建筑物变形观测讲义

1、建筑物变形观测讲义讲课：马 骉 高工单位：东南大学交通学院时间：2009年9月变形观测概述一、变形观测发展概况工程建设，已经有数千年的历史了。15世纪初，世界上首次变形观测。19世纪初，人们开始对建筑物变形给以极大关切，一些国家开始对建筑物进行沉陷和水平位移观测，并成立了一些专业的研究机构。我国目前也很重视对大型工程建筑物的变形观测。目前国际、国内变形观测工作对象主要有：工程建筑物（包括高层建筑、工业与民用建筑、桥梁、隧道、水工建筑物、古建筑等）的变形；地壳变形等研究的主要课题有：变形观测方案的优化设计、对观测值的评价和筛选、变形测量结果的几何分析和变形原因的解释等。下面简单介绍一下我国变形观

2、测的发展情况。1）变形观测的方法和手段目前国内变形观测的主要方法仍是常规的大地测量方法：即用经纬仪测角、用测距仪或铟钢尺测距、用精密水准仪测高。二十世纪八十年代以来，新的观测方法不断出现：（1）利用地面摄影测量方法作变形观测。（2）三维变形监测网已用于大坝变形观测。（3）非大地测量方法和一些专用仪器也越来越多地应用在变形观测中。（4）GPS技术在变形观测中的应用。二、变形观测的一般问题1）工程建筑物变形观测的意义和目的由于各种因素的影响工程建筑物以及其设备的运营过程中，都会产生变形。这种变形如果超过了规定的限度，就会影响建筑物的正常使用，严重时还会危及建筑物的安全。因此，在工程建筑物的施工和运

3、营期间，必须对它们进行变形观测。一般来讲，建筑物变形主要是由两个方面的原因引起的。一是自然条件及其变化，即建筑物地基的工程地质、水文地质、土壤的物理性质、大气温度等；另一种是与建筑物本身相联系的原因，即建筑物本身的荷重、建筑物的结构、型式及动荷载（如风力、震动等）的作用。此外由于勘测、设计、施工以及运营管理工作做得不合理，也会引起建筑物的变形。工程建筑物的变形按其类型来区分，可以分为相对静态变形和实时动态变形。2）工程建筑物变形观测的内容变形观测的任务是周期性地对观测点进行重复观测，求得其在两个观测周期间的变化量。如果要求得瞬时变形，则应采用各种自动记录仪器记录其瞬时位置。变形观测的内容，应根

4、据建筑物的性质与地基情况来定，要求有明确的针对性，既要有重点，又要作全面考虑，以便能够正确反映建筑物的变化情况，达到监视建筑物的安全运营、了解其变形规律的目的。变形观测的主要内容：（1）沉降观测（2）倾斜观测（3）位移观测（4）特殊变形观测（裂缝观测、日照变形观测、风振观测等）例如：工业与民用建筑物：对于基础而言，主要观测内容是不均匀沉陷。对于建筑物本身来说，则主要是倾斜与裂缝观测。对于工业企业、科学试验设施与军事设施中的各种工艺设备、导轨等，其主要观测内容是水平位移和垂直位移。对于高大的塔式建筑物和高层房屋，还应观测其瞬时变形、可逆变形和扭转（即实时动态变形）。3）变形观测的方法至于工程建筑

5、物变形观测的方法，要根据建筑物的性质、使用情况、观测精度、周围的环境以及对观测的要求来选定。垂直位移：多采用精密水准测量、液体静力水准测量、微水准测量的方法进行观测。水平位移：对于建筑物主体倾斜观测，宜选用下列经纬仪观测法（如投点法、测水平角法、前方交会法等）；建筑水平位移观测，当测量地面观测点在特定方向的位移时可使用视准线、激光准直、测边角等方法。4）建筑物变形观测的精度见表2-1表2-3。建筑变形测量的级别、精度指标及其适用范围 表 2-1变形测量等级沉降观测位移观测主要适用范围观测点测站高差中误差（mm）观测点坐标中误差（mm）特级0.050.3特高精度要求的特种精密工程的变形测量一级0

6、.151.0地基基础设计为甲级的建筑的变形测量；重要的古建筑和特大型市政桥梁等变形测量等二级0.53.0地基基础设计为甲、乙级的建筑的变形测量；场地滑坡测量；重要管线、大型市政桥梁的变形测量；地下工程施工及运营中变形测量等三级1.510.0地基基础设计为乙、丙级的建筑的变形测量；地表、道路及一般管线的变形测量；中小型市政桥梁的变形测量等最终沉降量观测中误差的要求 表2-2 序号观测项目或观测目的观测中误差的要求1绝对沉降（如沉降量、平均沉降量等）对于一般精度要求的工程，可按低、中、高压缩性地基土的类别，分别选0.5mm、1.0mm、2.5mm；对于特高精度要求的工程可按地基条件，结合经验与分析

7、具体确定。2（1）相对沉降（沉降差、基础倾斜、局部倾斜等）（2）局部地基沉降（如基坑回弹、地基土分层沉降）以及膨胀土地基变形不应超过其变形允许值的1/20。3建筑物整体性变形（如工程设施的整体垂直挠曲等）不应超过允许垂直偏差的1/10。4结构段变形（如平置构件挠度等）不应超过变形允许值的1/6。5科研项目变形量的观测可视所需提高观测精度的程度，将上列各项观测中误差乘以1/51/2系数后采用。建筑物的地基变形允许值 表2-3变形特征地基土类别中低压缩性土高压缩性土砌体承重结构基础的局部倾斜0.0020.003工业与民用建筑相邻柱基的沉降差(1) 框架结构(2) 砌体墒填充的边排拄(3) 当基础不

