工業(yè)與民用建筑物變形監(jiān)測(cè)

第9章工業(yè)與民用建筑物

變形監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容概述建筑基礎(chǔ)沉降監(jiān)測(cè)建筑物傾斜監(jiān)測(cè)工程實(shí)例9.1概述土壤地基上的建筑物，在內(nèi)力與外力的作用下，無(wú)論是在水平方向還是垂直方向都會(huì)發(fā)生變形。在水平方向所產(chǎn)生的位移叫做建筑物的水平位移，向上的垂直位移叫做上升，而向下的垂直位移叫做建筑物的沉降。由于建筑物基礎(chǔ)的不均勻沉降而使建筑物垂直軸線偏離其設(shè)計(jì)位置時(shí)，叫做建筑物的傾斜。傾斜伴隨著建筑物上部的水平位移，并且隨著高度的增加，水平位移量增大。無(wú)論水平位移、傾斜還是沉降，當(dāng)變形值超過(guò)一定限度時(shí)，會(huì)影響建筑物本身的安全以及人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。有目的地對(duì)施工和運(yùn)營(yíng)期間的建筑物進(jìn)行定期的變形觀測(cè)非常重要。研究建筑物的位移具有非常重要的意義，因?yàn)樵谟?jì)算建筑物的地基時(shí)要考慮其極限變形。在計(jì)算過(guò)程中要確定傾斜的沉降和水平位移以及其它變形的大小，這些數(shù)值要與一些極值進(jìn)行比較，這些極限值是保證建筑物整體或局部的正常使用條件以及保證一定壽命的一些數(shù)字指標(biāo)。對(duì)于工業(yè)與民用建筑物，主要進(jìn)行沉降、傾斜和裂縫觀測(cè)，即靜態(tài)變形觀測(cè)；對(duì)于高層建筑物，還要進(jìn)行震動(dòng)觀測(cè)，即動(dòng)態(tài)觀測(cè)；對(duì)于大量地抽取地下水及進(jìn)行地下采礦的地區(qū)，則應(yīng)進(jìn)行地表沉降觀測(cè)。主要觀測(cè)項(xiàng)目基礎(chǔ)沉降。觀測(cè)單點(diǎn)沉降量、平均沉降量、相對(duì)沉降量、傾斜、彎曲、沉降速率等。水平位移。單點(diǎn)水平位移、位移速率、撓度等。滑坡監(jiān)測(cè)。對(duì)工程周圍可能產(chǎn)生滑坡的部位實(shí)行定期監(jiān)測(cè)。裂縫監(jiān)測(cè)。對(duì)建筑物上產(chǎn)生的裂縫進(jìn)行寬度、深度、錯(cuò)開(kāi)等監(jiān)測(cè)。內(nèi)部監(jiān)測(cè)。對(duì)建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行應(yīng)力/應(yīng)變監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)、地下水位監(jiān)測(cè)。9.2建筑基礎(chǔ)沉降監(jiān)測(cè)

定義對(duì)建筑物基礎(chǔ)的沉降觀測(cè)，就是定期地測(cè)定建筑物基礎(chǔ)在垂直方向上的位移，故亦稱建筑物基礎(chǔ)垂直位移觀測(cè)。在施工初期，基礎(chǔ)開(kāi)挖，地表荷重卸出，基底產(chǎn)生回彈現(xiàn)象；基礎(chǔ)完工后，隨著施工進(jìn)展，荷重不斷增加，基礎(chǔ)產(chǎn)生下沉；竣工后，在運(yùn)營(yíng)階段，往往持續(xù)若干年，沉降現(xiàn)象方能停止。沉降觀測(cè)應(yīng)從基礎(chǔ)施工開(kāi)始，直至運(yùn)營(yíng)后沉降穩(wěn)定為止。主要工作①沉降觀測(cè)方案研究與技術(shù)設(shè)計(jì)；②沉降觀測(cè)儀器檢驗(yàn)；③沉降觀測(cè)點(diǎn)位布設(shè)；④沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)采集；⑤沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理；⑥沉降量計(jì)算與分析；⑦沉降量報(bào)表；⑧沉降過(guò)程曲線繪制；⑨沉降觀測(cè)報(bào)告編寫(xiě)。