工程测量 课件 单元14 工程变形观测

工程测量21世纪技能创新型人才培养系列教材·建筑系列主编林长进林志维单元14工程变形观测和竣工总平面图的绘制1工程变形监测概述2垂直位移观测3建筑物的倾斜观测4建筑物的裂缝观测与位移观测5竣工总平面图的绘制单元14工程变形观测和竣工总平面图的绘制【学习目标】

通过工程变形监测的学习与训练，掌握变形监测测量原理，具备变形测量和施工检验的能力。掌握沉降监测方法及成果分析；掌握水平位移观测原理方法；掌握倾斜观测方法；能实施变形监测。【工匠精神】工程测量人员要向珠峰高程测量队学习祖国至上，顽强拼搏，不畏艰险，勇攀高峰的精神。14.1工程变形监测概述一变形观测的特点

建筑物的变形观测，目前在我国已受到高度重视。随着社会主义建设的蓬勃发展，各种大型建筑物，如水坝、高层建筑、大型桥梁、隧道及各种大型设备的出现，因变形而造成损失的也越来越多。这种变形总是由量变到质变而造成事故的。固而及时地对建筑物进行变形观测，随时监视变形的发展变化，在未造成损失以前，及时采取补救措施，这就是变形观测的主要目的。它的另一个目的是检验设计的合理性，为提高设计质量提供科学的依据。§任务1工程变形监测概述建筑物在工程建设中建筑物在使用过程中建筑物沉降建筑物位移建筑物挠曲建筑物倾斜建筑物裂缝勘察设计施工使用失误建筑物特点工程地质复杂外界环境变化建筑物高大建筑物荷载大建筑物体形复杂建筑物荷载不均匀沙质土淤泥冻土地下水位变化大气温度变化外界风力变化地震破坏其它外力一、概述天津市人民会堂办公楼墙体开裂情况（1986年7月摄)天津市人民会堂办公楼新建天津市科学会堂学术楼相邻

高5.6m(办公楼)27m5m30m27m18m（学术楼）高22m开裂宽度100mm原因：两楼太近，学术楼产生地基附加应用，扩散到办公楼地基中，造成下沉。意大利比莎斜塔资料介绍：八层，高55m，1~6层为大理石砌，7~8为青砖石砌，内径7.65m，呈圆环形。1173年—1371年竣工，经过198年建到四层倾斜，停工94年。复建到第七层又停工83年，再建时第八层明显有转折。经测量：塔北侧沉降为量为90cm，塔南侧沉降为量为270cm，向南倾5.5°塔顶离开竖向中心线为5m,倾斜值为0.093原因：1.地基粉砂土，施工不慎，粉砂外挤，偏心荷载南侧压力大，造成倾斜。2.塔基地压力大，超过地基承受力，下沉。3.比萨平原深层抽水，使水位下降相当于大面积加载。二、变形监测目的通过对变形体动态监测，获得精确观测数据，对监测数据综合分析，达到以下目的：

对各种工程建筑物在施工或使用过程中的异常变形作出预报，提供施工和管理方法，以便及时采取措施，保证工程质量和建筑物安全。了解变形机理，验证工程设计理论和地壳运动假说。对采用新结构、新材料、新工艺性能做出客观评价。建立正确的监测预报理论和方法。三、变形监测内容一、内部监测内部应力、应变监测动力特性监测加速度监测二、外部监测沉降监测位移监测倾斜监测裂缝监测挠度监测静态监测动态监测四、变形监测特点

2.重复观测：测量时间跨度大，观测时间和重复周期取决于观测目的、变形量量大小和速度。

3.严密数据处理方法：数据量大，变形量小，变形原因复杂。

4.变形资料提供快和准确。测量精度高：一般位置精度为1mm，相对精度1ppm。五、外部变形监测基本方法1.常规大地测量方法几何水准测量三角高程测量三角（边）测量，交会测量导线测量全站仪自动跟踪测量二变形观测的技术要求

建筑物变形观测的精度，视变形观测的目的及变形值的大小而异，很难有一个明确的规定，国内外对此有各种不同的看法。原则上，如果观测的目的是为了监视建筑物的安全，精度要求稍低，只要满足预警需要即可，在1971年的国际测量工作者联合会(FIG)上，建议观测的中误差应小于允许变形值的1/10～1/20；如果目的是为了研究孪形的规律，则精度应尽可能高些，因为精度的高低会影响观测成果的可靠性。当然，在确定精度时，还要考虑设备条件的可能，在设备条件具备，且增加工作量不大的情况下，以尽可能高些为宜§14.2垂直位移观测一、概述建筑物沉降——是指建筑物及其基础在垂直方向上的变形即垂直位移，通过测定观测点与基准点之间高差随时间变化量。被测建筑物：高层建筑物高层建筑物深坑基重要厂房柱基及主要设备基础高大构筑物——水塔、烟囱、高炉等人工加固地基等14.2建筑物的沉降观测一水准点和观测点的设置基准点：是沉降观测的基准，应埋设在建筑物变形影响围之外，距开挖边线50m之外，按二、三等水准点规格埋石，个数不少于3个。观测点：观测点设立在变形体上，能反应变形的特征点深基坑支护结构观测点埋设在锁口架上，一般20m埋设一个,在支护的阳角处和距基坑很近的原建筑物应加密观测点。建筑物——在建筑物四角沿外墙间隔10~15米处布设，在柱上每隔2~3根柱设一个点。圆形构筑物——在基础轴线对称部位设点，不少于四个点。不同建筑物分界处：人工地基和天然地基接壤处，烈缝、伸缩缝处，不同高度建筑交接处，新旧建筑物交接处。观测点埋设：沉降观测基准点二建筑物的沉降观测沉降观测的周期（1）基准点应在建筑物基坑开挖前布设，并与已知水准点联测。（2）观测点埋设稳定后，应与基准点联测两次，作为沉降观测数据处理基础。（3）施工过程中深基坑开挖时1~2天出现暴雨，管涌应加密浇筑地下室底扳后3~4天建筑物主体施工1~2层结构封顶后3个月竣工投入使用3个月直至沿体稳定观测周期沉降观测现场在施工现场进行沉降观测2.沉降观测方法

