建筑物的变形观测-工程建筑物变形观测（工程测量）

工程建筑物变形观测第一节工程变形观测概述建筑物变形观测的概念变形观测是对监视对象或物体(简称变形体)进行测量以确定其空间位置在不同时间的变化。变形观测又称变形测量或变形监测。建筑物变形观测的内容及特点变形观测的主要内容（1）沉降观测（建筑场地沉降观测、基坑回弹观测、地基土分层沉降观测、建筑沉降观测）；建筑物变形观测的内容及特点变形观测的主要内容（2）位移观测（建筑主体倾斜观测、建筑水平位移观测、基坑壁侧向位移观测、建筑场地滑坡观测、挠度观测）；建筑物变形观测的内容及特点变形观测的主要内容（3）特殊变形观测（动态变形测量、裂缝观测、日照变形观测、风振观测等）；测设的三项基本工作周期性观测1动态观测2精度要求与研究对象、任务有关3变形观测的特点变形观测的方法工程建筑物变形观测的方法，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。垂直位移水准测量、液体静力水准测量、电磁波测距三角高程测量等。水平位移（1）对于建筑物主体倾斜观测，宜选用经纬仪、全站仪观测法；（2）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；（3）挠度观测：差异沉降法、位移计、挠度计等。建筑物变形测量的施测程序（1）了解测区及其附近环境，特别是通视条件和安全条件等。（2）按照任务书及测量方案的要求，选定测量点，埋设标石标志，建立高程控制网和平面控制网，也可建立三维控制网。沉降测量宜采用测区原有高程系统；平面位移测量可采用独立坐标系统。建筑物变形测量的施测程序（3）按测量方案和相关规范的规定周期及总测量次数对各测量点进行观测。（4）各周期的观测成果应及时分析处理，并选取与实际变形情况接近或一致的参考系进行严密平差和精度评定。对重要的长时间监测成果，应进行进一步的变形分析，做出变形趋势预报。变形观测的等级划分及精度要求变形观测的等级划分及精度要求，应符合下表的规定。等级垂直位移观测水平位移观测适用范围变形观测点的高程中误差/mm相邻变形观测点的高差中误差/mm变形观测点的点位中误差/mm一等0.30.11.5变形特别敏感的高层建筑、高耸构筑物、工业建筑、重要古建筑，大型坝体、精密工程设施、特大型桥梁、大型直立岩体、大型坝区地壳变形监测等。二等0.50.33.0变形比较敏感的高层建筑、高耸构筑物、工业建筑、古建筑，特大型和大型桥梁、大中型坝体、直立岩体、高边坡、重要工程设施、重大地下工程、危害性较大的滑坡监测等。三等1.00.56.0一般的高层建筑、多层建筑、工业建筑、高耸构筑物、直立岩体、高边坡、深基坑、一般地下工程、危害性一般的滑坡监测、大型桥梁等。四等2.01.012.0观测精度要求较低的建（构）筑物、普通滑坡监测、中小型桥梁等。注：1.变形观测点的高程中误差和点位中误差，是指相对于邻近基准点的中误差。

2.特定方向的位移中误差，可取表中相应等级点位中误差的1⁄√2作为限制。

3.垂直位移监测，可根据需要按变形观测点的高程中误差或相邻变形观测点的高程中误差，确定监测精度等级。第二节建筑物沉降观测变形监测网点的内容变形监测网的网点，宜分为基准点、工作基点和变形观测点1.基准点基准点为变形观测系统的基本控制点，是测定工作点和变形点的依据。基准点通常埋设在稳固的基岩上或变形区域以外，尽可能长期保存，稳定不动。每个工程一般应建立3个基准点。2.工作点工作点又称工作基点，它是基准点与变形观测点之间起联系作用的点。工作埋设在被研究对象附近，要求在观测期间保持点位稳定。变形监测网点的内容变形监测网的网点，宜分为基准点、工作基点和变形观测点3.观测点变形观测点是直接埋设在变形体上的能反映建筑物变形特征的测量点，又称观测点。根据测定它们的变化来判断这些建筑物的沉陷与位移。沉降观测基准基点和观测点的设置1.沉降观测基准点的设置水准基点的布设与埋设应符合下列要求（1）水准基点应尽量与观测点接近，其距离不应超过100m，以保证观测的精度。（2）水准基点应布设在受振区域以外的安全地点，以防止受到振动的影响。（3）离开公路、铁路、地下管道和滑坡至少5m。避免埋设在低洼易积水处及松软土地带。（4）为防止水准基点受到冻胀的影响，水准基点的埋设深度至少要在冰冻线下0.5m。（5）水准基点的埋设。可在无沉降的已有房屋或结构物上设置标志作为水准基点。在山区的建设中，可在建筑物附近稳固的基岩上设置。当场地为砂土或其他不利情况下，应建造深埋水准基点。沉降观测基准基点和观测点的设置2.沉降观测点的设置建(构)筑物的沉降观测点应按设计图纸埋设，并符合以下要求（1）建筑物四角或沿外墙每10～15m处或间隔2～3根柱基上。