畢業(yè)設(shè)計(jì)建筑物變形觀測

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)建筑物變形觀測摘要建筑物的變形觀測是工程測量中的重要組成部分。隨著我國社會 主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)步伐的快速發(fā)展，高層建筑物、工業(yè)建筑物等工程設(shè)施的興 建，建筑物的建設(shè)和完工運(yùn)營的過程中，都會產(chǎn)生一定量的變形。這種變 形超過一定限度，就會影響建筑物的正常使用，嚴(yán)重時可能會危及建筑物 和人身的安全。因此，在建筑物的施工和運(yùn)營期間，必須對它們進(jìn)行監(jiān)測。 本文首先介紹了變形監(jiān)測的基本知識，論述了建筑物的監(jiān)測內(nèi)容包括沉降 監(jiān)測、建筑物主體的傾斜度監(jiān)測； 接著簡要描述了產(chǎn)生變形的原因、高 程系統(tǒng)的選擇、變形監(jiān)測工程的測量方法、布網(wǎng)方案，研究了該變形監(jiān)測 的數(shù)據(jù)處理方案； 最終得出了沉降分析并繪制出了載荷一

2、時間一沉降曲 線圖。通過該高層建筑的變形監(jiān)測的研究，目的是為了保障建筑物的施工 與竣工后的使用安全，體現(xiàn)出高層建筑在建設(shè)和使用過程中變形監(jiān)測的重 要性，為建筑物的安全提供了必要的評估數(shù)據(jù)。在校期間我們學(xué)習(xí)了變形測量的原理與方法這門課程，對此我非 常感興趣，希望以后可以多從事此類工作。在畢業(yè)實(shí)習(xí)期間從事了建筑物 變形監(jiān)測的測量任務(wù)，再結(jié)合本人在學(xué)校學(xué)習(xí)的專業(yè)知識，通過實(shí)習(xí)對變 形監(jiān)測的設(shè)計(jì)、方法、理論以及施測的全過程、數(shù)據(jù)的平差計(jì)算與整理有 一定經(jīng)驗(yàn)積累，為了更好的把在課堂上學(xué)到的知識與實(shí)際相結(jié)合，為以后 參加此類工作打好基礎(chǔ)，我選擇了這一畢業(yè)設(shè)計(jì)題目。1.2選題目的人類社會的進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)

3、展，加快了工程建設(shè)的 進(jìn)程，并且對現(xiàn)代建筑物的規(guī)模、造型、難度提出了更高的要求。與此同 時，變形監(jiān)測工作的意義更加重要。眾所周知，工程建筑物在施工和運(yùn)營 階段，由于受到多種主觀與客觀因素的影響，會產(chǎn)生變形，變形如果超出 了規(guī)定的限度，就會影響建筑物的正常使用，嚴(yán)重時還會危及建筑物的安 全，給社會和人民生活帶來巨大的損失。盡管工程建筑物在設(shè)計(jì)和施工運(yùn) 營期間采用了一定的安全系數(shù)，使其安全承受所考慮的多種外荷載影響， 但是由于設(shè)計(jì)中不可能對工程的工作條件及承載能力做出完全的考慮施工 質(zhì)量也不可能完美無缺，工程在運(yùn)行過程中還可能發(fā)生某些不利的變化因 素，因此為了掌握建筑物、構(gòu)筑物在修建中和竣工后的變

4、形情況，正確指 導(dǎo)施工，保證工程質(zhì)量，檢驗(yàn)工程設(shè)計(jì)的正確性和利于建筑物、構(gòu)筑物的 安全使用，對指定建筑物、構(gòu)筑物進(jìn)行變形觀測是非常必要。1.3高層測區(qū)概況大連市位于北半球的暖溫帶地區(qū)，具有海洋性特點(diǎn) 的暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，冬無嚴(yán)寒，夏無酷暑，四季分明。年平均氣溫 10.5C，極端氣溫最高37.8C，最低T9.13C。年降水量550-950毫米， 全年日照總時數(shù)為2500-2800小時。大連市區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)山地丘陵多，平原低地少，整個地形為北高南低， 北寬南窄；地勢由中央軸部向東南和西北兩側(cè)的黃、渤海傾斜，面向黃 海一側(cè)長而緩。長白山系千山山脈余脈縱貫本區(qū)，絕大部分為山地及久經(jīng) 剝蝕而成的低緩丘

5、陵，平原低地僅零星分布在河流入海處及一些山間谷 地；巖溶地形隨處可見，喀斯特地貌和海蝕地貌比較發(fā)育。玫瑰東方小區(qū)二期位于遼寧省大連市沙河口區(qū)，五一橋的東面，太原 街的西面，沿河街的背面，五一路的南面。由8棟高層（1棟32層、1棟 21層、2棟31層、4棟30層）和2棟11層小高層組成，占地面積43528 平方米，建筑面積161053平方米。1.4引起建筑物變形的原因建筑物變形的客觀原因主要有：建筑物的 自重、使用中的動荷載、振動或風(fēng)力等因素引起的附加荷載，建筑物的結(jié) 構(gòu)形式，地下水位的升降和它對基礎(chǔ)的侵蝕作用，地基土在荷載與地下水位變化影響下產(chǎn)生的各種工程地質(zhì)現(xiàn)象，溫度的變化，建筑物附近新工程

6、 對地基的擾動等。建筑物變形的主觀原因主要有：地質(zhì)勘探不充分與結(jié)果不準(zhǔn)確，設(shè)計(jì) 錯誤，施工質(zhì)量差，施工方法不當(dāng)?shù)?。自然條件及其變化而引起建筑物變形。建筑物地基的工程地質(zhì)條件、 水文地質(zhì)條件、土壤的物理性質(zhì)、大氣溫度等因素引起建筑物變形。建筑物自身的荷載大小、結(jié)構(gòu)類型、高度及其動荷載(如風(fēng)力大小、 振動強(qiáng)弱)等引起建筑物變形。由于建筑物施工或使用期間一些工作做得不合理，或由于周圍環(huán)境 影響而產(chǎn)生的變形。1.5執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范與坐標(biāo)系統(tǒng)的選擇執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范建筑變 形測量規(guī)程(JGJ/T8-07)中華人民共和國建設(shè)部。地面沉降水準(zhǔn)測量規(guī)范(DZ/T0154-95)中華人民共和國地質(zhì)礦 產(chǎn)部。2變形

7、監(jiān)測的內(nèi)容與方法變形監(jiān)測是自然界普遍存在的現(xiàn)象，它是指 變形體在各種荷載作用下，其形狀、大小及位置在時間域和空間域中的變 化。變形體在一定范圍內(nèi)是被應(yīng)允的，但是超過了允許值，則可能會發(fā)生 自然或人為災(zāi)害，帶來巨大的人員與財產(chǎn)損失。自然界的變形危害現(xiàn)象很 普遍，如地震、滑坡、崩塌、地表沉陷、火山爆發(fā)、潰壩、橋梁與建筑物 的倒塌等1。所謂的變形監(jiān)測，就是利用測量與專用儀器和方法對變形體的變形現(xiàn) 象進(jìn)行監(jiān)視觀測的工作。其任務(wù)是確定在各種載荷的外力作用下，變形體的形狀、大小及位置變化的空間狀體和時間特征。變形監(jiān)測工作是人們通 過變形現(xiàn)象獲得科學(xué)認(rèn)識、檢驗(yàn)理論和假設(shè)的必要手段。變形體的范疇可以大到整個地

8、球，小到一個工程建筑構(gòu)體，它包括自 認(rèn)和人工的構(gòu)筑物。根據(jù)變形體的研究范圍，可以將變形監(jiān)測研究隊(duì)形分 為三類： 第一類：全球變形研究，如監(jiān)測全球板塊運(yùn)動、地極移動、地 球自轉(zhuǎn)速率的變化、地潮等； 第二類：區(qū)域性變形研究，如地殼形變 監(jiān)測、城市地面沉降等； 第三類：工程和局部形變研究，如監(jiān)測工程 建筑物的三維變形、滑坡提的滑動、地下開采使引動的地表和下沉等。在精密工程測量中，最具有代表性的變形體有大壩、橋梁、礦區(qū)、高 層建筑物、防護(hù)堤邊坡、隧道、地鐵、地表沉降等2。2.1變形監(jiān)測的內(nèi)容變形監(jiān)測的內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)變形體的性質(zhì)與地基情 況來定。要求有明確的針對性，既要有重點(diǎn)，又要做全面考慮，以便能正 確