8、均匀沉降时不产生附加应力的结构0.002l0.0007l0.005l0.003l0.001l0.005l单层排架（结构柱距为6m）柱基的沉降量(mm)(120)200桥式吊车轨面的倾斜(按不调整轨道考虑)纵向横向0.0040.003多层和高层建筑的整体倾斜 Hg 2424Hg60601000.0040.0030.00250.002体型简单的高层建筑基础的平均沉降量(mm) 200高耸结构基础的倾斜Hg 2020Hg 5050Hg 100100Hg 150150Hg 200200Hg 2500.0080.0060.0050.0040.0030.002高耸结构基础的沉降量 (mm) Hg 1001

9、00Hg200200Hg 250400300200注: 1 本表数值为建筑物地基实际最终变形允许值；2 有括号者仅适用于中压缩性土；3 l 为相邻基的中心距离（mm）；Hg 为自室外地面起算的建筑物高度（m）；4 倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；5 局部倾斜指砌体承重结构沿纵向6 10 内基础两点的沉降差与其距离的比值。5）建筑沉降观测的等级划分及其精度要求1. 建筑沉降观测的等级划分及其精度要求见表2-4表2-4 建筑物沉降观测的等级及其精度要求变形观测等级观测点测站高差中误差(mm)适用范围特级0.05特高精度要求的特种精密工程和重要科研项目变形观测一级0.15高精度要求的

10、大型建筑物和科研项目变形观测二级0.50中等精度要求的建筑物和科研项目变形观测；重要建筑物主体倾斜观测、场地滑坡观测三级1.50低精度要求的建筑物变形观测；一般建筑物主体倾斜观测、场地滑坡观测注：观测点测站高差中误差，系指几何水准测量测站高差中误差或静力水准测量相临观测点相对高差中误差；沉降水准测量闭合差要求：一级小于0.3mm，二级小于1.0mm（其中n为测站数）检测依据建筑变形测量规范 JGJ 8 - 2007建筑地基基础设计规范 GB50007 - 2002建筑物沉降观测方法 DGJ32/J18 - 2006工程测量规范 GB 50026 - 20072. 变形测量的精度等级确定原则 对

11、一个实际工程，变形测量的精度等级应先根据各类建（构）筑物的变形允许值按表1-2和表1-3的规定进行估算，然后按以下原则确定：（1）当仅给定单一变形允许值时，应按所估算的观测点精度选择相应的精度等级；（2）当给定多个同类型变形允许值时，应分别估算观测点精度，并应根据其中最高精度选择相应的精度等级；（3）当估算出的观测点精度低于表1-1中三级精度的要求时，宜采用三级精度；（4）对于未规定或难以规定变形允许值的观测项目，可根据设计、施工的原则要求，参考同类或类似项目的经验，对照表1-1的规定，选取适宜的精度等级。6）建筑物变形观测的频率在施工过程中，频率应大些，一般有三天、七天、半月三种周期，到了竣

12、工投产以后，频率可小一些，一般有一个月、两个月、三个月、半年及一年等不同的周期。在施工期间也可以按荷载增加的过程进行观测，即从观测点埋设稳定后进行第一次观测，当荷载增加到25时观测一次，以后每增加15观测一次。竣工后，一般第一年观测四次，第二年观测两次，以后每年一次。在掌握了一定的规律或者变形稳定后，可减少观测次数。这种根据日历计划（或荷载增加量）进行的变形观测称为正常情况下的系统观测。7）当建筑变形观测中发生下列情况之一时，必须立即报告委托方，同时应及时增加观测次数或调整变形测量方案：变形量或变形速率出现异常变化；变形量达到或超出预警值；周边或开挖面出现塌陷，滑坡；建筑本身、周边建筑及地表出

13、现异常；由于地震、暴雨、冻融等自然灾害引起的其他变形异常情况。图2-1 TC2003全站仪1.4 高精度的变形观测仪器1）精密角度测量仪器TC2003全站仪TC2003全站仪是瑞士徕卡（Leica）公司生产的，其外貌如图1-1所示。整个仪器的结构可分成三大部分，即测角系统、测距系统、测量数据处理系统。这三部分系统的功能的执行和控制，由附设在仪器内的电子控制主板、存储卡板和马达控制板来完成。为实现高精度的测量，TC2003全站仪采用了有别于其它全站仪的许多独特先进技术，这些技术在进一步提高全站仪的性能和品质方面，发挥了十分有效的作用。此外，发展了“开放的测量世界(OSW)”的新理念，即通过使用统

14、一标准的数据记录介质、接口和数据格式，把测量和数据处理系统有机地结合起来，为仪器的互相兼容、数据的共享，创造了条件。TC2003全站仪在电子测角中，采用动态角度扫描系统，与其他测角系统相比，这是一个重大突破。这种动态角度扫描系统可彻底消除度盘的分划误差和偏心误差，极大地提高了测角精度。另外，测量仪器的竖轴倾斜误差，不能采用盘左、盘右取平均的方法加以消除，因此，TC2003附设有一些液体补偿器，在仪器粗略整平后，可以精确测出距严格整平时的偏离值，按相应计算公式对所测值进行改正，从而获得准确的测值。TC2003全站仪的测距标称精度为（1mm1ppmD），测角精度为0.5。它是目前世界上精度最高的全

