第十一章变形观测

1、第十一章 工程建筑物的变形观测第一节 概述建筑物在施工过程中，随着建筑物的基础和地基所承受的荷载不断增加，引起基础及四周地层的变形，而建筑物本身在自重和各种外力的共同作用下，也要发生变形，这种变形在建筑物建成后的一段时间内继续存在着。如果变形在一定范围内，可视为正常现象，但如果超过某一限度就会影响建筑物的正常使用，严重的还会危及建筑物的安全。为了建筑物的安全使用，在建筑物施工和运行管理期间需要进行变形观测。通过对建筑物变形观测所取得的数据，用来分析和监视建筑物变形情况，若发现有变形异常情况时，可以及时分析原因，采取必要的措施，确保工程质量和安全生产，同时也为今后建筑物结构和地基基础合理的设计积

2、累资料。随着经济的快速发展，科技水平的不断提高，土建工程的建设也驶上了快车道。在各类工程层出不穷、高层建筑鳞次栉比、建筑结构日益复杂、工程规模愈来愈大的当今时代，对建筑物进行变形观测有着更现实的意义。同时，人类在认识、控制变形和预防灾害方面，有其成功的经验，也不乏有惨痛的教训，因此，工程建筑物的变形观测应受到各界的高度重视。工程建筑物变形观测主要包括：沉降观测，水平位移观测，倾斜观测，裂缝观测等。工程建筑物的变形观测与其它测量工作相比较其主要特点是：测量精度要求高，观测方法设计精密、严谨，数据处理严密。第二节 沉降观测工程建筑物的沉降观测又称建筑物垂直位移观测，主要是测定基础和建筑物本身在垂直

3、方向的位移。沉降观测主要用水准测量的方法定期测定建筑物上的观测点，根据多次测得观测点的高程，来确定建筑物的下沉量及下沉观律。一、水准基点的布设建筑物的沉降观测是根据埋设在建筑物附近的水准点进行的，所以这些水准基点必须坚固稳定。水准基点的构造及埋设与永久性水准点要求一样。为了检查水准基点本身的高程有否变动，水准基点应布设成其个数不少于3个的闭合环、结点或附和水准路线，以便对水准基点定期进行高程检测。在布设水准基点时应考虑如下因素：1、水准基点应选在建筑物沉降影响范围之外，同时不受其它震动影响的安全地点；2、为了保证观测精度，水准基点离建筑物不宜太远，以不设转点即不超过100为宜；3、为确保水准基

4、点的稳定性，水准点的埋设应在冰冻线以下0.5。二、观测点的布设为了测定建筑物的沉降，观测点应设置在最能反映建筑物沉降位置的永久性标志。观测点布设的数量及位置视建筑物的形式、大小、结构、荷载及地质条件而定。一般民用建筑物沿房屋四周每隔1020设一点，在四角点、中点和较大的转角处设置观测点，新、旧建筑物的连接处，沉降缝处的两侧应设观测点。在基础型式改变处，地质条件改变处设置观测点。当建筑物宽度大于15时，还应在房屋内部，纵轴线和楼梯间布置观测点。工业建筑物除按上述要求布设观测点外，还应在柱子基础上，主要设备基础的四周，动荷载四周等处设置观测点。高大圆形的烟囱、水塔、高炉等构筑物，则应在基础的对称轴

5、线上设置观测点。桥梁在桥墩顶，隧道在洞内外以及洞顶地表埋设观测点。总之，沉降观测点应设置在最能代表沉降特征的地点。观测点与建筑物的联结要稳固牢靠，使观测点的变化真正反映建筑物的变化。3080（）（）（）401005060100100保护盖20铆钉图11-1 观测点的类型 （单位：）观测点的构造及设置可根据工程的类型及施工条件确定，一般民用建筑物的观测点大都埋设在外墙勒脚处。用120的角钢，一端焊一铆钉头，另一端埋入墙里，图11-1（），还可用直径20的钢筋，一端弯成90º角， 另一端制成燕尾形埋入墙内，图11-1（），设备基础观测点一般用铆钉（20直径），灌注混凝土固定之，埋深要在6

6、0以上，再加上保护盖 图11-1（）。三、观测时间及观测方法1、观测时间观测点标志埋设稳固后，应及时进行第一次观测，施工中每当增加较大荷载前后（如浇筑基础、安装柱子与屋架、设备安装及运转、墙体每升高一层、烟囱每增加15左右等）均需进行沉降观测。如遇基础附近地面荷载突然增加，周围大量挖土，雨后大量积水时也应进行观测。若施工期间中途较长时间停工，在停工和复工前应进行观测。建筑物竣工后，其沉降的速度由快逐渐变慢，最后趋于稳定，其观测的时间间隔也由短变长。一般观测期由单位时间内沉降量的大小决定，可参照表11-1。2、观测方法及精度沉降观测的水准路线应形成闭合路线或附何路线。对于大型或高层框架结构建合路