9、地反映出變形體的變化情況，達(dá)到監(jiān)視變形體的安全、了解其變形規(guī)律 的目的。例如：1.工業(yè)與民用建筑物：主要包括基礎(chǔ)的沉降觀測與建筑 物本身的變形監(jiān)測。就其基礎(chǔ)面而言，主要觀測內(nèi)容是建筑物的均勻沉降 與不均勻沉降。對建筑物本身來說，則主要是觀測傾斜和裂縫。對于高層 和高聳建筑物，還應(yīng)對其動態(tài)變形（主要為振動的幅值、頻率和扭轉(zhuǎn)）進(jìn) 行觀測。對于工業(yè)企業(yè)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)施與軍事設(shè)施中的各種工藝設(shè)備、導(dǎo) 軌等，其主要觀測內(nèi)容是水平位移和垂直位移。地面沉降：對于建立在江河下游沖擊層上的城市，由于工業(yè)水需要 大量開采地下水，而影響地下土層的結(jié)構(gòu)，使地面發(fā)生沉降現(xiàn)象。對于地 下采礦地區(qū)，由于大量的采掘，也會使地表

10、發(fā)生沉降現(xiàn)象。在這種沉降現(xiàn) 象嚴(yán)重的城市地區(qū)，暴雨以后發(fā)生大面積積水，影響倉庫的使用與居民的 生活。有時甚至造成地下管線的破壞，危機(jī)建筑物的安全。因此，必須定 期進(jìn)行變形監(jiān)測，掌握沉降與回升規(guī)律，以便采取防護(hù)措施。對于這些地 區(qū)主要應(yīng)進(jìn)行地表沉降觀測。2.2變形監(jiān)測的目的人類社會的進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，加快了工程 建設(shè)的進(jìn)程，并且對現(xiàn)代建筑物的規(guī)模、造型、難度提出了更高的要求。 與此同時，變形監(jiān)測工作的意義更加重要。眾所周知，工程建筑物在施工 和運(yùn)營階段，由于受到多種主觀與客觀因素的影響，會產(chǎn)生變形，變形如 果超出了規(guī)定的限度，就會影響建筑物的正常使用，嚴(yán)重時還會危及建筑 物的安全，給社會和人

11、民生活帶來巨大的損失。盡管工程建筑物在設(shè)計(jì)和 施工運(yùn)營期間采用了一定的安全系數(shù)，使其安全承受所考慮的多種外荷載 影響，但是由于設(shè)計(jì)中不可能對工程的工作條件及承載能力做出完全所考 慮的施工質(zhì)量也不可能完美無缺，工程在運(yùn)行過程中還可能發(fā)生某些不利 的變化因素，因此，國內(nèi)外仍有一些工程出現(xiàn)事故。以大壩為例，法國 67m高的瑪爾巴塞拱壩1959年垮塌；意大利262m高的瓦伊昂拱壩1963因庫岸大滑坡導(dǎo)致涌浪翻壩且水庫淤滿失效；我國板橋和石漫灘兩座水 庫的土壩因1975年洪水漫壩事故等等。可見，保證工程建筑物安全是一 個十分重要而且很現(xiàn)實(shí)的問題。為此，變形監(jiān)測的首要目的是要掌握變形 體的實(shí)際性狀，為判斷

12、其安全提供必要信息。2.1985年6月12日長江三峽新灘大滑坡的成功預(yù)報，確保災(zāi)害損失 減少到了最低限度。它不僅使滑坡區(qū)內(nèi)457戶1371人在活潑前夕全部安 全撤離，無一傷亡，而且使正在險區(qū)長江上下游航行的11艘客貨輪船及 時避險，免遭災(zāi)害。為國家減少直接經(jīng)濟(jì)損失8700萬元，被譽(yù)為我國滑 坡預(yù)報研究史上的奇跡。隔河巖大壩外觀變形GPS自動化監(jiān)測系統(tǒng)在1998年長江流域抗洪 峰中所發(fā)揮的巨大作用，確保了安全度汛，避免了荊江大堤災(zāi)難性分洪。變形監(jiān)測所研究的理論和方法主要涉及到這樣3個方面的內(nèi)容：變形 信息的獲取、變形信息的分析與解釋以及變形預(yù)報。其研究領(lǐng)域成果對預(yù) 報自然災(zāi)害及了解變形機(jī)理是極為

13、重要的。對于工程建筑物，變形監(jiān)測除 了作為判斷其安全的耳目之外，還是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)施工的重要手段?？偠灾?，變形監(jiān)測的工作的意義重點(diǎn)表現(xiàn)在兩個方面，首先是使用 上的意義，主要是掌握各種建筑物和地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)定性，為安全性診斷提 供必要的信息，以便及時發(fā)現(xiàn)問題并采取措施； 其次是科學(xué)上的意義， 包空更好的理解機(jī)理，驗(yàn)證有關(guān)工程設(shè)計(jì)的理論和地殼運(yùn)動的假說，進(jìn)行 反饋設(shè)計(jì)以及建立有效的變形預(yù)報模型。2.3變形監(jiān)測技術(shù)及其發(fā)展縱觀國內(nèi)外數(shù)10年變形監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展 歷程，傳統(tǒng)的地表變形監(jiān)測方法主要采用是大地測量法和近景攝影測量法。常規(guī)地面測量方法的完善與發(fā)展，其顯著進(jìn)步是全站型儀器的廣泛使 用，尤其是全自動跟蹤

14、全站儀，有時也稱為測量機(jī)器人，為局部工程變形 的自動監(jiān)測或室內(nèi)監(jiān)測提供了一種良好的技術(shù)手段，它可進(jìn)行一定范圍內(nèi) 無人值守、全天候、全方位的自動監(jiān)測。實(shí)際工程試驗(yàn)表明，測量機(jī)器人 監(jiān)測精度可以達(dá)到亞mm級。目前，在美國加州南部的一個新水庫已安裝 了由8個永久性RTS和218個棱鏡組成的地面自動監(jiān)測系統(tǒng)。但是，TPS 最大的缺陷就是受測程限制，測站點(diǎn)一般都處在變形區(qū)域的范圍內(nèi)。地面攝影測量技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用起步較早，但是由于攝影距離 不能過遠(yuǎn)，加上絕對精度較低，使得其應(yīng)用受到局限，過去僅大量應(yīng)用于 高塔、煙囪、邊坡體等變形監(jiān)測。近幾年發(fā)展起來的數(shù)字?jǐn)z影測量和實(shí)時 攝影測量技術(shù)在變形監(jiān)測中的深入

15、應(yīng)用開拓了非常廣泛的前景。光、機(jī)、電技術(shù)的發(fā)展，研制出了一些特殊和專用于變形的自動監(jiān)測， 它包空應(yīng)變測量、準(zhǔn)直測量和傾斜測量。GPS作為一種全新的現(xiàn)代空間定位技術(shù)，已逐漸在越來越多的領(lǐng)域取 代了常規(guī)光學(xué)和電子測量儀器。自從20世紀(jì)80年代以來，尤其是進(jìn)入 90年代后，GPS衛(wèi)星定位和導(dǎo)航技術(shù)與現(xiàn)代通信技術(shù)的相結(jié)合，在空間定 位技術(shù)方面引起了革命性的變化2。2.4變形觀測方法的選擇變形測量方法的選擇則取決于變形體的特征、 變形監(jiān)測的目的、變形體的大小和變形速度等因素。在全球性變形監(jiān)測方 面，空間大地測量是最基本、最適用的技術(shù)；在區(qū)域性變形監(jiān)測方面，GPS已成為主要的技術(shù)手段，另外近幾年發(fā)展起來的

16、空間對地觀測遙感新 技術(shù)一一合成孔徑雷達(dá)干涉測量(InSAR， InterferometricSyntheticApertureRadar)，在監(jiān)測地震變形、火山地表 移動、冰川漂移、地表沉降、山體滑坡等方面，其試驗(yàn)成果的精度已可達(dá) 厘米或毫米級，表現(xiàn)出了很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢，但精密水準(zhǔn)測量依然是高精度 高程信息獲取的主要方法；在工程和局部性變形監(jiān)測方面，地面常規(guī)測 量技術(shù)、地面攝影測量技術(shù)、特殊和專用的測量手段、以及以 GPS(GlobalPoitioningSytem)為主的空間定位技術(shù)等均得到了較好的應(yīng)用。表2.4變形觀測方法類別監(jiān)測方法水平位移監(jiān)測三角形網(wǎng)、極坐標(biāo)法、 交會法、GPS測量、正