技術(shù)設(shè)計(jì)根據(jù)工程項(xiàng)目的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、規(guī)模大小、質(zhì)量精度要求等，研究沉降觀測(cè)方案和規(guī)劃觀測(cè)作業(yè)、選擇測(cè)量?jī)x器設(shè)備、組成測(cè)量隊(duì)伍。按《建筑物沉降觀測(cè)規(guī)范》規(guī)定，一般建筑物應(yīng)反應(yīng)1mm的沉降量，這就要求觀測(cè)精度要高于±1mm，一般按二等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)規(guī)定執(zhí)行。對(duì)于研究性的觀測(cè)，應(yīng)采用一等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)指標(biāo)。根據(jù)規(guī)范的要求，一般應(yīng)采用S1級(jí)精密水準(zhǔn)儀。對(duì)于非重要建筑或沉降量較大地區(qū)的沉降觀測(cè)、高速公路等，也可以采用三等水準(zhǔn)測(cè)量技術(shù)指標(biāo)實(shí)施觀測(cè)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)是變形觀測(cè)的基礎(chǔ)，基準(zhǔn)點(diǎn)布設(shè)是否合適直接關(guān)系到變形觀測(cè)能否成功。根據(jù)工程項(xiàng)目的不同，一般要求基準(zhǔn)點(diǎn)絕對(duì)穩(wěn)定，有時(shí)也可以要求基準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)穩(wěn)定。要達(dá)到基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定的要求，有兩種選擇：一是遠(yuǎn)離建筑物，二是深埋?；鶞?zhǔn)點(diǎn)可分為兩級(jí)，固定基準(zhǔn)和工作基準(zhǔn)。固定基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在距離需要觀測(cè)的建筑物一定的距離且穩(wěn)定，不受其它外力影響、便于保存的位置?；鶞?zhǔn)點(diǎn)數(shù)應(yīng)不少于3～4個(gè)，以便于基準(zhǔn)點(diǎn)保護(hù)、恢復(fù)和穩(wěn)定性分析。基準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)志采用混凝土樁，或鋼管加筋樁。對(duì)于高層建筑物或大型建筑物，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)鉆孔至基巖。固定基準(zhǔn)點(diǎn)工作基準(zhǔn)點(diǎn)建筑物圖9-1沉降觀測(cè)點(diǎn)位布置圖(a)鋼管加筋基準(zhǔn)點(diǎn)(b)基巖上基準(zhǔn)點(diǎn)(c)路邊基準(zhǔn)點(diǎn)(d)路邊基準(zhǔn)點(diǎn)圖9-2沉降觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)(a)(b)(c)圖9-3鋼管加筋基準(zhǔn)點(diǎn)觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)位置由測(cè)量單位、設(shè)計(jì)單位、甲方監(jiān)理共同確定，由施工單位配合實(shí)施埋設(shè)。觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在最能反映建筑物沉降的位置，如四角點(diǎn)、中點(diǎn)、較大轉(zhuǎn)角處、沉降縫、抗震縫，構(gòu)造柱，荷載或?qū)訑?shù)變化處，地基薄弱處等，還要考慮點(diǎn)位具有一定的密度，如每隔15～20m布設(shè)一點(diǎn)。標(biāo)志要與結(jié)構(gòu)體牢固結(jié)合，同時(shí)具有一定的深度。