15、站仪之一，多用于精度要求很高的精密工程测量和变形测量。图2-2 徕卡自动变形监测系统对九龙南线工程高速铁路做连续沉降监测2）精密长度测量仪器ME5000测距仪在变形观测中，对距离测量的精度要求较高，同时，待测距离有长短，依靠传统的仪器和手段已有不足，下面介绍一种精密长度测量仪器ME3000测距仪。图1-3 ME5000测距仪ME3000是瑞士克恩厂生产的高精度光电测距仪，其测程为3km，标称精度为（0.2mm1.0ppmD），目前已广泛用于大地变形和工程变形观测以及其它高精度测距工作。由于这种仪器具有优越的性能，因此几乎取代了常规的铟瓦尺的基线丈量。ME3000采用氙气放电管发射的光作为光源，

16、放电管每秒产生100次持续1s的闪光，其有效光谱长0.435m，介乎可见光的绿蓝光之间。测距调制脉冲信号由微波谐振器产生，脉冲宽度为40s，其调制频率高达500MHZ，相当于精测尺长度U/0.30m，由于采用了精密的可变光路移相系统，其分辨能力为0.06mm，仪器最后显示距离到0.1mm。ME3000的仪器外形如图1-3所示，主机通过支架与基座联结，可架设在测点的脚架或观测墩上，右侧的小望远镜用以照准目标。具体操作和注意事项请参阅ME3000使用说明书。图2-4 Ni002自动安平水准仪3）精密高差测量仪器Ni002自动安平水准仪Ni002的外形如图1-4所示，这种仪器的左右两侧都安置有调焦螺

17、旋、测微螺旋和水平微动螺旋，但却没有水平方向的制动设备。其目镜可以在仪器上沿水平方向旋转，这样，观测员不必移动观测位置，就可照准不同方向上的水准尺。这些特点，使得Ni002对作业环境具有很强的适应能力。Ni002的测微器，是使物镜在与视线严格成垂直的直线导轨中移动，视线作平移而达到测微的目的。测微量测范围为5mm，可配合分格为5mm的铟瓦水准尺作业。当仪器倾斜时，平面反射镜可以自由摆动，最终静止在垂直位置上。这样可使来自水平方向的光线经平面反射摆镜的反射正确投射在十字丝分划板上，也就是将水平视线在水准标尺上读数的分划数构象在十字丝的分划板上。在目镜视场中可以读取水准尺和测微器分划读数，同时还可

18、以看到圆水准气泡的影像。4）徕卡HDSHDS是High Definition Surveying（高清晰测量）的缩写，是瑞士徕卡测量系统对三维激光扫描技术的重新定义。徕卡HDS3000型三维激光扫描仪是HDS产品家族中的旗舰产品，应用于工程扫描领域，可以高清晰高密度地获得物体的外形数据。三维激光扫描技术是一项崭新的测量技术，可以毫不夸张的讲，它的应用范围只受工程师想象力的限制。徕卡HDS系统提交给用户的最终产品有两种：一是二维的平面成果。比如建筑物的平面图、立面图、船体的线形数据等；二是三维成果，比如飞机的三维模型、地面的三维表面模型等等。5）GPS技术 徕卡公司率先于1999年承建了世界上第

19、一个采用GPS技术用于大桥监测的项目香港青马大桥。之后又在山东黄河大桥、江阴大桥等采用徕卡公司的软硬技术进行GPS大桥健康结构监测。图2-6 徕卡最新Spider中心化RTK概念在江阴长江大桥GPS三维位移监测中的应用三、建筑物的沉降观测(一)、概念建筑物在施工期间及竣工后，由于自然条件即建筑物地基的工程地质、水文地质、大气温度、土壤的物理性质等的变化和建筑物本身的荷重、结构、型式及动荷载的作用，建筑物产生均匀或不均匀的沉降，尤其不均匀沉降将导致建筑物开裂、倾斜甚至倒塌。建筑物沉降观测是通过采用相关等级及精度要求的水准仪，通过在建筑物上所设置的若干观测点定期观测相对于建筑物附近的水准点的高差随

20、时间的变化量，获得建筑物实际沉降的变化或变形趋势，并判定沉降是否进入稳定期和是否存在不均匀沉降对建筑物的影响，建筑物沉降观测应测定建筑及地基的沉降量、沉降差及沉降速度。1）沉降观测的目的监测建筑物在垂直方向上的位移（沉降），以确保建筑物及其周围环境的安全。建筑物沉降观测应测定建筑物地基的沉降量、沉降差及沉降速度并计算基础倾斜、局部倾斜、相对弯曲及构件倾斜。2）沉降产生的主要原因（1）自然条件及其变化，即建筑物地基的工程地质、水文地质、大气温度、土壤的物理性质等；（2）与建筑物本身相联系的原因，即建筑物本身的荷重、建筑物的结构、型式及动荷载（如风力、震动等）的作用。3）沉降观测原理定期地测量观测