17、倒垂線法、視準(zhǔn)線法、引張線法、激光準(zhǔn)直法、精 密測距、伸縮儀法、多點(diǎn)位移計(jì)、傾斜儀等垂直位移監(jiān)測水準(zhǔn)測量、液體 靜力水準(zhǔn)測量、電磁波測距三角高程測量等三維位移監(jiān)測全站儀自動跟蹤 測量法、衛(wèi)星實(shí)時定位測量法、攝影測量法等主體傾斜經(jīng)緯儀投點(diǎn)法、差 異沉降法、激光準(zhǔn)直法、垂線法、傾斜儀、電垂直梁等撓度觀測垂線法、 差異沉降法、位移計(jì)、撓度計(jì)等監(jiān)測體裂縫精密測距、伸縮儀、位移計(jì)、 測縫計(jì)、攝影測量等應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測應(yīng)力計(jì)、應(yīng)變計(jì)3高層建筑物沉降監(jiān) 測3.1引起高層建筑物沉降的原因沉降監(jiān)測是建筑物變形監(jiān)測中一項(xiàng)重要 的監(jiān)測內(nèi)容，引起建筑物沉降監(jiān)測的原因有多種多樣。建筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時，沒有掌握地基土性，缺乏方

18、案的比選、專家論 證，采用的基礎(chǔ)形式不當(dāng)而發(fā)生事故2.在深厚淤泥軟土地基上，錯誤選 用沉管灌注樁、沉管夯擴(kuò)樁等基礎(chǔ)形式，經(jīng)常發(fā)生縮頸、離析、斷樁和樁 長達(dá)不到持力層等事故。在填土、軟土或濕陷性黃土等厚薄不均地基上，采用條形或筏板等 基礎(chǔ)方案，導(dǎo)致建筑物傾斜。采用強(qiáng)夯處理地基時。由于夯擊能量不足，影響深度達(dá)不到加固深 度的要求，沒有消除填土或黃土的濕陷性，如果建筑物在使用過程中地基 浸水，必然造成建筑物下沉、傾斜或裂損。對于欠固結(jié)的填土、淤泥等軟土地基，地面大量回填堆載，采用樁 基方案時，如忽視負(fù)摩擦力的作用與計(jì)算，常發(fā)生布樁數(shù)量不足，導(dǎo)致樁 基過量沉降、斷樁等嚴(yán)重事故，使建筑物開裂或傾斜。同一

19、棟建筑物上選用兩種以上基礎(chǔ)形式或?qū)⒒A(chǔ)置于剛度不同的地 基土層上，易發(fā)生嚴(yán)重事故。3.2水準(zhǔn)基點(diǎn)位置的選擇與埋設(shè)3.2.1水準(zhǔn)基點(diǎn)選擇與要求變形觀測 網(wǎng)是由水準(zhǔn)基點(diǎn)和觀測點(diǎn)組成。水準(zhǔn)基點(diǎn)是沉降觀測的基準(zhǔn)點(diǎn)，是測定設(shè) 置在變形區(qū)的觀測點(diǎn)垂直位移的依據(jù)。它的構(gòu)造與布設(shè)必須保證穩(wěn)定不變 和長期保存。根據(jù)測區(qū)范圍，以及精度要求，布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)。由于沉降地區(qū)的影響或其他原因，水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程也可能是變化的。 為檢查水準(zhǔn)基點(diǎn)本身的高程是否變動，可以將其成組埋設(shè)，最好選擇其中 任意三點(diǎn)構(gòu)成等邊三角形或四邊形的四個頂點(diǎn)為水準(zhǔn)基點(diǎn)。定期對四個水 準(zhǔn)基點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測，這樣便可以判斷水準(zhǔn)基點(diǎn)的高程是否有變動，一般在離 建筑物

20、30m以外150m以內(nèi)地勢穩(wěn)定的地方選擇和埋設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)。3.2.2水準(zhǔn)基點(diǎn)的埋設(shè)水準(zhǔn)基點(diǎn)的埋設(shè)位置應(yīng)選擇在巖層較淺或土質(zhì) 較硬的地段，應(yīng)避開即將進(jìn)行施工的建筑和準(zhǔn)備拆修的建筑物，最重要的 是要保證水準(zhǔn)基點(diǎn)在測區(qū)沉降范圍之外。點(diǎn)位應(yīng)便于尋找、長期保存。水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)石的埋設(shè)應(yīng)穩(wěn)固耐久，一定保持垂直方向的穩(wěn)定，巖層較 淺時，基點(diǎn)標(biāo)石應(yīng)埋設(shè)在基巖上； 當(dāng)基巖較深時應(yīng)埋設(shè)至原土層，且標(biāo) 石的底部應(yīng)埋設(shè)在原土層以下，并澆灌混凝土基礎(chǔ)。具體埋設(shè)可參考圖 3.1。圖3.1水準(zhǔn)基點(diǎn)的埋設(shè)斷面圖3.3監(jiān)測點(diǎn)位置的選擇與埋設(shè)變形觀測 結(jié)果的準(zhǔn)確性以及其數(shù)據(jù)能否正確反映出建筑物的實(shí)際變形，與其變形觀 測點(diǎn)布設(shè)是否合理、全

21、面有直接關(guān)系。沉降觀測點(diǎn)位置的確定將決定得到 的變形量能否準(zhǔn)確而全面的反映建筑物的變形隨時間變化的趨勢和發(fā)展， 即決定了能否正確預(yù)測建筑物的變形情況進(jìn)而采用正確的措施。因此，確 定沉降觀測點(diǎn)的位置是非常重要的，必須數(shù)量足夠、點(diǎn)位適當(dāng)。沉降觀測 點(diǎn)的選擇還應(yīng)便于基礎(chǔ)沉降的現(xiàn)場觀測，易于保存，并不受損壞。3.3.1監(jiān)測點(diǎn)位置的選擇沉降觀測點(diǎn)的位置以能全面反映建筑物地基 變形特征，并結(jié)合地質(zhì)情況及建筑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)確定，沉降觀測點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)遵 循以下原則：1.建筑物的四角、核心筒四角、大轉(zhuǎn)角處及沿外墻每 1015m處或每隔23根柱基上。高低層建筑物、新舊建筑物、縱橫墻等交接處的兩側(cè)。建筑物裂縫、后澆帶和沉降

22、縫兩側(cè)、基礎(chǔ)埋深相差懸殊外、人工地 基與天然地基接壤處、不同結(jié)構(gòu)的分界處及填挖方分界處。寬度大于等于15m或小于15m而地質(zhì)復(fù)雜以及膨脹土地區(qū)的建筑 物，在承重內(nèi)隔墻中部設(shè)內(nèi)墻點(diǎn)，在室內(nèi)地面中心及四周設(shè)地面點(diǎn)。鄰近堆置重物處、受振動有顯著影響的部位及基礎(chǔ)下的暗浜（溝） 處?？蚣芙Y(jié)構(gòu)建筑物的每個或部分柱基上或沿縱橫軸線設(shè)點(diǎn)。片筏基礎(chǔ)、箱形基礎(chǔ)底板或接近基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)部分之四角處及其中部 位置。重型設(shè)備基礎(chǔ)和動力設(shè)備基礎(chǔ)的四角、基礎(chǔ)型式或埋深改變處以及 地質(zhì)條件變化處兩側(cè)。電視塔、煙囪、水塔、油罐、煉油塔、高爐等高聳建筑物，沿周邊 在與基礎(chǔ)軸線相交的對稱位置上布點(diǎn)，點(diǎn)數(shù)不少于4個。3.3.2監(jiān)測點(diǎn)位置

23、的埋設(shè)沉降觀測標(biāo)志的形式與埋設(shè)要求，沉降觀測 標(biāo)志可根據(jù)不同的建筑結(jié)構(gòu)類型和建筑材料，采用墻（柱）標(biāo)志、基礎(chǔ)標(biāo) 志和隱蔽式標(biāo)志（高級建筑物）等型式。標(biāo)志的埋設(shè)位置應(yīng)避開如雨水管、窗臺線、暖氣片、暖水管、電氣開 關(guān)等有礙設(shè)標(biāo)與觀測的障礙物，并應(yīng)視立尺需要離開墻（柱）面和地面一 定距離。隱蔽式沉降觀測點(diǎn)標(biāo)志的型式，可按圖3.2、圖3.3、圖3.4的 規(guī)格埋設(shè)3。表3.4.1沉降量觀測的中誤差（mm）允許沉降量沉降量觀測的中誤差觀 測等級選用值 4.20.210.2 一 120.600.5 二 180.901.0 三、 四301.502.0五表3.4.2沉降觀測觀測點(diǎn)測站高差中誤差變形測量等 級沉降