埋設(shè)標(biāo)志時(shí)應(yīng)結(jié)合施工圖紙，使其既便于立尺觀測(cè)，又便于保護(hù)，同時(shí)不會(huì)被后續(xù)施工所掩埋。圖9-4沉降觀測(cè)點(diǎn)標(biāo)志基準(zhǔn)網(wǎng)觀測(cè)待基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)完成并砼達(dá)到一定強(qiáng)度后，按沉降觀測(cè)設(shè)計(jì)方案對(duì)基準(zhǔn)網(wǎng)實(shí)施首次測(cè)量。采用二等或一等水準(zhǔn)測(cè)量進(jìn)行觀測(cè)，視距長(zhǎng)度要小于相應(yīng)等級(jí)，嚴(yán)格保證視距差在規(guī)定范圍內(nèi)。基準(zhǔn)點(diǎn)間應(yīng)構(gòu)成閉合環(huán)，并具備一定數(shù)量的多余觀測(cè)值。各周期觀測(cè)隨著施工進(jìn)度的進(jìn)行，每隔一定的時(shí)間觀測(cè)一次沉降觀測(cè)點(diǎn)的沉降情況。從基礎(chǔ)開(kāi)始初次觀測(cè)，每增加一層或設(shè)定層數(shù)觀測(cè)一次，直至竣工?？⒐ず筮\(yùn)營(yíng)期間也要每隔三個(gè)月、半年、一年進(jìn)行觀測(cè)，直至穩(wěn)定。當(dāng)遇有暴雨、地震等特殊情況后，應(yīng)對(duì)建筑物增加觀測(cè)次數(shù)。各周期觀測(cè)綱要應(yīng)盡量保持一致，固定人員、固定儀器、固定時(shí)間、固定路線。觀測(cè)點(diǎn)要與基準(zhǔn)點(diǎn)之間構(gòu)成閉合、附合路線，盡量避免支線觀測(cè)。觀測(cè)中會(huì)有各種情況發(fā)生，應(yīng)在觀測(cè)的同時(shí)記錄，比如施工進(jìn)度、天氣情況、氣象條件等，以便后續(xù)分析使用。圖9-三6沉降三觀測(cè)三網(wǎng)基準(zhǔn)三網(wǎng)數(shù)三據(jù)處三理當(dāng)基三準(zhǔn)網(wǎng)三獨(dú)立三觀測(cè)三時(shí)，三基準(zhǔn)三網(wǎng)可三以獨(dú)三立平三差計(jì)三算。因首三次觀三測(cè)無(wú)三基準(zhǔn)三點(diǎn)穩(wěn)三定性三的先三驗(yàn)信三息，三所以三，可三以采三用普三通秩三虧自三由網(wǎng)三平差三，即三應(yīng)采三用全三網(wǎng)的三重心三作為三基準(zhǔn)三，使三各基三準(zhǔn)點(diǎn)三精度三均勻三，取三得基三準(zhǔn)點(diǎn)三在重三心高三程基三準(zhǔn)下三的高三程值三，作三為沉三降觀三測(cè)的三依據(jù)三。當(dāng)首三次基三準(zhǔn)網(wǎng)三與觀三測(cè)點(diǎn)三網(wǎng)同三時(shí)觀三測(cè)并三整體三平差三時(shí)，三可以三以基三準(zhǔn)點(diǎn)三為擬三穩(wěn)點(diǎn)三，觀三測(cè)點(diǎn)三為非三擬穩(wěn)三點(diǎn)進(jìn)三行擬三穩(wěn)自三由網(wǎng)三平差三，即三采用三擬穩(wěn)三重心三為基三準(zhǔn)，三建立三平差三基準(zhǔn)三和取三得觀三測(cè)點(diǎn)三初始三測(cè)量三成果三。各周三期數(shù)三據(jù)處三理各周三期觀三測(cè)后三即時(shí)三進(jìn)行三數(shù)據(jù)三平差三計(jì)算三。數(shù)據(jù)三處理三一般三多采三用固三定點(diǎn)三平差三或擬三穩(wěn)平三差。三當(dāng)確三知基三準(zhǔn)點(diǎn)三穩(wěn)定三時(shí)采三用固三定基三準(zhǔn)平三差，三若不三知基三準(zhǔn)點(diǎn)三先驗(yàn)三條件三，可三采用三擬穩(wěn)三平差三。各周三期的三平差三基準(zhǔn)三要一三致，三這樣三才能三反映三出正三確的三變形三量。當(dāng)單三位權(quán)三中誤三差和三各點(diǎn)三位中三誤差三在設(shè)三計(jì)規(guī)三定之三內(nèi)時(shí)三，本三期觀三測(cè)成三果是三合格三的。