21、点相对于稳定的水准点的高差以计算观测点的高程，并将不同时间所得同一观测点的高程加以比较，从而得出观测点在该时间段内的沉降量：式中：i表示观测点点号；j表示观测期数。(二)沉降观测的几个主要参数和基本概念：高程的概念绝对高程：地面点到大地水准面的铅垂距离，称为该点的绝对高程，也叫“海拔”。建筑标高：在工程设计中，每一个独立的单位工程都有它自身的高度起算面，一般取首层室内地坪高度为0.000，单位工程本身各部位的高度都是以0.000为起算面算起的相对标高，叫建筑标高。设计高程：工程设计人员在施工图中明确给出该单位工程的0.000相当于绝对高程值，这个确定的绝对高程值叫设计高程，也叫设计标高。相对高

22、程：当引用绝对高程有困难时，可采用假定的水准面作为起算高程的基准面，地面点到假定水准面的铅垂距离，称为相对高程。高差：两个地面点之间的高程差称为高差。水准点（BM）：水准点有永久性和临时性两种。由测绘部门，按国家规范埋设和测定的已知高程的固定点，作为在其附近进行水准测量时的高程依据，叫永久水准点。误差的概念系统误差：在等精度观测中，对一个量进行多次观测，如果误差在大小、符号上表现出一致的倾向，或者按一定的规律变化，或保持常数，这种误差称为系统误差。偶然误差：在等精度观测中，对一个量进行多次观测，如果误差的大小和符号没有规律性，这种误差称为偶然误差。中误差（均方误差）m：数理统计学中叫标准差，在

23、一组观测条件相同的观测值中，各观测值与真值之差叫做真误差，以i 表示，观测次数为n， 则表示该组观测值的中误差（均方误差）m的计算式为：式中：n是观测值的个数；m值小即表示观测精度较好，反之表示观测精度差。允许误差：又称极限误差或限差，是指在一定观测条件下偶然误差绝对值不应超过的限值。是区分观测成果是否合格的界限。在测量中常取23倍中误差作为允许误差。闭合差：由一个已知高程点起，按一个环线向施工现场各欲求高程点引测后，又闭合回到起始的已知高程点，各段高差的总和即为闭合差。平差：在水准路线上有若干个待求高程点，如果测得误差在允许范围内，则认为各测站产生的误差是相等的，对闭合差要按测站数成正比例反

24、符号分配，即对高差进行改正使闭合差等于零。该调整计算过程即为平差。(三)、检测依据1、建筑变形测量规范JGJ 820072、建筑地基基础设计规范GB 5000720023、工程测量规范GB50026-20074、建筑物沉降观测方法DGJ32/J18-20065、建筑沉降观测的精度等级确定原则（1）地基基础设计为甲级的建筑及有特殊要求的建筑沉降观测，应根据表1-3规定的建筑地基变形允许值，按以下3-1和3-2两式估算观测点测站高差中误差后，按下列原则确定精度级别： （3-1） （3-2）其中ms和ms应按表1-2确定。式中ms为沉降量s的观测中误差（mm）；ms为沉降差s的观测中误差（mm）；Q

25、H为网中最弱观测点高程（H）的权倒数；Qh为网中待求观测点间高差（h）的权倒数。当仅给定单一变形允许值时，应按所估算的观测点精度选择相应的精度等级；当给定多个同类型变形允许值时，应分别估算观测点精度，并应根据其中最高精度选择相应的精度等级当估算出的观测点精度低于表1-1中三级精度的要求时，应采用三级精度。（2）对于未规定或难以规定变形允许值的观测项目，可根据设计、施工的原则要求，参考同类或类似项目的经验，对照表1-1的规定，选择适应的精度等级。（3）当需要采用特级精度时，应对作业过程和方法作出专门的设计和论证后实施。(四)、仪器设备及检测环境1、精密水准仪仪器精度要求沉降观测精度宜采用级水准测

26、量的要求，应使用DS 05或DS1级精密水准仪和铟钢水准尺进行。水准仪的角不得大于15、补偿式自动安平水准仪的补偿误差绝对值不得大于0.2。DS 05、DS1级精密水准仪的技术参数 表3-1技术参数项目水准仪型号DS 05DS1每千米往返平均高差中误差0.5mm/km1mm/km望远镜放大倍率40倍40倍望远镜有效孔径（mm）6050管状水准器格值10/2mm10/2mm测微器有效量测范围（mm）55测微器最小分格值（mm）0.050.05精密水准仪的检验、校正精密水准仪的基本构造精密水准仪的构造使用方法安平：安平方法与普通水准仪大致相同。不过此仪器长水准灵敏度极高，气泡动荡静止较慢，应注意将

27、脚架安踏牢固，安平时先使圆水准大致居中，为了尽量提高视线，减少地面折光影响，仪器架应尽量架高。在瞄准水准尺之后用微倾螺旋作精确居中，此时只需稍微转动一下即可。螺旋转动的方向与气泡像相对移动方向是一致的。（图3-1）。 图3-1读尺：精密水准仪配有铟钢水准尺，尺面分左右两条刻划的起点数值不同，测量时两尺都要读数，彼此校对。尺上每小格1cm，每二格注一字，由尺上直接读至厘米，零碎读数由光学测微计直读至0.1mm，估读至0.01mm，在瞄准后，转动测微计螺旋，尺像随之上下移动，使横线一端的楔形夹线恰好夹住尺上记得划线。如图9-9左尺（或称主尺）读数为148mm，测微读数为0.647cm，此读数为主尺