24、觀測觀測點(diǎn)測站高差中誤差/mm適應(yīng)范圍特級W0.05特種精密工 程、重要科研項(xiàng)目一級W0.15.大型建筑物、科研項(xiàng)目二級W0.50中 等精度要求建筑物、重要建筑物主體傾斜觀測、場地滑坡觀測三級 W1.50低精度建筑、一般建筑傾斜觀測及場地滑坡觀測注：1：觀測點(diǎn)測站高差中誤差，系指幾何水準(zhǔn)測量測站高差中誤差或靜力水準(zhǔn)測量相臨觀測點(diǎn)相對高差中誤差；2：沉降水準(zhǔn)測量閉合差要求：一級小于0.3mm，二級小于1.0mm （其中n為測站數(shù)）。測量儀器采用徠卡DNA03精密水準(zhǔn)儀配合3.0米銦瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺和2.0 米銦瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺。本工程按二級沉降觀測要求，根據(jù)建筑物變形測量規(guī)程（JGJ8- 2007）規(guī)定，采

25、用單程觀測即可滿足精度要求，作業(yè)時為提高觀測質(zhì)量采 用單程雙測站觀測。根據(jù)實(shí)際情況，觀測時，各項(xiàng)限差指標(biāo)盡量控制到1/2限差范圍內(nèi)， 最大不超過2/3限差，以保證觀測質(zhì)量。沉降是否進(jìn)入穩(wěn)定階段，有幾種方法進(jìn)行判斷：（1）根據(jù)沉降量與時間關(guān)系曲線來判定；（2）對重點(diǎn)觀測和科研觀測工程，若最后三期觀測中，每期沉降量均不大于倍測量中誤差，則可認(rèn)為已進(jìn)入穩(wěn)定階 段；（3）對于一般觀測工程，若沉降速度小于0.010.04mm/d，可認(rèn)為已進(jìn)入穩(wěn)定階段，具體取值宜根據(jù)各地區(qū)地基土的壓縮性確定。沉降觀測的工作方式“分級觀測”方式。將沉降觀測的布點(diǎn)分為三 級：水準(zhǔn)基點(diǎn)、工作基點(diǎn)和沉降觀測點(diǎn)，沉降觀測分兩級進(jìn)行

26、：（1）水 準(zhǔn)基點(diǎn)工作基點(diǎn)； （2）工作基點(diǎn)沉降觀測點(diǎn)。如果建筑物施工場地不大，則可不必分級觀測，但水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)至少布設(shè) 3個，并選擇其中最穩(wěn)定的一個點(diǎn)作為水準(zhǔn)基點(diǎn)。沉降觀測的周期和觀測時間在我們選擇儀器和觀測方法后，就要確 定觀測的周期。沉降觀測的間隔時間為觀測周期。它的確定一般可根據(jù)下 面兩種方法確定：（1）按荷載階段確定周期從開始施工到滿荷載為第一 階段，其觀測周期約為10天一1月左右（視工程進(jìn)度而定）。從滿荷載 起到沉降速度變化趨向穩(wěn)定時為第二階段。在此階段的觀測周期可適當(dāng)放 長，但不應(yīng)超過三月。從沉降速度穩(wěn)定后到基本停止沉降時為第三階段， 其觀測周期開始時為半年或一年左右一次，往后可增長

27、到23年觀測一 次。（2）按沉降速度確定就是根據(jù)下沉的速度來確定觀測的周期。為了精 確反映沉降量。玫瑰東方小區(qū)進(jìn)行了兩期沉降觀測。是根據(jù)建筑物上部結(jié)構(gòu)施工，隨 著荷載的增加，每增加一層荷載觀測一次，封頂時觀測一次。上砌體，裝 修，竣工，使用各觀測一次。使用階段，使用后第一年觀測四次，第二年 每間隔半年觀測一次，以后每年觀測一次。如在觀測過程發(fā)現(xiàn)差異沉降量大于規(guī)定的要求時或階段沉降量較大時， 一方面要及時通知設(shè)計(jì)施工部門采取措施。另一方面要縮短觀測周期，進(jìn) 行監(jiān)測，以保證建筑物的安全4。3.6水準(zhǔn)測量的精度（1）往返高差不符值A(chǔ)計(jì)算每公里的偶然中誤 差： （3.6.1）（2）往返平均值的每公里偶

28、然中誤差： （3.6.2）（3）每公里高差權(quán)中誤差：（3.6.3） 3.7提高觀測精度的方法沉降點(diǎn)的觀測盡量采用比較固定的方式進(jìn)行測量。即在沉降 測量過程中固定觀測人員，固定觀測儀器，固定施測路線、立尺位置及轉(zhuǎn) 點(diǎn)，盡量使各次觀測的環(huán)境和條件保持一致。這樣既可以提高觀測速度， 又能提高觀測精度。施測過程中應(yīng)采取一些必要的措施來提高測量精度， 如水準(zhǔn)儀i角是一個變化值，每次作業(yè)前，對i角進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)i角 大于15秒，應(yīng)及時進(jìn)行檢驗(yàn)校正，外業(yè)觀測中采用皮尺來量取前后視距， 保持前后視距相等。這樣既可提高作業(yè)速度，又可減小i角誤差的影響， 提高測量精度； 作業(yè)中為保證水準(zhǔn)尺氣泡穩(wěn)定居中，應(yīng)盡量采

29、用尺撐等 輔助設(shè)備以穩(wěn)定水準(zhǔn)尺，保證水準(zhǔn)尺在測量過程中處于豎直狀態(tài)，減小因 風(fēng)力或人為因素引起的水準(zhǔn)尺傾斜誤差的影響。4高層建筑物的傾斜監(jiān)測測定工業(yè)與民用建筑物傾斜度隨時間變化的 工作，稱為傾斜監(jiān)測。高層或高聳的建筑物，如電視臺、水塔、高層建筑 物等，由于基礎(chǔ)不均勻沉降或受風(fēng)力等影響，其垂直軸線會發(fā)生傾斜。當(dāng) 傾斜達(dá)到一定程度時會影響建筑物的安全，因此必須對其進(jìn)行傾斜監(jiān)測或 不均勻才沉降監(jiān)測。建筑物主體傾斜觀測，應(yīng)測定建筑物頂部相對于底部或各層間上層相 對于下層的水平位移與高差，分別計(jì)算整體或分層的傾斜度、傾斜方向以 及傾斜速度。對具有剛性建筑物的整體傾斜，亦可通過測量頂面或基礎(chǔ)的 相對沉降間

30、接確定。4.1引起建筑物傾斜的原因建筑物主體傾斜觀測的原因很多，如地質(zhì) 勘探不充分與結(jié)果不準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)錯誤，施工質(zhì)量差，施工方法不當(dāng)?shù)取?1)基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量低劣：施工部門偷工減料，弄虛作假，隨便減 少配筋，降低混凝土強(qiáng)度等級，采用劣質(zhì)鋼材乃至縮小基礎(chǔ)尺寸，減少基 礎(chǔ)埋深，基礎(chǔ)施工放線不準(zhǔn)確等。(2 )地基處理方面的原因：目前地基處理手段多，這方面的問題也很 多，如樁端未進(jìn)到設(shè)計(jì)持力層； 樁徑未滿足設(shè)計(jì)要求； 強(qiáng)夯未達(dá)到有 效的影響深度； 振沖碎石樁未達(dá)到振密效果； 檢測手段不合理或未能 正確反映實(shí)際情況等等。地下開挖引起地面建筑物的裂損：城市由于修建地鐵、地下街等 地下建筑物，或者礦區(qū)開挖采礦