三否則三就該三檢查三、分三析原三因，三及時(shí)三實(shí)施三補(bǔ)測(cè)三或重三測(cè)。沉降三量的三計(jì)算沉降三量報(bào)三表每周三期沉三降觀三測(cè)后三，應(yīng)三及時(shí)三進(jìn)行三數(shù)據(jù)三處理三和分三析，三計(jì)算三沉降三信息三，及三時(shí)編三制沉三降量三報(bào)表三，提三供給三設(shè)計(jì)三、施三工、三監(jiān)理三、業(yè)三主等三。沉降三觀測(cè)三報(bào)表三的格三式視三各地三建筑三質(zhì)量三監(jiān)督三部門(mén)三要求三而定三，現(xiàn)三還沒(méi)三有統(tǒng)三一的三格式三。沉降三過(guò)程三曲線三圖繪三制當(dāng)變?nèi)斡^三測(cè)進(jìn)三行到三一定三周期三，或三是工三程進(jìn)三度到三一定三階段三，就三要依三據(jù)前三面所三觀測(cè)三和計(jì)三算的三結(jié)果三，繪三制點(diǎn)三位沉三降過(guò)三程曲三線。通過(guò)三變形三曲線三可以三直觀三地了三解變?nèi)芜^(guò)三程和三變形三分布三情況三，也三可以三對(duì)變?nèi)伟l(fā)三展趨三勢(shì)有三個(gè)直三觀的三判斷三。沉降三過(guò)程三曲線三以時(shí)三間為三水平三軸，三以沉三降量三為縱三軸。為了三對(duì)比三相關(guān)三點(diǎn)位三沉降三量及三其沉三降速三率，三經(jīng)常三將多三個(gè)點(diǎn)三位的三沉降三過(guò)程三曲線三繪制三在同三一圖三中。時(shí)間（天）沉降量（mm）圖9-7沉降過(guò)程曲線報(bào)告三的編三寫(xiě)當(dāng)工三程竣三工后三，應(yīng)三及時(shí)三對(duì)施三工期三間沉三降觀三測(cè)成三果進(jìn)三行階三段總?cè)Y(jié)?？偨Y(jié)三報(bào)告三應(yīng)包三括：三技術(shù)三措施三、觀三測(cè)期三限、三觀測(cè)三依據(jù)三等，三并對(duì)三總的三觀測(cè)三結(jié)果三進(jìn)行三分析三。沉降三觀測(cè)三階段三（總?cè)Y(jié)）三報(bào)告三應(yīng)包三含的三分析三數(shù)據(jù)三有：三建筑三物最三大沉三降點(diǎn)三名及三其最三大沉三降量三；建三筑物三最小三沉降三點(diǎn)名三及其三最小三沉降三量；三建筑三物所三有觀三測(cè)點(diǎn)三的平三均沉三降量三；近三期該三建筑三物最三大沉三降速三率、三最小三沉降三速率三以及三平均三沉降三速率三。沉降三觀測(cè)三階段三（總?cè)Y(jié)）三報(bào)告三中還三應(yīng)包三含沉三降觀三測(cè)點(diǎn)三位布三置圖三、點(diǎn)三位沉三降過(guò)三程線三等，三必要三時(shí)還三應(yīng)繪三制等三沉降三曲線三圖。9.三3建筑三物傾三斜監(jiān)三測(cè)定義測(cè)定三工業(yè)三與民三用建三筑物三傾斜三度隨三時(shí)間三變化三的工三作，三稱為三傾斜三觀測(cè)三。高層三或高三聳建三筑物三，如三電視三塔、三水塔三、煙三囪、三高層三建筑三物等三，由三于基三礎(chǔ)不三均勻三沉降三或受三風(fēng)力三等影三響，三其垂三直軸三線會(huì)三發(fā)生三傾斜三。當(dāng)傾三斜達(dá)三到一三定程三度時(shí)三會(huì)影三響建三筑物三的安三全，三因此三必須三對(duì)其三進(jìn)行三傾斜三觀測(cè)三或不三均勻三沉降三觀測(cè)三。BB′Aeh圖9-8傾斜度示意縱橫三距投三影法在圓三形建三筑物三的兩三個(gè)相三互垂三直的三方向三上安三置經(jīng)三緯儀三或全三站儀三；測(cè)站三距離三圓形三建筑三物的三距離三應(yīng)大三于其三高度三的1.三5倍；在圓三形建三筑物三的底三部橫三放兩三把尺三子，三使兩三尺相三互垂三直，三且分三別垂三直于三圓形三建筑三物中三心與三兩測(cè)三站的三連線三。經(jīng)緯三儀分三別照三準(zhǔn)建三筑物三的頂三部、三底部三的邊三緣，三向下三投影三。前方三交會(huì)三法當(dāng)測(cè)三定偏三距e的精三度要三求較三高時(shí)三，可三以采三用角三度前三方交三會(huì)法三。