28、148.647cm。然而进行右尺（或称为副尺）读数，每一相同高度主副尺读数总是相差301.550cm，由此可以核对读数。校正a、圆水泡的校正目的：使圆水泡轴线垂直，以便安平。校正方法：用长水准管使纵轴确切垂直，然后校正之，使圆水泡气泡居中，其步骤如下：拨转望远镜使之垂直于一对水平螺旋，用圆水泡粗略安平，再用微倾螺旋使长水准气泡居中微倾螺旋之读数，拨转仪器180，倘气泡偏差，仍用微倾螺旋安平，又得一读数，旋转微倾螺旋至两读数之平均数。此时长水准轴线已与纵轴垂直。接头再用水平螺旋安平长水准管水泡居中，则纵轴即垂直。转动望远镜至任何位置气泡像符合差不大于1mm。纵轴不宜旋得过紧，以免损坏水准盒。b、

29、微倾螺旋上刻度指标差的改正上述进行使长水准轴线与纵轴垂直的步骤中，曾得到微倾螺旋两数之平均数，当微倾螺旋对准此数时，则长水准轴线应与纵轴垂直，此数本应为零，倘不对零线，则有指标差，可将微倾螺旋外面周围三个小螺旋各松开半转，轻轻旋动螺旋头至指标恰指“0”线为止，然后重新旋紧小螺旋。在进行此项工作时，长水准必须始终保持居中，即气泡保持符合状态。c、长水准的校正目的：是使水准管轴平行于视准轴（即无交叉误差）。检验：安平仪器后，在距仪器约50m处竖立一水准尺。水准仪三个脚螺旋的位置应如图9-6所示，其中两脚螺旋的连线与仪器至标尺的连线相垂直。将仪器整平，使水准管气泡严格居中，用横丝的中心部位在尺上读数

30、。然后将两个脚螺旋相对的旋转12整周，使水准仪向另一侧倾斜，此时横丝所对尺上读数必已变动，旋转微倾螺旋，使十字丝交点处读数保持不变，查看气泡是否偏离中心，如有偏离，记住气泡偏离中心的方向（如偏向目镜端或物镜端）。使脚螺旋恢复原来位置，并旋转微倾螺旋使气泡成中，此时横丝所对尺上读数仍为原来数值。然后再以前次相反的方向旋转脚螺旋12整周。使水准仪向另一侧倾斜，同时旋转微倾螺旋体操十字丝交点处读数不变，再查看气泡有无偏离中心现象，或偏离哪一端。如通过两次检查，气泡始终居中或仅偏于同一端，说明水准轴与视准轴平行。若气泡一次偏于目镜而另一次偏于物镜端，则说明此项条件不满足，即有交叉误差的存在。校正：用水

31、准管上左右两校正螺旋一松一紧使气泡居中。此项检验与校正要重复进行，直至满足条件。2、检测环境要求应在标尺分划线呈像清晰和稳定的条件下进行观测。不得在日出后或日出前约半小时、太阳中天前后、风力大于四级、气温突变时以及标尺分划线的呈像跳动而难以照准时进行观测。晴天观测时，应用测伞为仪器遮蔽阳光。观测工作开始前30分钟须将水准仪安装好置于露天阴影下，使仪器温度与大气温度相同。（五）沉降观测高程基准点的布设和测量1、基准点的布设要求建筑沉降观测应设置基准点，当基准点离所测建筑距离较远时还可加设工作基点。对特级沉降观测的基准点数不应少于4个，其他级别沉降观测的基准点数不应少于3个，工作基点可根据需要设置

32、。基准点和工作基点应形成闭合环或形成由附合路线构成的结点网。基准点应设置在位置稳定，易于长期保存的地方，并应定期复测。基准点在建筑施工过程中12月复测一次，稳定后每季度或每半年复测一次。当观测点测量成果出现异常，或测区受到地震、洪水、爆破等外界因素影响时，需及时进行复测，并对其稳定性进行分析。基准点的标石应埋设在基岩层或原状土层中，在建筑区内，点位与邻近建筑的距离应大于建筑基础最大宽度的2倍，标石埋深应大于邻近建筑基础的深度。在建筑物内部的点位，标石埋深应大于地基土压缩层的深度。基准点和工作基点应避开交通干道、地下管线、仓库堆栈、水源地、河岸、松软填土、滑坡地段、机器振动区以及其他可能使标石、

33、标志易遭腐蚀和破坏的地方。2、高程基准点的测量要求高程控制测量宜使用水准测量方法。对于二、三级沉降观测的高程控制测量，当不便使用水准测量时，可使用电磁波测距三角高程测量方法。几何水准测量的技术要求仪器精度要求和观测方法 表3-2变形测量等级仪器型号水准尺观测方法仪器i角要求特级DSZ05或DS05铟瓦合金标尺光学测微法10一级DSZ05或DS05铟瓦合金标尺光学测微法15二级DS05或DS1铟瓦合金标尺光学测微法15三级DS1铟瓦合金标尺光学测微法20DS3木质标尺中丝读数法注：光学测微法和中丝读数法的每测站观测顺序和方法，应按现行国家水准测量规范的有关规定执行。水准观测的技术指标 表3-3等