仪器技术标准观测方法限差（mm）精密水准仪二等水准测量闭合水准闭合差容许值±0.6 附合水准精度要求：一般建筑物能反映2mm

重要建筑物能反映1mm

精密工程0.2mm3、沉降观测的成果整理采用专用记录手簿——逐步检查每次观测当日计算成果，分析成果。及时上报沉降结果绘制沉降曲线图沉降观测总结报告。计算各观测点高程计算相邻两次观测沉降量计算累积沉降量14.3建筑物的倾斜观测一倾斜观测(一)建筑物的倾斜观测多层和高层建筑物基础倾斜容许值建筑物高度（m）≤2424~6060~100＞100倾斜容许值（m）4321.5直接利用经纬仪投点法测量(二)塔式建筑物的倾斜测量测定顶部中心相对于底部中心的偏心位移量

发射塔倾斜与日照变形观测二建筑物的位移观测水平位移观测的平面位置是依据水平位移监测网，或称平面控制网。根据建筑物的结构形式、已有设备和具体条件，可采用三角网、导线网、边角网、三边网和视准线等形式。在采用视准线时，为能发现端点是否产生位移，还应在两端分别建立检核点。为了方便，水平位移监测网通常都采用独立坐标系统。例如大坝、桥梁等往往以它的轴线方向作为x轴，而y坐标的变化，即是它的侧向位移。为使各控制点的精度一致，都采用一次布网。监测网的精度，应能满足变形点观测精度的要求。在设计监测网时，要根据变形点的观测精度，预估对监测网的精度要求，并选择适宜的观测等级和方法。14.4建筑物的裂缝观测与位移观测一构件的挠度观测所谓挠度，是指建(构)筑物或其构件在水平方向或竖直方向上的弯曲值。例如桥的梁部在中间会产生向下弯曲，高耸建筑物会产生侧向弯曲。左图是对梁进行挠度观测的例子。在梁的两端及中部设置三个变形观测点A、B及C，定期对这三个点进行沉降观测，即可依下式计算各期相对于首期的挠度值：

——观测点间的距离；

——观测点的沉降量。挠度观测二建筑物的裂缝观测

当挠度过大建筑物会由于剪切破坏产生裂缝，这时除增加沉降观测次数，还应进行裂缝观测。

14.5竣工总平面图的绘制一竣工测量1．工业厂房及一般建筑物包括房角坐标、各种管线进出口的位置和高程，并附房屋编号、结构层数、面积和竣工时间等资料。2．铁路与公路包括起终点、转折点、交叉点的坐标，曲线元素，桥涵、路面、人行道等构筑物的位置和高程。3．地下管网窨井、转折点的坐标，井盖、井底、沟槽和管顶等的高程，并附注管道及窨井的编号、名称、管径、管材、间距、坡度和流向。4．架空管网包括转折点、结点、交叉点的坐标，支架间距，基础面高程等。5．特种构筑物包括沉淀池、烟囱、煤气罐等及其附属建筑物的外形和四角坐标，圆形构筑物的中心坐标，基础面标高，烟囱高度和沉淀池深度等。竣工总平面图上应包括建筑方格网点、水准点、建（构）筑物辅助设施、生活福利设施、架空及地下管线、铁路等建筑物或构筑物的坐标和高程，以及相关区域内空地等的地形。有关建筑物、构筑物的符号应与设计图例相同，有关地形图的图例应使用国家地形图图式符号。二竣工总平面图的绘制建筑区地上和地下所有建筑物、构筑物绘在一张竣工总平面图上时，往往因线条过于密集而不醒目，为此可采用分类编图。如综合竣工总平面图、交通运输总平面图和管线竣工总平面图等等。比例尺一般采用1：1000。如不能清楚地表示某些特别密集的地区，也可在局部采用1:500的比例尺。当施工的单位较多，工程多次转手，造成竣工测量资料不全，图面不完整或与现场情况不符时，需要实地进行施测，这样绘出的平面图，称为实测竣工总平面图。单元小结主要介绍了建筑物、构筑物的沉降观测、倾斜观测、裂缝观测和位移观测的原理和方法，观测数据的处理及分析判断。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