首先三在圓三形建三筑物三周圍三標(biāo)定A、B、C三點(diǎn)三，觀三測(cè)其三轉(zhuǎn)角三和邊三長(zhǎng)，三則可三求得三其在三資用三坐標(biāo)三系中三的坐三標(biāo)；然后三分別三設(shè)站三于A、B、C三點(diǎn)三，觀三測(cè)圓三形建三筑物三頂部三兩側(cè)三切線三與基三線的三夾角三，并三取其三平均三值；以同三樣的三方法三觀測(cè)三圓形三建筑三物底三部；按角三度前三方交三會(huì)定三點(diǎn)的三原理三，即三可求三得圓三形建三筑物三頂部三圓心O′和底三部圓三心O的坐三標(biāo)。任意三點(diǎn)置三鏡方三向交三會(huì)法對(duì)非三圓形三建筑三物，三如高三層建三筑物三的樓三體進(jìn)三行傾三斜觀三測(cè)，三過(guò)去三一般三用基三礎(chǔ)不三均勻三沉降三來(lái)推三算。三當(dāng)三建筑三物屬三于非三鋼體三變形三時(shí)，三這一三方法三就失三去了三作用三。由于三建筑三物在三施工三階段三其樓三體上三變形三點(diǎn)無(wú)三法置三鏡，三因此三，只三能用三方向三交會(huì)三的方三法來(lái)三交會(huì)三該點(diǎn)三的位三置，三以此三來(lái)分三析該三點(diǎn)的三傾斜三值（三變形三值）三。施工三期間三建筑三場(chǎng)地三有各三種施三工機(jī)三械、三設(shè)備三、堆三放的三各種三建筑三材料三，以三及作三業(yè)人三員流三動(dòng)頻三繁等三因素三，使三變形三監(jiān)測(cè)三基準(zhǔn)三點(diǎn)位三或被三破壞三，致三使觀三測(cè)時(shí)三不能三用正三常的三前方三交會(huì)三方法三交會(huì)三變形三點(diǎn)的三位置三。本方三法后三視任三意兩三點(diǎn)交三會(huì)變?nèi)吸c(diǎn)三，并三將這三種交三會(huì)法三轉(zhuǎn)化三為兩三方向三前方三交會(huì)三算法三。激光三垂準(zhǔn)三法利用三激光三垂準(zhǔn)三儀，三測(cè)定三建筑三物底三部和三頂部三距離三垂準(zhǔn)三激光三束的三距離三差，三從而三計(jì)算三建筑三物某三軸線三（某三一面三）的三傾斜三度。這種三方法三受施三工干三擾較三大，三在施三工現(xiàn)三場(chǎng)較三難使三用。圖9-三13激光三垂準(zhǔn)三傾斜三觀測(cè)9.三4工程三實(shí)例儀器三及精三度設(shè)三計(jì)依據(jù)三設(shè)計(jì)三要求三，為三能反三映出1m三m的沉三降量三，采三用S1級(jí)精三密水三準(zhǔn)儀三和銦三鋼尺三，按三二等三水準(zhǔn)三測(cè)量三的規(guī)三程進(jìn)三行沉三降觀三測(cè)；視距三長(zhǎng)度三小于30三m，三三絲最三小讀三數(shù)不三限，三正確三讀數(shù)三至0.三1m三m，估三讀至0.三01三m三m，單三位權(quán)三（一三測(cè)站三）中三誤差三不超三過(guò)0.三5m三m，點(diǎn)三位高三程中三誤差三不超三過(guò)1.三0m三m。觀測(cè)三周期三設(shè)計(jì)建筑三物施三工至±0以上三時(shí)進(jìn)三行初三始觀三測(cè)；三以后三每施三工完三一層三觀測(cè)1次；三封頂三觀測(cè)1次；三封頂1個(gè)月三后觀三測(cè)1次；三建筑三物竣三工時(shí)三觀測(cè)1次；三以后三第1個(gè)月三后觀三測(cè)1次、三第3個(gè)月三后觀三測(cè)1次、三第6個(gè)月三后觀三測(cè)1次、三第9個(gè)月三后觀三測(cè)1次、三第12個(gè)月三后觀三測(cè)1次。預(yù)計(jì)三共觀三測(cè)15次，三若施三工期三間沉三降速三率過(guò)三大或三竣工三后沉三降仍三未趨三于穩(wěn)三定，三則按三甲方三要求三適當(dāng)三增加三觀測(cè)三次數(shù)三。提供三資料三要求在沉三降監(jiān)三測(cè)過(guò)三程中三，施三測(cè)方三在每三次觀三測(cè)時(shí)三將上三次觀三測(cè)的三成果三資料三提交三給業(yè)三主方三，若三發(fā)現(xiàn)三沉降三量或三沉降三速度三過(guò)大三，則三及時(shí)三報(bào)告三業(yè)主三。建筑三物峻三工時(shí)三，施三測(cè)方三向業(yè)三主提三交沉三降監(jiān)三