（2）裂缝、沉降或伸缩缝的两侧，新旧建筑物、高低建筑物或纵、横墙交接处。（3）人工地基和天然地基的接址处，建筑物不同结构的分界处。（4）烟囱、水塔和大型储藏罐等高耸构筑物的基础轴线的对称部位，每一构筑物不得少于4个点。（5）建(构)筑物的基础沉降观测点应埋设于基础底板上。沉降观测基准基点和观测点的设置2.沉降观测点的设置建(构)筑物的沉降观测点应按设计图纸埋设，并符合以下要求（6）基坑回弹观测时，回弹观测点宜沿基坑纵、横轴线或能反映回弹特征的其他位置设置。回弹观测的标志应埋入基底面10～20cm。（7）地基土的分层沉降观测点应选择在建(构)筑物的地基中心附近，观测标志的深度，最浅的应在基础底面50cm以下，最深的应超过理论上的压缩层厚度。（8）建筑场地的沉降点布设范围宜为建筑物基础深度的2～3倍，并应由密到疏布点。建筑物的沉降观测频率1.建筑物施工阶段的观测次数沉降观测的周期和观测时间，应根据工程性质、工程进度、地基土质情况及基础荷载增加情况等决定。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载情况而定，民用建筑可每加高1～2层观测一次；工业建筑可按不同工阶段(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。施工过程中如暂时停工，在停工时、重新开工时应各观测一次。停工期间，可每隔2～3月观测一次。建筑物施工阶段的观测应随施工进度及时进行。建筑物的沉降观测频率2.建筑物使用阶段的观测次数建筑物使用阶段的观测，应视地基土类型和沉降速度大小而定。除有特殊要求外，一般情况下，要在第一年观测4次，第二年观测3次，第三年后每年1次，直至稳定为止。观测期限一般不少于如下规定:砂土地基2年，膨胀土地基3年，黏土地基5年，软土地基10年。注意：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，应立即进行几天一次或逐日或一天几次的连续观测。建筑物的沉降观测频率3.建筑物沉降稳定阶段的判断方法（1）根据沉降量和时间关系曲线来定；（2）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2√2倍测量中误差，则可认为已进入稳定阶段；（3）对于一般观测工程，若沉降速度小于0.01～0.04mm/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。建筑物的沉降观测要求观测应选在成像稳定、清晰的时间进行，一般将各沉降观测点组成闭合水准路线，从水准点开始，逐点观测，最后回到水准点，高程闭合差应在规定范围之内。为满足精度要求，观测前应认真核校水准仪，值得注意的是，每期沉降观测均按相同的观测路线、采用相同的仪器工具，并尽量由同一个观测员观测，以保证观测结果的精度和各期观测成果的可比性。建筑物沉降观测成果整理1.整理计算每次沉降观测之后，首先检查数据的记录和计算是否正确，检验精度是否符合要求，然后调整高差闭合差，继而推算各观测点的高程，最后计算各观测点的本次沉降量和累计沉降量，并将计算结果、观测时间和荷载情况，一并记入沉降量观测记录表内，下表是某建筑物的部分沉降观测成果数据。建筑物沉降观测成果整理沉降观测记录观测时间（年月日）荷载情况

/（KN·m-2）各观测点的沉降情况施工进度情况12高程/m本下沉/mm累计下沉/mm高程/m本下沉/mm累计下沉/mm2004.7.1543155.39200155.74300基础施工结束2004.7.3051155.39-2-2155.741-2-2一层主体结束2004.8.1572155.388-2-4155.738-3-5二层主体结束2004.9.3090155.384-4-8155.734-4-9三层主体结束2004.10.15103155.38-4-12155.731-3-12主体结束2004.11.15103155.378-2-14155.729-2-14竣工2004.12.15103155.377-1-15155.728-1-15运营2005.1.15103155.375-2-17155.726-2-17运营2005.2.15103155.374-1-18155.725-1-18运营2005.5.15103155.3740-18155.723-2-20运营2005.8.15103155.373-1-19155.722-1-21运营2005.11.15103155.372-1-20155.721-1-22运营2006.2.15103155.371-1-21155.7210-22运营2006.5.15103155.3710-21155.7210-22运营沉降观测记录观测时间（年月日）荷载情况

