ； h 为 构 件 中 间 点 的 沉 降 量 ； s 为 两 端 点 间 的a c c a bo平 距 。对 于 直 立