7、线。对于大型或高层框架结构建筑物、大型工业厂房、连续生产的设备基础、 沉降观测周期表 表11-1月均沉降量（mm）施测周期15以上1020天10152030天51012月3525月136个月1年长大桥梁和隧道等，应采用二等水准测量。应使用或级精密水准仪以及与之配套的水准尺。测量时，应进行往返观测，其较差不应超过±0.6之配套的水准尺。测量时，应进行往返观测，其较差不应超过±0.6（)(式中n为测站数) ，两次同一后视点读数之差不得超过±1。对于中、小型建筑物，应采用三等水准测量，用或级水准仪进行观测。往返测高差较差不超过±1.4（)，两次同一后视点读数之

8、差不得超过±2。沉降观测前，应根据水准点、观测点的布置情况及施工现场的实际情况，把测量时仪器安置位置、转点位置、观测点的编号以及观测路线等确定下来，且每次观测都按此路线。观测时，要求前后视距离尽量相等，其距离可用皮尺丈量，亦可用视距测量，视距一般不超过50。观测应在成像清晰稳定的条件下进行，前后视最好用同一根水准尺。观测应使用同一台仪器和社备，并固定观测人员。四、沉降观测的数据处理每次沉降观测之后，应及时检查手簿各项纪录，计算是否正确，精度是否符合要求，对超限的观测点应重新观测，对个别不合理和错误的数据要删除。根据观测结果进行闭合差调整，计算出各观测点的高程。由本次所测高程与上次所测

9、高程之差，计算本次沉降量及累计沉降量，并将日期、荷载情况填入观测记录表11-2中。为了更直观地表示建筑物沉降量、荷载、时间之间的关系，还应根据观测成果画出每一观测点的时间与沉降量及时间与荷载的关系曲线，如图11-2。第三节 水平位移观测测定建筑物在水平方向位置移动的工作称为水平位移观测。其观测方法视现场情况和要求而定。 沉 降 观 测 记 录 表 表11-2日期 (年月日)荷载观 测 点1 2 3 4 5 6 高程(m)本次下沉(mm) 累计下沉(mm)高程(m)本次下沉(mm)累计下沉(mm)高程(m)本次下沉(mm)累计下沉(mm)高程(m)本次下沉(mm)累计下沉(mm)高程(m)本次下

10、沉(mm)累计下沉(mm)高程(m)本次下沉(mm)累计下沉(mm)2002.4.2045.0 50.157±0±050.154±0±050.155±0±050.155±0±050.156±0±050.154±0±05.555.0 50.155 -2 -2 50.153 -1 -1 50.153 -2 -2 50.154 -1 -1 #-1 -1 50.152 -2-25.20 70.0 50.152 -3 -5 50.150 -3 -4 50.151 -2 -4 50.15

11、3 -1 -2 #-4 -5 50.148 -4-66.595.0 50.148 -4 -9 50.148 -2 -6 50.147 -4 -8 50.150 -3 -5 #-3 -8 50.146 -2-86.20 105.0 50.145 -3 -12 50.146 -2 -8 50.143 -4 -12 50.148 -2 -7 #-2 -10 50.144 -2-107.20 105.0 50.143 -2 -14 50.145 -1 -9 50.141 -2 -14 50.147 -1 -8 #-1 -11 50.142 -2-128.20 105.0 50.142 -1 -15 5

12、0.144 -1 -10 50.140 -1 -15 50.145 -2 -10 #-1 -12 50.140 -2-149.20 105.0 50.140 -2 -17 50.142 -2 -12 50.138 -2 -17 50.143 -2 -12 #-2 -14 50.139 -1-1510.20 105.0 50.139 -1 -18 50.140 -2 -14 50.137 -1 -18 50.142 -1 -13 #-2 -16 50.137 -2-172003.1.20105.0 50.137 -2 -20 50.139 -1 -15 50.137 ±0-18 50.