/（KN·m-2）各观测点的沉降情况施工进度情况34高程/m本下沉/mm累计下沉/mm高程/m本下沉/mm累计下沉/mm2004.7.1543155.74500155.39500基础施工结束2004.7.3051155.744-1-1155.393-2-2一层主体结束2004.8.1572155.74-4-5155.389-4-6二层主体结束2004.9.3090155.737-3-8155.387-2-8三层主体结束2004.10.15103155.735-2-10155.385-2-10主体结束2004.11.15103155.734-1-11155.383-2-12竣工2004.12.15103155.733-1-12155.381-2-14运营2005.1.15103155.731-2-14155.38-1-15运营2005.2.15103155.729-2-16155.378-2-17运营2005.5.15103155.728-1-17155.377-1-18运营2005.8.15103155.727-1-18155.3770-18运营2005.11.15103155.726-1-19155.3770-18运营2006.2.15103155.725-1-20155.3770-18运营2006.5.15103155.7250-20155.3770-18运营本次沉降量=本次观测所得的高程-上次观测所得的高程累积沉降量=本次沉降量+上次累积沉降量建筑物沉降观测成果整理2.绘制沉降曲线图沉降曲线图是沉降量、地基荷载与延续时间三者的关系曲线图，分为两部分，即时间与沉降量关系曲线和时间与荷载关系曲线。根据沉降观测结果及有关加荷记录绘制。通常以纵轴的下方表示沉降(S)，以mm为单位；以纵轴的上方表示荷载(P)；横轴表示时间(t)，如下图所示。建筑物沉降观测中常遇到的问题及处理每次沉降观测之后，应及时整理和检查外业观测数据，若观测高差闭合差超限，应重新观测。若闭合差合格，则将闭合差按测站平均分配，然后计算各沉降观测点的高程。各点本次观测的高程减去上次观测的高程，便是该点在两次观测时间间隔内的沉降量，称为本次沉降量，而各次沉降量累加即为从首次观测至本次观测期向的累计沉降量。建筑物沉降观测中常遇到的问题及处理产生曲线自某点起渐渐回升现象一般是水准基点下沉所攻。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，埋在主楼上的沉降观测点，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。1.曲线在首次观测后即发生回升现象建筑物沉降观测中常遇到的问题及处理在第二次观测时发现曲线上升，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，应将第一次观测成果作废，而采用第二次观测成果作为首次观测成果。1.曲线在首次观测后即发生回升现象建筑物沉降观测中常遇到的问题及处理发生曲线在中间某点突然回升现象的原因，大多是因为水准基点或沉降测点被碰所致，如水准基点被压低或沉降观测点被撬高，此时，应仔细检查在水准基点和沉降观测点的外观有无损伤。如果大多数沉降观测点出现此种现象，则水准基点被压低的可能性很大。2.曲线在中间某点突然回升建筑物沉降观测中常遇到的问题及处理此时可改用其他水准点作为水准基点来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;如果观测点被撬后已活动，则需另行埋设新点；如点位尚牢固，则可继续使用，对于该点的沉降计算，则应进行合理处理。2.曲线在中间某点突然回升建筑物沉降观测中常遇到的问题及处理产生曲线自某点起渐渐回升现象一般是水准基点下沉所攻。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，埋在主楼上的沉降观测点，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。3.曲线自某点起渐渐回升建筑物沉降观测中常遇到的问题及处理曲线在后期呈现微小波浪起伏现象，这是测量误差所造成的。曲线在前期波浪起伏之所以不突出，是因为下沉量大于测量误差；但到后期，由于建筑物下沉极微或已接近稳定，在曲线上就出现测量误差比较突出的现象。