31、、采煤巷道引發(fā)地面沉降，造成地面建筑 物的下沉、開裂、傾斜等損害。相鄰深基坑施工引起建筑物的損壞：在高層建筑基礎(chǔ)工程施工中， 由于深基坑的開挖、支護(hù)、降水、止水、監(jiān)測等技術(shù)措施不當(dāng)，造成支護(hù) 結(jié)構(gòu)倒塌或過大變形，基坑大量漏水、涌土失穩(wěn)，基坑周邊地面塌陷，以 及相鄰建筑物基礎(chǔ)工程的施工相互影響，都會對已建成或正在建造的相鄰 建筑物造成威脅與損壞，引發(fā)嚴(yán)重的事故。4.2基準(zhǔn)點(diǎn)位置選擇與埋設(shè)建筑主體傾斜觀測應(yīng)測定建筑頂部觀測點(diǎn) 相對于底部固定點(diǎn)或上層相對于下層觀測點(diǎn)的傾斜度、傾斜方向及傾斜速 率。剛性建筑的整體傾斜，可通過測量頂面或基礎(chǔ)的差異沉降來間接確定。主體傾斜觀測點(diǎn)和測站點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)符合下列要求

32、：1.當(dāng)從建筑外部觀測時，測站點(diǎn)的點(diǎn)位應(yīng)選在與傾斜方向成正交的方向線上距照準(zhǔn) 目標(biāo)1.52.0倍目標(biāo)高度的固定位置。當(dāng)利用建筑內(nèi)部豎向通道觀測 時，可將通道底部中心點(diǎn)作為測站點(diǎn)；2.對于整體傾斜，觀測點(diǎn)及底部固定點(diǎn)應(yīng)沿著對應(yīng)測站點(diǎn)的建筑主體豎直線，在頂部和底部上下 對應(yīng)布設(shè)； 對于分層傾斜，應(yīng)按分層部位上下對應(yīng)布設(shè)；3.按前方交會法布設(shè)的測站點(diǎn)，基線端點(diǎn)的選設(shè)應(yīng)顧及測距或長度丈量的要 求。按方向線水平角法布設(shè)的測站點(diǎn)，應(yīng)設(shè)置好定向點(diǎn)。4.3傾斜觀測點(diǎn)位選擇與埋設(shè)主體傾斜觀測點(diǎn)位的標(biāo)志設(shè)置應(yīng)符合下 列要求：1.建筑頂部和墻體上的觀測點(diǎn)標(biāo)志可采用埋人式照準(zhǔn)標(biāo)志。當(dāng)有特殊要求時，應(yīng)專門設(shè)計(jì)；2.不便

33、埋設(shè)標(biāo)志的塔形、圓形建筑以及豎直構(gòu)件，可以照準(zhǔn)視線所切同高邊緣確定的位置或用高度 角控制的位置作為觀測點(diǎn)位；3.位于地面的測站點(diǎn)和定向點(diǎn)，可根據(jù)不同的觀測要求，使用帶有強(qiáng)制對中裝置的觀測墩或混凝土標(biāo) 石；4.對于一次性傾斜觀測項(xiàng)目，觀測點(diǎn)標(biāo)志可采用標(biāo)記形式或直接利用符合位置與照準(zhǔn)要求的建筑特征部位，測站點(diǎn)可采用小標(biāo)石或 臨時性標(biāo)志5。4.4主體傾斜觀測觀測的精度與儀器設(shè)備的選擇主體傾斜觀測的精度 表4.1不同等級觀測點(diǎn)坐標(biāo)中誤差變形測量等級位移觀測使用范圍觀測點(diǎn) 坐標(biāo)中誤差/mm特級W0.3特高精度要求的特種精密工程和重要科研項(xiàng)目 變形觀測一級W1.0高精度要求的大型建筑物和科研項(xiàng)目變形觀測二

34、級 W3.0中等精度要求的建筑物和科研項(xiàng)目變形觀測；重要建筑物主體傾 斜觀測，場地滑坡觀測三級W10.0低精度要求的建筑物變形觀測；一般建筑物主體傾斜觀測，場地滑坡觀測根據(jù)點(diǎn)位觀測觀測點(diǎn)坐標(biāo)中誤差的 允許誤差見表4.1，可以把這次觀測定為三級觀測，觀測點(diǎn)坐標(biāo)中誤差為 5mm。表4.2全站儀準(zhǔn)確度等級分類準(zhǔn)確度等級測角標(biāo)準(zhǔn)偏差/ (mm) 測 距標(biāo)準(zhǔn)差/mml|n1|3|m2|5|6|10 II注：為一測回水平方向標(biāo)準(zhǔn)偏差；為每千米測距標(biāo)準(zhǔn)偏差表4.3測距中誤差與對應(yīng)等級測距中誤差測距儀精度等級111111根據(jù)設(shè)計(jì)的要求， 高層建筑物的傾斜限差為5cm，由此可以確定傾斜位移的最大中誤差、所 需的

35、觀測全部采用全站儀，采有測角精度為，測距精度為1+2ppm的免棱 鏡全站儀，對于變形監(jiān)測等級為三級以及更低的建筑物，儀器距離建筑物 的距離不超過200m，按測角中誤差為，距離采用200m的極限值進(jìn)行計(jì) 算：方向角誤差帶來的影響(4.4.1)式中為方向角中誤差，D為距離，二206265為常數(shù)測距帶來的誤差二+(4.4.2)式中為固定誤差，為比例誤差點(diǎn)位誤差的計(jì)算公式為：二(4.4.3)=2.5mm變形監(jiān)測等級 三級的位移觀測應(yīng)滿足觀測點(diǎn)坐標(biāo)中誤差5mm本次觀測定為三級觀測，觀測點(diǎn)坐標(biāo)中誤差為5mm,測距精度為1.4mm方向角誤差帶來的影響測角測 距的精度指標(biāo)： 表4.4測角精度技術(shù)指標(biāo)等級測角中

36、誤差（） 最弱 邊邊長相對中誤差測回數(shù)三角形最大閉合差（）DJ1DJ2DJ4 二等 11/20000123.5 三等 1.8W1/70000697 四等 2.51/40000469 表 4.5 測 距主要技術(shù)要求如表平面控制網(wǎng)等級測距儀精度等級觀測次數(shù)總測回數(shù)一 測回讀數(shù)較（mm）單程各測繪較差（mm）往返二、三等I116W5W5II8W10W15 四等 I 114-6W5W7II4-8W10W15 注：測回 是指照準(zhǔn)目標(biāo)一次、讀數(shù)24次的過程；由此可以確定：本次監(jiān)測點(diǎn)的測角中誤差W4.9，根據(jù)工程測量規(guī)范可以確定測角的觀測等 級為四等即能滿足觀測要求。4.5施測的方法與觀測周期建筑物傾斜度的

37、測量方法包括（1）激光鉛 直法（2）經(jīng)緯儀投影法（3）測水平角法（4）光學(xué)垂準(zhǔn)法。建筑物主體傾斜觀測是建筑物變形觀測的通常項(xiàng)目，不管采用何種方 法，均是通過測量位于建筑物主體上，理應(yīng)在同一豎直線上的上、下兩點(diǎn) 間的水平偏侈量、偏移方向和兩點(diǎn)間的高差h,從而求得建筑物主體的傾 斜度i及其傾斜。方向。APHS2S1S3圖4-1高層建筑物的觀測圖首先在建筑物周圍標(biāo)定、三 點(diǎn)，監(jiān)測其中轉(zhuǎn)角和邊長，則可求得其在資用坐標(biāo)系中的坐標(biāo)，然后分別 設(shè)站于、三點(diǎn)，監(jiān)測建筑物底部的夾角，并取其平均值，以同樣的方式 監(jiān)測建筑物頂部，按角度前方交會的原理，確定A、P的坐標(biāo)5。按前方交會的公式計(jì)算P點(diǎn)坐標(biāo)（4.5.1）（

38、4.5.2） 同理按前方交會的公式計(jì)算A點(diǎn)坐標(biāo)計(jì)算偏距（4.5.3） 建筑物主體的傾斜觀測， 應(yīng)測定建筑物頂部觀測點(diǎn)相對于底部觀測點(diǎn)的偏移值，再根據(jù)建筑物的高度，計(jì)算建筑物的傾斜度，即（4.5.4） 度，計(jì)算建筑物的傾斜度，即（4.5.4） 式中建筑物的主體傾斜度； 建筑物頂部觀測點(diǎn)相對于底部觀測點(diǎn)的偏移值； 建筑物的高度傾斜角主體傾斜觀測的周期主體傾斜觀測的周期可視傾斜速度每l3個月觀測一次。當(dāng)遇基礎(chǔ)附近 因大量堆載或卸載、場地降雨長期積水等而導(dǎo)致傾斜速度加快時，應(yīng)及時 增加觀測次數(shù)。當(dāng)建筑突然發(fā)生大量沉降、不均勻沉降或嚴(yán)重裂縫時，應(yīng) 立即進(jìn)行逐日或23d 一次的連續(xù)觀測。4.6提高精度的方