13、142 ±0-13 #-1 -17 50.136 -1-184.20 105.0 50.136 -1 -21 50.139 ±0-15 50.136 -1 -19 50.141 -1 -14 #-1 -18 50.136 ±0-187.20 105.0 50.135 -1 -22 50.138 -1 -16 50.135 -1 -20 50.140 -1 .-15#-1 -19 50.136 ±0-1810.20 105.0 50.135 ±0-22 50.138 ±0-16 50.134 -1 -21 50.140 ±0-

14、15 #-1 -20 50.136 ±0-182004.1.20105.0 50.135 ±0-22 50.138 ±0-16 50.134 ±0-21 50.140 ±0-15 #±0-20 50.136 ±0-18荷载（）图11-2 时间与沉降量及时间与荷载的关系曲线时间（）沉降量（）一、基准线法测定水平位移基准线法的原理是以通过建筑物轴线（例如大坝轴线、直线桥轴线等）或平行于建筑物轴线固定不变的铅垂面为基准面，由此来测定建筑物的水平位移。12345图11-3 坝顶基准线布设图113为某混凝土大坝坝顶基准线示意图。、分别

15、为位于大坝两端所选定的基准线端点，1、2、3、4、5为水平位移的观测点经纬仪安置于一端基准点A上，照准安置于另一端基准点B上的觇牌，则通过仪器中心的铅锤线与觇牌中心的铅垂面即形成基准线法中的基准面。通过观测，量取各观测点相对于该点基准面的水平距离，并与首次观测面结果比较，即可求得各观测点所在坝段的位移量。基准线法根据使用的工具和观测方法可分为测小角法和活动觇牌法。测小角法是用精密经纬仪精确地测出基准线方向与置镜点到观测点视线方向之间所夹的小角，然后计算出观测点相对于基准线的偏离值。活动觇牌法则是利用活动觇牌上的标尺，直接测定其偏离值。随着科学技术的发展，以激光来替代经纬仪视线的“激光经纬仪准直

16、”和利用光干涉原理的“波带板激光准直”已在实践中应用。二、导线法测定建筑物的水平位移对于直线型建筑物的位移观测，应用基准线法具有观测速度快、精度高等优点，但对于非直线型建筑物，如重力拱坝，曲线桥梁以及一些高层建筑物的位移观测，采用导线法则更为适宜，此法可以同时测定建筑物上某观测点在同一水平面内两个方向上的位移。对于变形观测的导线，是两端不观测定向角的导线，可在建筑物的适当位置与高度上布设导线点。其边长应根据现场的实际情况确定，但尽量选用长边。导线的角度测量可以利用激光准直系统，配合特制的转角棱镜进行间接测量。导线的边长可采用测微铟瓦钢尺丈量。导线点的坐标计算后，以第一次观测计算的各点坐标为基准

17、值，以后各次的测算结果与之比较，即可求得各观测点在两个方向上的位移量。第四节 建筑物的倾斜观测建筑物（或构筑物）的不均匀下沉，会使建筑物产生倾斜，严重的不均匀下沉会使建筑物发生裂缝，甚至破坏，影响建筑物的正常使用。对于高层建筑和圆形建筑更应及时进行观测，发现问题立即采取补救措施，以确保建筑物的安全与稳定。一、一般建筑物的倾斜观测图11-4房屋倾斜观测对于一般建筑物的倾斜观测，主要是测定建筑物的上部与下部的相对位移。在观测前，首先要在建筑物上、下部设置两个观测点，两点应在同一竖直面内。如图11-4所示，、为上下观测点，如果建筑物发生倾斜，则连线随之倾斜。观测时，在离建筑物约大于建筑物高度处安置经

18、纬仪，照准上部观测点，用盘左、盘右分中法向下投测得点，如与点不重合，则说明建筑物产生倾斜，、之间的水平距离，即为建筑物的倾斜值。若建筑物的高度为，则建筑物倾斜度为： （11-1）图11-5 倾斜值与倾斜方向高层建筑物和构筑物的倾斜观测，应分别在相互垂直的两个墙面上进行。如图115所示。图中、为建筑物分别沿相互垂直的两个墙面方向的倾斜值，则建筑物的总倾斜值为： （11-2）建筑物的总倾斜度为： （11-3）的倾斜方向与方向的夹角为： （11-4）二、特殊建筑物的倾斜观测对于特殊建筑物和构筑物（如烟囱、水塔等）的倾斜观测，是在相互垂直的两个方向上测定其顶部中心对底部中心的偏心距，该偏心距即为建（构）筑物的倾斜量。现以烟囱为例，介绍观测的一般方法。如图11-6所示，先在烟囱的底部构筑物纵、横两轴线延长线上选定、两个观测点，、距烟囱的距离大于烟囱的高度。在靠近烟囱底部选定的方向上横放一根标尺，并使尺与轴线方向垂直。首先，在测站点置镜，用望远镜分别将烟囱顶部边缘两点、及底部边缘两点、投到标尺上，设其读数分别为、及、,则烟囱顶部中心对底部中心在方向上的偏心距为： （11-5）然后将经纬仪置于另一测站点，同法用望远镜分别将烟囱顶部及底部边缘投测到标尺上，其读数分别为、及、, 则在方向上的偏心距为： （11-6）烟囱顶部中心O对底部中心O´的总偏心距为： （1