此时，可将波浪曲线改成水平线，并适当地延长观测的间隔时间。4.曲线的波浪起伏现象建筑物沉降观测成果整理观测工作结束后，应提交下列成果（1）沉降观测成果表；（2）沉降观测点位分布图；（3）工程平面位置图及基准点分布图；（4）ｐ—ｔ—ｓ（荷载、时间、沉降量）曲线图（视需要提交）；（5）建筑物等沉降曲线图（如观测点数量较少可不提交）；（6）沉降观测分析报告。第三节建筑物主体倾斜观测建筑物主体倾斜观测建筑主体倾斜观测应测定建筑顶部观测点相对于底部固定点或上层相对于下层观测点的倾斜度、倾斜方向及倾斜速率。刚性建筑的整体倾斜，可通过测量顶面或基础的差异沉降来间接确定。中央彩电发射塔倾斜观测倾斜观测点和测站点的布设（1）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1.5~2.0倍目标高度的固定位置。当利用建筑内部竖向通道观测时，可将通道底部中心点作为测站点。（2）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。（3）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。建筑物主体倾斜观测点和测站点的布设应符合下列要求观测点位的标志设置（1）建筑顶部和墙体上的观测点标志可采用埋入式照准标志。当有特殊要求时，应专门设计。（2）不便埋设标志的塔形、圆形建筑以及竖直构件，可以照准视线所切同高边缘确定的位置或用高度角控制的位置作为观测点位。（3）位于地面的测站点和定向点，可根据不同的观测要求，使用带有强制对中装置的观测墩或混混凝土标石。（4）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特征部位，测站点可采用小标石或临时性标志。建筑物主体倾斜观测点位的标志设置应符合下列要求建筑物倾斜观测方法操作步骤：1.一般建筑物倾斜观测方法（1）将经纬仪安置在固定测站上，该测站到建筑物的距离，为建筑物高度的1.5倍以上。（2）瞄准建筑物X墙面上部的观测点M，用盘左、盘右分中投点法，定出下部的观测点N。用同样的方法，在与X墙面垂直的Y墙面上定出上观测点P和下观测点Q。（3）隔一段时间后，在原固定测站上，安置经纬仪，分别瞄准上观测点M和P，用盘左、盘右分中投点法，得到N′和Q′。如果N与N′、Q与Q′不重合，说明建筑物发生了倾斜。建筑物倾斜观测方法操作步骤：1.一般建筑物倾斜观测方法

建筑物倾斜观测方法全站仪免棱镜法2.塔式建筑物的倾斜观测如右图所示，以烟囱为例，先在距拟测建筑物1.5～2倍高度处选定两个点M、N作为测站点，布设根部观测标志A、E、D点及顶部观测标志B、F、C点。建筑物倾斜观测方法全站仪免棱镜法2.塔式建筑物的倾斜观测观测方法（1）首先在M设测站，以N为后视方向，将全站仪置为无棱镜观测状态；（2）分别照准立柱底部及顶部高度处的A、E、D及B、F、C点，测得X、Y、h值；（3）计算出顶部中心o及底部中心o′的坐标；（4）计算出顶部中心o对底部中心o′的总偏移值ΔD,∆𝐷=√(∆𝑥^2+∆𝑦^2)（5）计算倾斜度:𝑖＝ΔD/Δh第四节建筑物位移观测建筑移水平观测水平位移观测的概念根据平面控制点测定建(构)筑物的平面位置随时间变化的工作称为水平位移观测。建筑移水平观测为了消除外界条件的影响其目的是为了确定建(构)筑物平面位移的大小和方向。建筑移水平观测水平位移观测的内容位于特殊性土地区的建筑物地基基础水平位移观测、受高层建筑基施工影响的建筑物及工程设施水平位移观测，以及上挡土墙、大面积堆载等工程中所需的地基土深层侧向位移观测等，应测定规定平面位置上不同时间的位移量和位移速度。水平位移观测点的布设水平位移观测点位的选设观测点的位置，对建筑物应选在墙角、柱基及裂缝两边等处；地下管线应选在端点、转角点及必要的中间部位；护坡工程应按待测坡面成排布点；测定深层侧向位移的点位与数量，应按工程需要确定。控制点的点位应根据观测点的分布情况来确定。水平位移观测点的布设水平位移观测点的标志和标石设置建筑物上的观测点，可采用墙上或基础标志；土体上的观测点，可采用混凝土标志;地下管线的观测点，应采用窨井式标志。各种标志的形式及埋设，应根据点位条件和观测要求设计确定。水平位移观测周期水平位移观测的周期，对于不良土地区地基的观测，可与一并进行的沉降观测协调考虑确定;对于受基础施工影响的位移观测，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。水平位移观测方法当测量地面观测点在特定方向的位移时，可使用视准线、激光准直等方法。水平位移观测方法视准