39、法1.根據(jù)建筑物周圍標(biāo)定、三個已知點(diǎn)，分別 設(shè)站于、三個已知點(diǎn)，可以分別求出A、P兩點(diǎn)的坐標(biāo)，取其坐標(biāo)的平 均值，這樣可以提高坐標(biāo)的精度。全站儀安置在固定測站上，該測站到建筑物的距離，為建筑物高度 的1.5倍以上。對于觀測的角度和邊長都要進(jìn)行多次觀測，取其測角量邊的平均值， 提高測角量邊的精度，也能達(dá)到提高坐標(biāo)的精度。5數(shù)據(jù)處理5.1變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的三大平差方法常用的數(shù)據(jù)處理平 差方法分為三種，分別是基于經(jīng)典平差的變形網(wǎng)數(shù)據(jù)處理、基于秩虧自由 網(wǎng)平差的數(shù)據(jù)處理、基于擬穩(wěn)平差的變形網(wǎng)數(shù)據(jù)處理6。5.2平差方法的選擇在布設(shè)的水準(zhǔn)網(wǎng)中有四個水準(zhǔn)基點(diǎn)，而且四個水 準(zhǔn)基點(diǎn)均埋設(shè)到基巖，基礎(chǔ)十分穩(wěn)固。在

40、沉降觀測之前，假定了高程基準(zhǔn) 或者使四個水準(zhǔn)基點(diǎn)與已知水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測，得到各基準(zhǔn)點(diǎn)的高程，且各點(diǎn)多 次高程較差要求達(dá)到一定的限差，因此可認(rèn)為水準(zhǔn)基點(diǎn)是穩(wěn)定的（水準(zhǔn)基 點(diǎn)的高程取穩(wěn)定后兩次觀測得到的高程的平均值）。可把此水準(zhǔn)網(wǎng)看作有 四個固定基準(zhǔn)的水準(zhǔn)網(wǎng)，采用間接平差原理進(jìn)行數(shù)據(jù)處理較合理，它是變 形數(shù)據(jù)處理的一種經(jīng)典平差方法6。5.3間接平差在數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用對于測繪學(xué)科來說，數(shù)據(jù)處理就是要 利用測量平差基本原理對所得到是外業(yè)采集的數(shù)據(jù)求最優(yōu)解。測量平差的 任務(wù)是處理一系列帶有偶然誤差的觀測值，求出未知量的最佳估值并評定 測量成果的精度。經(jīng)典的測量平差控制網(wǎng)平差時必須具備必要的起算數(shù)據(jù)，并以這些必

41、要的起算數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，確定其他網(wǎng)點(diǎn)的坐標(biāo)，這些必要的起算數(shù)據(jù)一般稱 為參考基準(zhǔn)。變形網(wǎng)實(shí)質(zhì)上仍然是一個如何確定網(wǎng)點(diǎn)位置的測量控制網(wǎng)，因此完全 可以按照經(jīng)典控制網(wǎng)的平差方法來平差，確定網(wǎng)點(diǎn)的位置，考慮到變形網(wǎng) 圖形復(fù)雜、多余觀測多的特點(diǎn)，變形網(wǎng)的平差一般采用間接平差法7。5.4間接平差法求平差值的計(jì)算步驟1.根據(jù)平差問題的性質(zhì)，選擇個 獨(dú)立量作為參數(shù)； 2.將每一個觀測量的平差值分別表達(dá)成所選參數(shù)的 函數(shù)，若函數(shù)非線性要將其線性化，列出誤差方程；3.由誤差方程系數(shù)和自由項(xiàng)組成法方程，法方程個數(shù)等于參數(shù)的個數(shù)；4.解算法方程，求出參數(shù)，計(jì)算參數(shù)的平差值； （5.4.1）5.由誤差方程計(jì)算，求出觀測量

42、平差值； （5.4.2）6.評定精度。對于高層變形監(jiān)測，主要處理的是變形網(wǎng)的高程網(wǎng)，因?yàn)樵谖覀儨y量 的網(wǎng)中只有一個穩(wěn)定點(diǎn)，可依該穩(wěn)定點(diǎn)為起算點(diǎn)對網(wǎng)進(jìn)行平差，確定各個 高程點(diǎn)的高程，然后根據(jù)各期觀測中網(wǎng)點(diǎn)的高程，確定網(wǎng)點(diǎn)的變形8。（5.4.3） 當(dāng)網(wǎng)中有多個穩(wěn)定點(diǎn)，可以按下步驟計(jì)算：1.任意一 點(diǎn)為起算點(diǎn)進(jìn)行平差，確定各個點(diǎn)的高程。分析確定各個穩(wěn)定點(diǎn)，將上述平差后的高程作為這些穩(wěn)定點(diǎn)的已知 高程，然后以這些穩(wěn)定點(diǎn)為固定點(diǎn)對各期進(jìn)行平差計(jì)算。根據(jù)各期觀測網(wǎng)點(diǎn)的高程確定網(wǎng)點(diǎn)的變形值。5.5沉降觀測數(shù)據(jù)的預(yù)處理首先對外業(yè)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，至少兩 人分別進(jìn)行檢查外業(yè)觀測數(shù)據(jù)是否有出現(xiàn)錯誤； 然后分別計(jì)

43、算各沉降觀 測點(diǎn)之間及與水準(zhǔn)基點(diǎn)間的高差并記錄，最后計(jì)算閉合差是否符合限差要 求，這里包括附和水準(zhǔn)路線和閉合路線的閉合差。由于邊坡周圍地形條件 的限制，使得觀測時要設(shè)立較多的測站，因此采用測站數(shù)來計(jì)算不符值或 閉合差的限差，即閉合差W1.0mm(其中為測站數(shù))。5.6沉降監(jiān)測網(wǎng)的平差高程網(wǎng)的間接平差在沉降測量中一般都要對多 節(jié)點(diǎn)水準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行平差計(jì)算，如圖：ADCB某YZT1234圖5.1水準(zhǔn)網(wǎng)A、B、 C、D分別為已知水準(zhǔn)基點(diǎn)，1、2、3、4為水準(zhǔn)網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)，高差與距離 圖中已標(biāo)出。設(shè)某、Y、Z、T是節(jié)點(diǎn)1、2、3、4的平差后高程，下面是 求解1、2、3、4點(diǎn)平差后高程的過程：(1)權(quán)的確立用距

44、離L與測站數(shù)n定權(quán)以測站數(shù)定權(quán)P=C/n；以距離定權(quán)P=C/L (2)列誤差方程式(5.6.1)(5.6.2)(5.6.3)(5.6.4)(5.6.5)(5.6.6)(5.6.7)(5.6.8)(3)組法方程(5.6.9)(5.6.10)(5.6.11)(5.6.12)(4)計(jì)算各點(diǎn)平差高程值(5.6.13) (5.6.14) (5.6.15) (5.6.16) 由以上求解 過程可得出規(guī)律：每個點(diǎn)高程平差值就是該節(jié)點(diǎn)周圍各線路計(jì)算的高程的 帶權(quán)平均值計(jì)算還可以通過計(jì)平差軟件來完成，可以直接把原始觀測數(shù)據(jù) (各測段的高差值)代入到程序中得到各沉降觀測點(diǎn)的高程。最后在做一些 簡單處理，求兩次觀測數(shù)

45、據(jù)得到的高程差，即得到各沉降觀測點(diǎn)在某一時 期沉降量的具體數(shù)值11。5.7傾斜觀測平差計(jì)算設(shè)測角中誤差為，基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)中誤差()，()利 用誤差傳播定律得到交會點(diǎn)P的精度計(jì)算公式(5.7.1)(5.7.2)(5.7.3)(5.7.4)(5.7.5)(5.7.6)這樣就可以求出P的精度，同理位于樓底部A點(diǎn)也可以求其精度值，再 根據(jù)實(shí)測的P、A的坐標(biāo)，就可以計(jì)算出平差后的坐標(biāo)，再計(jì)算偏距12。6監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理與分析6.1監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理高層變形監(jiān)測的內(nèi)容非 常多非常復(fù)雜，所以一切的測量都要符合原始的數(shù)據(jù)，監(jiān)測人員如果在表 格中記錄監(jiān)測中出現(xiàn)或觀察到的異常情況。要表明原始成果的真實(shí)性，記 錄表格中的原始