34、级视线长度前后视距差前后视距累积差视线高度特级10m0.3m0.5m0.8m一级30m0.7m1.0m0.5m二级50m2.0m3.0m0.3m三级75m5.0m8.0m0.2m水准观测的限差要求（单位：mm） 表3-4等级基辅分划（黑红面）读数之差基辅分划（黑红面）所测高差之差往返较差及附合或环线闭合差单程双测站所测高差较差检测已测测段高差之差特级0.150.20.10.070.15一级0.30.50.30.20.45二级0.50.71.00.71.5三级光学测微法1.01.53.02.04.5中丝读数法2.03.0注：n为测站数。(六)、沉降观测点的布置方法与要求1、沉降观测点的布置沉降观

35、测点的位置以能全面反映建筑物地基变形特征，并结合地质情况及建筑结构特点确定，点位宜选设在下列位置：建筑物的四角、核心筒四角、大转角处及沿外墙每1015处或每隔23根柱基上。高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两侧。建筑物裂缝、后浇带和沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊外、人工地基与天然地基接壤处、不同结构的分界处及填挖方分界处。宽度大于等于15或小于15而地质复杂以及膨胀土地区的建筑物，在承重内隔墙中部设内墙点，在室内地面中心及四周设地面点。邻近堆置重物处、受振动有显著影响的部位及基础下的暗浜（沟）处。框架结构建筑物的每个或部分柱基上或沿纵横轴线设点。片筏基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分

36、之四角处及其中部位置。重型设备基础和动力设备基础的四角、基础型式或埋深改变处以及地质条件变化处两侧。电视塔、烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉等高耸建筑物，沿周边在与基础轴线相交的对称位置上布点，点数不少于4个。2、沉降观测标志的形式与埋设要求沉降观测标志可根据不同的建筑结构类型和建筑材料，采用墙（柱）标志、基础标志和隐蔽式标志（用于宾馆等高级建筑物）等型式。各类标志的立尺部位应加工成半球形或有明显的突出点，并涂上防腐剂。标志的埋设位置应避开如雨水管、窗台线、暖气片、暖水管、电气开关等有碍设标与观测的障碍物，并应视立尺需要离开墙（柱）面和地面一定距离。隐蔽式沉降观测点标志的型式，可按图1、图2、图

37、3的规格埋设。图窨井式标志 图盒式标志（适用于建筑物内部埋设，单位：mm） （适用于设备基础上埋设，单位：mm）图螺栓式标志 （适用于墙体上埋设，单位：mm）3、沉降观测方法与观测要求沉降观测的周期和观测时间：建筑物施工阶段的观测，应随施工进度及时进行。一般建筑，可在基础完工后或地下室砌完后开始观测，大型、高层建筑，可在基础垫层或基础底部完成后开始观测。观测次数与间隔时间应视地基与加荷情况而定。民用高层建筑可每加高15层观测一次；工业建筑可按不同施工阶段（如回填基坑、安装柱子和屋架、砌筑墙体、设备安装等）分别进行观测。如建筑物均匀增高，应至少在增加荷载的25、50、75和100时各测一次。施工

38、过程中如暂时停工，在停工时及重新开工时应各观测一次。停工期间，可每隔23个月观测一次。建筑物使用阶段的观测次数，应视地基土类型和沉降速度大小而定。除有特殊要求者外，一般情况下，可在第一年观测34次，第二年观测23次，第三年后每年1次，直至稳定为止。在观测过程中，如有基础附近地面荷载突然增减、基础四周大量积水、长时间连续降雨等情况，均应及时增加观测次数。当建筑物突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时，应立即进行逐日或23天一次的连续观测。（2）沉降观测点的观测方法和技术要求作业中应遵守的规定：观测应在成像清晰、稳定时进行；仪器离前后视水准尺的距离，应力求相等，并不大于50m；前后视观测，应使用

39、同一把水准尺；经常对水准仪及水准标尺的水准器和角进行检查。当发现观测成果出现异常情况并认为与仪器有关时，应及时进行检验与校正。为保证沉降观测成果的正确性，在沉降观测中应做到五固定：即定水准点，定水准路线，定观测方法，定仪器，定观测人员。首次观测值是计算沉降的起始值，操作时应特别认真、仔细，并应连续观测两次取其平均值，以保证观测成果的精确度和可靠性每测段往测与返测的测站数均应为偶数，否则应加入标尺零点差改正。由往测转向返测时，两标尺应互换位置，并应重新整置仪器。在同一测站上观测时，不得两次调焦。转动仪器的倾斜螺旋和测微鼓时，其最后旋转方向，均应为旋进。每次观测均需采用环形闭合方法或往返闭合方法，

40、当场进行检查。其闭合差应在允许闭合差范围内。在限差允许范围内的观测成果，其闭合差按测站数进行分配，计算高程。（4）沉降是否进入稳定阶段，有几种方法进行判断：根据沉降量与时间关系曲线来判定；对重点观测和科研观测工程，若最后三期观测中，每期沉降量均不大于倍测量中误差，则可认为已进入稳定阶段； 对于一般观测工程，若沉降速度小于0.010.04mm/d，可认为已进入稳定阶段，具体取值宜根据各地区地基土的压缩性确定。8）沉降观测的工作方式“分级观测”方式。将沉降观测的布点分为三级：水准基点、工作基点和沉降观测点，沉降观测分两级进行：（1）水准基点工作基点；（2）工作基点沉降观测点。如果建筑物施工场地不大

41、，则可不必分级观测，但水准点应至少布设3个，并选择其中最稳定的一个点作为水准基点。(七)观测结果与结果判定1、观测工作结束后，应提交下列成果：沉降观测成果表；沉降观测点位分布图；工程平面位置图及基准点分布图；（荷载、时间、沉降量）曲线图（视需要提交）；建筑物等沉降曲线图（如观测点数量较少可不提交）；沉降观测分析报告。2、根据沉降量与时间关系曲线判定沉降是否进入稳定阶段。对重点观测和科研观测工程，若最后三个周期观测中每周期沉降量不大于倍测量中误差可认为已进入稳定阶段。一般观测工程，若最后100d的沉降速率小于0.010.04/，可认为已进入稳定阶段，具体取值宜根据各地区地基土的压缩性确定。(六)

42、、实例沉降观测实例1、概况某住宅楼为三层结构，施工期间需对该楼进行六次沉降观测，布设沉降观测点共6个，具体点位布置见下图：2、检测仪器水准仪DS1型；2m精密铟钢水准标尺（两根）；3、现场观测 此次沉降观测采用仪器两次测高法进行观测；现场观测时，整个观测过程为一闭合回路；受现场条件限制时，可使用适当的转点进行观测。4、原始记录整理每次观测结束后，应及时计算出每次观测后各个测点的相对高程，同时计算出各个测点的本次沉降量和累计沉降量。计算如下：、本次沉降本次高程-上次高程、累计沉降本次高程-首次高程六次沉降观测汇总结果见下表沉 降 观 测 成 果 表 表3-4观测点第1次第2次第3次第4次第5次第

43、6次沉降量(mm)沉降量(mm)沉降量(mm)沉降量(mm)沉降量(mm)沉降量(mm)本次累计本次累计本次累计本次累计本次累计本次累计10.000.002.082.082.034.111.655.760.836.590.356.9420.000.001.571.57.514.081.475.550.696.240.226.4630.000.001.831.832.554.381.615.990.636.620.206.8240.000.001.361.362.764.122.126.240.756.990.317.3050.000.001.511.512.153.661.905.560.58

44、6.140.276.4160.000.001.701.701.913.611.825.430.606.030.166.195、观测结果总结、沉降量时间曲线图(S-t)取1#测点、2#测点、4#测点、6#测点为例，沉降量时间曲线图如下所示：、沉降速率时间曲线图(V-t)取1#测点、2#测点、4#测点、6#测点为例，沉降速率时间曲线图如下所示：从沉降观测成果中可得，自2004年03月01日2004年05月16日, 该楼的平均沉降量为6.69mm，最大沉降量为4#测点7.30mm，最小沉降量为6#测点6.19mm。最近一次平均沉降速率为0.0168mm/d，其中最近一次最大沉降速率为1#测点，最大值

45、0.0233mm/d。4）沉降观测中常遇到的问题及其处理(1) 曲线在首次观测后即发生回升现象 在第二次观测时即发现曲线上升，至第三次后，曲线又逐渐下降。发生此种现象，一般都是由于首次观测成果存在较大误差所引起的。此时，如周期较短，可将第一次观测成果作废，而采用第二次观测成果作为首测成果。因此，为避免发生此类现象，编者建议首次观测应适当提高测量精度，认真施测，或进行两次观测，以资比较，确保首次观测成果可靠。(2) 曲线在中间某点突然回升发生此种现象的原因，多半是因为水准基点或沉降观测点被碰所致，如水准基点被压低，或沉降观测点被撬高，此时，应仔细检查水准基点和沉降观测点的外形有无损伤。如果众多沉

46、降观测点出现此种现象，则水准基点被压低的可能性很大，此时可改用其它水准点作为水准基点来继续观测，并再埋设新水准点，以保证水准点个数不少于三个；如果只有一个沉降观测点出现此种现象，则多半是该点被撬高（如果采用隐蔽式沉降观测点，则不会发生此现象），如观测点被撬后已活动，则需另行埋设新点，若点位尚牢固，则可继续使用，对于该点的沉降量计算，则应进行合理处理。(3) 曲线自某点起渐渐回升产生此种现象一般是由于水准基点下沉所致。此时，应根据水准点之间的高差来判断出最稳定的水准点，以此作为新水准基点，将原来下沉的水准基点废除。另外，埋在裙楼上的沉降观测点，由于受主楼的影响，有可能会出现属于正常的渐渐回升现象

47、。(4) 曲线的波浪起伏现象 曲线在后期呈现微小波浪起伏现象，其原因一般是测量误差所造成的。曲线在前期波浪起伏所以不突出，是因下沉量大于测量误差之故；但到后期，由于建筑物下沉极微或已接近稳定，因此在曲线上就出现测量误差比较突出的现象。此时，可将波浪曲线改成为水平线。后期测量宜提高测量精度等级，并适当地延长观测的间隔时间。四、垂直偏差检测（倾斜观测）(一)、概念建筑物产生倾斜的原因主要有：地基沉降不均匀；建筑物体型复杂（有部分高重、部分低轻）形成不同荷载；施工未达到设计要求，承载力不够；受外力作用，例如风荷、地下水抽取、地震等。建筑物主体倾斜观测，应测定建筑物顶部观测点相对于底部固定点或各层间上