46、數(shù)據(jù)不得隨意更改。6.2監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析的方法變形分析主要包括兩方面內(nèi)容：對高層 變形進(jìn)行幾何分析，即對高層的空間變化給出幾何描述； 對高層變形 進(jìn)行物理解釋。幾何分析的成果是大樓運(yùn)營狀態(tài)正確性判斷的基礎(chǔ)。常用 的分析方法有作圖分析、統(tǒng)計(jì)分析、對比分析和建模分析。通過觀測物理量的過程線，分析變化規(guī)律，并將其與水位、溫度等過 程線對比，研究相互影響關(guān)系。通過繪制各效應(yīng)量與原因量的相關(guān)圖，以 考察效應(yīng)量的主要影響因素及其相關(guān)程度和變化規(guī)律。這種方法簡便、直 觀、特別適用與初級分析階段。(2)統(tǒng)計(jì)分析對各長期觀測量的最大和最小值、變幅、周期、觀測 一段時間的平均值以及變化率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、以考察各觀測

47、量之間在數(shù) 量變化方面是否具有一致性、合理性，以及它們的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性等。這 種方法具有定量的概念，使分析成果更具有實(shí)用性。6.3變形監(jiān)測沉降結(jié)果分析根據(jù)監(jiān)測時間情況，把整個觀測分為七個 周期，從2022年4月10日首次測量，第一周期為第25天，第二周期為 第49天，第三周期為第71天，第四周期為第95天。設(shè)沉降量為S(mm)，周期天數(shù)為d (天)，沉降速度為V (mm/d)，見下表6.1。表6.1沉降結(jié)果分析表觀測周期1234平均沉降量（mm） -1.052.92-4.3-6.5 周期天數(shù) d24497195 沉降速度（mm/d）-0.044-0.06-0.061- 0.068沉降量計(jì)算：，

48、總平均沉降量（mm）從表6.1可以看出：各 階段沉降速度，在觀測周期內(nèi)，該建筑基礎(chǔ)沉降基本為均勻沉降，沉 降變化不大，沒有發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，沉降速度逐漸減小。由分析表的數(shù)據(jù)可 以看出，觀測周期最后一次為第4期，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到總設(shè)計(jì)的周期數(shù)，由 該數(shù)據(jù)對少量的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測分析。對比后期觀測真實(shí)數(shù)據(jù)，探究預(yù)測分 析的精確性13。（參閱載荷-時間-沉降曲線圖）。6.4沉降圖分析圖6.1A1-A10沉降趨勢圖圖6.2載荷-時間-沉降量圖 由沉降趨勢圖及載荷-時間-沉降圖可以看出，工程前期，樓層沉降趨勢較 緩，后期開始加快，前期主要是工程進(jìn)度慢所引起，樓層載荷相對較小， 后期由于樓層載荷不斷加大，使沉降明顯，

49、由于觀測工期比較短暫，沉降 并沒有達(dá)到最終的平衡，而是繼續(xù)下沉，主要原因是樓并未完工，預(yù)計(jì)當(dāng) 樓層封頂后，沉降基本停止。8專題GPS技術(shù)在高層建筑變形監(jiān)測中的應(yīng)用研究 傳統(tǒng)的變形監(jiān)測 方法主要有兩大類:一是物理學(xué)傳感器方法，二是常規(guī)的大地測量方法。 物理傳感器方法只能觀測有限的局部變形。常規(guī)的大地測量方法工作量大、 效率低、受氣候的影響大，并要求監(jiān)測點(diǎn)與基點(diǎn)通視。近年來發(fā)展的GPS 測量技術(shù)具有高精度的三維定位能力，為監(jiān)測各種工程變形提供了極為有 效的手段。正因?yàn)樗哂懈呔?、高效益、全天候、不需通視等?yōu)點(diǎn)，逐 漸被用來代替常規(guī)的測量方法。8.1GPS技術(shù)進(jìn)行工程變形監(jiān)測的思路GPS技術(shù)在變形

50、監(jiān)測中的應(yīng)用， 有以下步驟：1.基準(zhǔn)設(shè)計(jì)?；鶞?zhǔn)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)反映形變體監(jiān)測成果是否可靠、 準(zhǔn)確的工作。由于GPS測量無需通視而且作業(yè)距離長，因此應(yīng)用GPS技術(shù) 完全可以將基準(zhǔn)點(diǎn)選在變形區(qū)外，從而保證了數(shù)據(jù)的可靠性。圖形設(shè)計(jì)。根據(jù)監(jiān)測的目的，在圖上選點(diǎn)，然后到野外踏勘，以保 證所選點(diǎn)位滿足布網(wǎng)的要求和野外觀測具備的條件，最后得到要施測的概 略點(diǎn)位。根據(jù)接收機(jī)臺數(shù)的多少和布網(wǎng)原則，設(shè)計(jì)網(wǎng)的觀測圖形。觀測周期和時段的設(shè)計(jì)。針對觀測時段和周期，可以將工程及工程 變形的性質(zhì)（如長時期的緩慢變化，連續(xù)較快變化，劇烈變化等）結(jié)合起來 分析，做出有利用于實(shí)現(xiàn)分析成果和監(jiān)測意圖的最佳觀測周期，且可以結(jié) 合目前天空的

51、衛(wèi)星分布情況，衛(wèi)星的健康狀況，對于時段的長短、白天、 黑夜、氣象等外界因素的各種分析，得出最佳的觀測時段。確立外業(yè)觀測模式。通常所進(jìn)行的相對靜態(tài)定位方法是利用在某一 時間段觀測（同步）的數(shù)據(jù)，利用差分等手段，求得點(diǎn)與點(diǎn)之間的坐標(biāo)向量。 而對于連續(xù)不斷的工程變形，獲得的是這一時間段內(nèi)點(diǎn)位之間最直接的關(guān) 系值。選定監(jiān)測面并在外業(yè)數(shù)據(jù)采集完成之后，利用建筑物整體形變模型 刻畫監(jiān)測面剛性運(yùn)動狀態(tài)。通過多期連續(xù)觀測來反映建筑物的形變信息。8.2GPS變形監(jiān)測模式8.2.1周期性監(jiān)測模式當(dāng)形變體的變形速率相 當(dāng)緩慢，在局部時間域和空間域內(nèi)可以認(rèn)為穩(wěn)定不動時，可利用GPS進(jìn)行 周期性變形監(jiān)測，監(jiān)測頻率視具體

52、情況可為數(shù)月、一年或甚至數(shù)年之久。 此時采用GPS靜態(tài)相對定位方法測量，將2臺以上GPS接收機(jī)安置在觀測 點(diǎn)上同步觀測一段時間，觀測時段長度和時段個數(shù)依監(jiān)測精度的要求而定。 這種方法尤其適用于長邊監(jiān)測網(wǎng)，邊長相對精度可高達(dá)10-9。8.2.2連續(xù)性監(jiān)測模式連續(xù)性變形監(jiān)測指的是采用固定監(jiān)測儀器進(jìn)行 長時間的數(shù)據(jù)采集，獲得變形數(shù)據(jù)系列，此時監(jiān)測數(shù)據(jù)是連續(xù)的，具有較 高的時間分辨率。根據(jù)變形體的不同特征，GPS連續(xù)性監(jiān)測可采用靜態(tài)相 對定位和動態(tài)相對定位兩種數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行觀測，一般要求變形響應(yīng)的 實(shí)時性。其監(jiān)測的主要目的在于獲取變形信息及其特性，數(shù)據(jù)處理與分析 可以在事后進(jìn)行。系統(tǒng)的精度可按要求設(shè)

53、定，目前最高監(jiān)測精度可達(dá)到亞 毫米級。8.3GPS在變形監(jiān)測中的測量方法按監(jiān)測對象及要求不同，GPS在變形 監(jiān)測中可選擇靜態(tài)測量法，快速靜態(tài)測量法和動態(tài)測量法三種。靜態(tài)測量法:靜態(tài)測量法，就是把多于3臺GPS接收機(jī)同時安置在 觀測點(diǎn)上同步觀測一定時段，一般為1小時至2小時不等，用邊連接方法 構(gòu)網(wǎng)，用后處理軟件解算基線，經(jīng)平差計(jì)算求定觀測點(diǎn)三維坐標(biāo)。這種方 法定位精度高，適用于長邊，測邊相對精度可達(dá)10-9。快速靜態(tài)測量法:這種方法尤其適用于對監(jiān)測點(diǎn)的觀測。其工作原 理是:把兩臺GPS接收機(jī)安置在基準(zhǔn)點(diǎn)上固定不動連續(xù)觀測，另14臺接 收機(jī)在監(jiān)測點(diǎn)上移動，每次觀測510分鐘（采樣間隔為2秒），經(jīng)事