48、层相对于下层观测点的水平位移与高差，分别计算整体或分层的倾斜度、倾斜方向以及倾斜速度。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差异沉降来间接确定。(二)、检测依据1、建筑变形测量规程JGJ 820072、建筑地基基础设计规范GB 5000720023、工程测量规范 GB50026-2007(三)、仪器设备及环境经纬仪、激光铅直仪、激光位移计、倾斜仪（如水管式倾斜仪、水平摆倾斜仪、气泡倾斜仪或电子倾斜仪）。倾斜观测应避开强日照和风荷载影响大的时间段。(四)、观测点的布设与要求1、主体倾斜观测点位的布设当从建筑外部观测时，测站点的点位应选在与倾斜方向成正交的方向线上距照准目标1.52.

49、0倍目标高度的固定位置。当利用建筑物内部竖向通道观测时，可将通道底部中心点作为测站点；对于整体倾斜，观测点及底部固定点应沿着对应测站点的建筑主体竖直线，在顶部和底部上下对应布设；对于分层倾斜，应按分层部位上下对应布设；按前方交会法布设的测站点，基线端点的选设应顾及测距或长度丈量的要求。按方向线水平角法布设的测站点，应设置好定向点。2、主体倾斜观测点位的标志设置建筑物顶部和墙体上的观测点标志，可采用埋入式照准标志型式。有特殊要求时，应专门设计。不便埋设标志的塔形、圆形建筑物以及竖直构件，可以照准视线所切同高边缘认定的位置或用高度角控制的位置作为观测点位。位于地面的测站点和定向点，可根据不同的观测

50、要求，采用带有强制对中设备的观测墩或混凝土标石。对于一次性倾斜观测项目，观测点标志可采用标记形式或直接利用符合位置与照准要求的建筑物特征部位；测站点可采用小标石或临时性标志。（五）主体倾斜观测的精度要求（1）如果是通过测量建筑物顶点相对于底点的水平位移来确定建筑物的主体倾斜，则可根据给定的倾斜允许量，和建筑物整体性变形观测中误差不应超过其变形允许值分量的1/10的要求，确定最终位移量观测中误差；再根据公式（4-91）或（4-92）估算单位权中误差；最后根据表4-20的规定选择位移测量的精度等级。（2）如果建筑具有足够的整体结构刚度，可通过测量建筑物基础差异沉降来测量建筑物的整体倾斜，则先根据表

51、4-21，确定最终沉降量观测中误差；再根据4-20的规定选择高程测量的精度等级。（六）观测方法与观测要求1、主体倾斜观测的方法测定建筑物倾斜的方法有两类：一、直接测定法；二、间接推定（通过测量建筑物基础相对沉降的方法来确定建筑物的倾斜）。（1）直接测定法1）投点法。观测时，应在底部观测点位置安置量测设施（如水平读数尺等）。在每测站安置经纬仪投影时，应按正倒镜法以所测每对上下观测点标志间的水平位移分量，按矢量相加法求得水平位移值（倾斜量）和位移方向（倾斜方向）。对需要观测的建筑物，通常对建筑物的四个阳角进行倾斜观测，综合分析整栋建筑物的倾斜情况。经纬仪的位置如图1-24所示，其中要求经纬仪应设置

52、在离建筑物较远的地方（距离最好大于1.5倍建筑物的高度），以减少仪器纵轴不垂直的影响。观测时瞄准墙顶一点M，向下投影得一点N，投影时经纬仪在固定测站很好地对中严格整平，用盘左、盘右两个度盘位置往下投影，分别量取水平距离，取其平均值即为NN1间的水平距离a。如图1-25所示，另外，以M点为基准，采用经纬仪测出角度。H和H1也可用钢尺直接量取，或用手持式激光测距仪测定。根据垂直角可按下式算出高度 （4-93）则建筑物的倾斜度i=a/H （4-94）建筑物该阳角的倾斜量i(H+H1) （4-95）最后，综合分析四个阳角的倾斜度，即可描述整幢建筑物的倾斜情况。2）测水平角法。对塔形、圆形建筑物或构件，

53、每测站的观测，应以定向点作为零方向，以所测各观测点的方向值和至底部中心的距离，计算顶部中心相对底部中心的水平位移分量。对矩形建筑，可在每测站直接观测顶部观测点与底部观测点之间的夹角或上层观测点与下层观测点之间的夹角，以所测角值与距离值计算整体的或分层的水平位移分量和位移方向。以烟囱为例，为精确测定中心倾斜进而确定其整体倾斜情况，可在离烟囱高1.52倍远、且能观测到烟囱勒角部分处、互相垂直的两个方向上选定两个测站，并做好固定标志。在烟囱上标出作为观测用的标志点1、2、3、4（或观测特征点），再选定一个远方的不动点为零方向。如下图1所示，测站A以M为零方向，依次测出各标志点的方向值，并计算上部中心的方向a=(2+3)/2 和勒角部分中心的方向b=(1+4)/2。再通过测量测站A点到烟囱中心的水平距离L1，即可计算出倾斜分量a1L1(b-a)。如下图1所示。图4 水平角法测定倾斜图5 烟囱倾斜几何尺寸示意图然后移站到测站B，以N为零方向，依次观测各标志点的方向值，计算另一个方向烟囱上部