54、后處 理，解算出各監(jiān)測點(diǎn)的三維坐標(biāo)，根據(jù)各次觀測解算出的三維坐標(biāo)精度為: 水平位移土 3土 5mm，垂直位移土 5土 8mm。若距離大于3km，水平精度 為5mm+1ppmD，垂直精度為8mm+1ppmD。動態(tài)測量法:該方法又分:準(zhǔn)動態(tài)測量方法和實(shí)時動態(tài)測量法。實(shí)時 動態(tài)測量方法又叫RTK方法（RealTimeKinematic），是以載波相位觀測量 為根據(jù)的實(shí)時差分GPS測量技術(shù)。其原理是:在基準(zhǔn)站上安置一臺GPS接 收機(jī)，對所有可見GPS衛(wèi)星進(jìn)行連續(xù)觀測，并將觀測數(shù)據(jù)通過無線電傳輸 設(shè)備，實(shí)時地發(fā)送給在各監(jiān)測點(diǎn)上移動觀測（13秒鐘）的GPS接收機(jī)， 移動GPS接收機(jī)在接收GPS信號的同時，

55、通過無線電接收設(shè)備基準(zhǔn)的觀測 數(shù)據(jù)，再根據(jù)差分定位原理，實(shí)時計(jì)算出監(jiān)測點(diǎn)三維坐標(biāo)及精度，精度可 達(dá)25cm?；鶞?zhǔn)點(diǎn)與監(jiān)測點(diǎn)有5顆以上共視GPS衛(wèi)星精度可達(dá)12cm。靜態(tài)和動態(tài)各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)實(shí)際需要選擇。一般基準(zhǔn)網(wǎng)應(yīng)采用靜態(tài) 測量方法，當(dāng)基準(zhǔn)網(wǎng)的邊長超過10km，要考慮基準(zhǔn)網(wǎng)的起算點(diǎn)與國際IGS 站聯(lián)測，基線向量算時采用精密星歷，保證基線解算的精度。對監(jiān)測點(diǎn)進(jìn) 行測量時，可采用快速靜態(tài)測量法。在橋梁監(jiān)測時，可選擇實(shí)時動態(tài)測量， 如果距離近，基準(zhǔn)點(diǎn)與監(jiān)測點(diǎn)有5顆以上共視GPS衛(wèi)星時，精度可達(dá)1 2cm16。8.4準(zhǔn)動態(tài)特征監(jiān)測在對高層建筑物進(jìn)行監(jiān)測時，對其準(zhǔn)動態(tài)特征的 監(jiān)測是一項(xiàng)非常重要的工作。

56、在此引入高層建筑物整體形變模型，利用多 期觀測數(shù)據(jù)來反映建筑物的準(zhǔn)動態(tài)特征。建筑物的整體形變（沉降、水平 位移、傾斜）可體現(xiàn)于監(jiān)測面的姿態(tài)變化。因此，刻畫監(jiān)測面剛性運(yùn)動狀 態(tài)的模型則可形象地描述建筑物的整體形變狀態(tài)36例如，某大樓28 層，高97m。離該樓場地約400m的地方有一個三等水準(zhǔn)點(diǎn)，將其作為檢 測點(diǎn)，在大街的人行道邊空地上按四等水準(zhǔn)測量測設(shè)了 一個水準(zhǔn)基點(diǎn)S， 作為基礎(chǔ)監(jiān)測面A高程基準(zhǔn)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)S便于觀測、易于保存，位于大樓形 變影響范圍以外。利用GPS網(wǎng)在大樓附近觀測條件較好的地方（大街人行 道邊和一座居民樓上），建立了兩個基準(zhǔn)點(diǎn)分別作為基準(zhǔn)站和參考站。監(jiān) 測方案如圖1所示，其中A、

57、B分別為兩監(jiān)測面。圖1大樓準(zhǔn)動態(tài)特征監(jiān)測示意圖在大樓地面上第一層各主要砼柱上布 設(shè)監(jiān)測點(diǎn)，組成基礎(chǔ)監(jiān)測面A。檢測面A的主要作用是檢測大樓基礎(chǔ)是否 移動，另在大樓頂層布設(shè)3個GPS監(jiān)測點(diǎn)，組成整體監(jiān)測面B。通過研究 監(jiān)測面B的運(yùn)動狀態(tài)來描述建筑物的準(zhǔn)動態(tài)特征。研究模擬高層建筑物形 變監(jiān)測特定環(huán)境的實(shí)驗(yàn)表明，按靜態(tài)測量模式可獲得較好的定位結(jié)果。因 此，為獲得較精確的形變監(jiān)測結(jié)果，應(yīng)按靜態(tài)測量模式觀測。采用雙頻接 收機(jī)，觀測時段的時間長度設(shè)為30120min，衛(wèi)星高度角限值設(shè)為15。 為配合工程應(yīng)用坐標(biāo)系統(tǒng)采用獨(dú)立坐標(biāo)系統(tǒng)。表1為監(jiān)測面B上3個監(jiān)測 點(diǎn)前兩期的坐標(biāo)值。表1監(jiān)測面B上監(jiān)測點(diǎn)第1.2期的

58、坐標(biāo)值點(diǎn)號第1期第2期某yz某 yz1-26.511-29.433181.210-26.589- 29.706181.186225.83620.516181.48525.90920.432181.4783- 26.41129.112181.305-26.30029.130181.286 將表 1 中的各監(jiān)測點(diǎn)坐標(biāo)值 代入建筑物整體形變檢測模型即可求出監(jiān)測面B由第1期至第2期的轉(zhuǎn)動 矢量和轉(zhuǎn)角如下； ，。（負(fù)為左旋）由這些數(shù)據(jù)可以繪出大樓的整體 形變圖。在下沉量和轉(zhuǎn)角較小的情況下，能形象地顯示出大樓的下沉和旋 轉(zhuǎn)說明了模型在反映高層建筑物整體形變狀態(tài)的靈敏性和有效性。若利用 多期GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)，

59、即可獲得建筑物形變的動態(tài)規(guī)律。8.5實(shí)時動態(tài)特征監(jiān)測高層建筑物實(shí)時動態(tài)特征的監(jiān)測對其安全運(yùn)營、 維護(hù)及設(shè)計(jì)至關(guān)重要，尤其要實(shí)時或準(zhǔn)實(shí)時監(jiān)測高層建筑物受地震、臺風(fēng) 和洪水等外界因素作用下的動態(tài)特征，如高層建筑物擺動的幅度（相對位 移）和頻率。如圖3所示，應(yīng)用GPS動態(tài)定位模式對該大樓進(jìn)行動態(tài)特征 監(jiān)測。研究其在風(fēng)載、地脈動以及其他外界因素影響下的自振特性。外業(yè) 觀測時采用Trimble雙頻GPS接收機(jī)，其中一臺接收機(jī)設(shè)置在視野開闊且 周邊環(huán)境較好的地面點(diǎn)上，作為基準(zhǔn)站；另一臺接收機(jī)設(shè)置在距基準(zhǔn)站 約250m的固定點(diǎn)位上作為參考點(diǎn)；第三臺接收機(jī)設(shè)置在大樓頂層開闊處，同樣要求周圍無干擾源。GPS1至

60、GPS3的距離約190m。GPS動態(tài)觀測 時的接收機(jī)采樣間隔設(shè)置為1，衛(wèi)星高度角限值為15，按動態(tài)定位觀測 模式連續(xù)觀測時間約為1h圖2大樓實(shí)時動態(tài)監(jiān)測方案以某方向坐標(biāo)變化 為例繪制時程曲線圖如圖4所示。由圖可知整個時程曲線的變化量，水平 方向的標(biāo)準(zhǔn)偏差為213mm最大偏差為-1612mm。這符合動態(tài)GPS測量的 正常精度，表明GPS觀測質(zhì)量是好的。8.6GPS測量數(shù)據(jù)處理GPS數(shù)據(jù)處理過程可劃分為基線解算和網(wǎng)平差 兩個階段。使用數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行GPS網(wǎng)平差，需要按以下幾個步驟進(jìn)行 （見圖3）:1）提取基線向量，構(gòu)建GPS基線向量網(wǎng)；2）三維無約束平差；3）約束平差/聯(lián)合平差；4）質(zhì)量分析與控