沉降观测教程

1 1 建筑物变形观测概述建筑物变形观测概述 高层建筑、重要厂房和大型设备基础在施工期间和使用初期，由于建筑物基础的地质构造不均匀、 土壤的物理性质不同、大气温度变化、地基的塑性变形、地下水位季节性和周期性的变化、建筑物本身的 荷重、建筑物的结构及动荷载的作用，引起基础及其四周地形变形，而建筑物本身因基础变形及外部荷载 与内部应力的作用，也要发生变形。这种变形在一定限度内应视为正常的现象，但如果超过了规定的限度， 则会导致建筑物结构变形或开裂，影响其正常使用，严重的还会危及建筑物的安全。为了建筑物的安全使 用，研究变形的原因和规律，为建筑物的设计、施工、管理和科学研究提供可靠的资料，在建筑物的施工 和使用初期，必须要对其进行变形观测。 建筑物的变形包括建筑物的沉降、倾斜、裂缝和平移。建筑物变形观测的任务是周期性地对设置 在建筑物上的观测点进行重复观测，求得观测点位置的变化量。建筑物变形观测能否达到预定的目的要受 很多因素的影响，其中最基本的因素是变形测量点的布设、变形观测的精度与频率。 变形测量点，宜分为基准点、工作基点和变形观测点。其布设应符合下列要求： ① 每个工程至少应有三个稳固可靠的点作为基准点； ② 工作基点应选在比较稳定的位置。对通视条件较好或观测项目较少的工程，可不设工作基点， 在基准点上直接测定变形观测点； ③ 变形观测点应设立在变形体上能反映变形特征的位置。 变形观测的精度要求， 取决于某建筑物预计的允许变形值的大小和进行观测的目的， 必须满足 《工 程测量规范》的要求。若为建筑物的安全监测，其观测中误差应小于允许变形值的1/10～1/20；若是为了 研究建筑物的变形过程和规律，则其中误差应比这个数值小得多，即精度要求要高得多。通常以当时能达 到的最高精度作为标准来进行观测。但一般还是从工程实用出发，如对于钢筋混凝土结构、钢结构的大型 连续生产的车间，通常要求观测工作能反映出 1 ㎜的沉降量；对一般规模不大的厂房车间，要求能反映出 2 ㎜的沉降量。 因此， 对于观测点高程的测定误差， 应在±1 ㎜以内。 而为了科研目的， 则往往要求达到±0.1 ㎜的精度。 为了达到变形观测的目的，应在工程建筑物的设计阶段，在调查建筑物地基负载性能、预估某些 因素可能对建筑物带来影响的同时，就着手拟定变形观测的设计方案并立项，由施工者和测量者根据需要 与可能，确定施测方案，以便在施工时就将标志和设备埋置在变形观测的设计位置上，从建筑物开始施工 就进行观测，一直持续到变形终止。每次变形观测前，对所使用的仪器和设备，应进行检验校正并作出详 细的记录；每次变形观测时，应采用相同的观测路线和观测方法，使用同一仪器和设备，固定观测人员， 并在基本相同的环境和条件下开展工作。 变形观测的频率，应根据建筑物、构筑物的特征、变形速率、观测精度要求和工程地质条件等因 素综合考虑。观测过程中，可根据变形量的变化情况做适当的调整。对于平面和高程监测网，应定期检测。 在建网初期，宜每半年检测一次；点位稳定后，检测周期可适当延长。当对变形成果发生怀疑时，应随时 进行检核。 变形观测的内容主要有沉降观测、倾斜观测、裂缝和位移观测等。 2 2 沉降观测沉降观测 建筑物的沉降是地基、 基础和上层结构共同作用的结果。 沉降观测就是测量建筑物上所设 观测点与水准点之间的高差变化量。 研究解决地基沉降问题和分析相对沉降是否有差异， 以 监视建筑物的安全。 2．1 水准点和观测点的设置 建筑物的沉降观测是根据埋设在建筑物附近的水准点进行的，所以水准点的布设要把水准点的稳 定、观测方便和精度要求综合起来考虑，合理地埋设。为了相互校核并防止由于个别水准点的高程变动造 成差错，一般要布设三个水准点，它们应埋设在受压、受震范围以外，埋设深度在冻土线以下0.5m，才能 保证水准点的稳定性，但又不能离开观测点太远（不应大于 100m），以便提高观测精度。 观测点的数目和位置应能全面反应建筑物沉降的情况，这与建筑物的大小、荷重、基础形式和地质条 件有关。 建筑物、 构筑物的沉降观测点， 应按设计图纸埋设。 一般情况下， 建筑物四角或沿外墙每隔 10~15m 处或每隔 2～3 根柱基上布置一个观测点；另外在最容易变形的地方，如设备基础、柱子基础、裂缝或伸缩 缝两旁、基础形式改变处、地质条件改变处等也应设立观测点；对于烟囱、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 个观测点。观测点的埋设要求稳固，通常采用角钢、圆 钢或铆钉作为观测点的标志，并分别埋设在砖墙上、钢筋混凝土柱子上和设备基础上，如图 11.1 所示。 2 2．．2 2 观测时间、方法和精度要求 施工过程中，一般在增加较大荷重前后，如基础浇灌、回填土、安装柱子和屋架、砌筑砖墙、安 装吊车、设备运转等都要进行沉降观测。当基础附近地面荷重突然增加，周围大量积水及暴雨后，或周围 大量挖方等均应观测，施工中如中途停工时间较长，应在停工时及复工前进行观测。工程完工后，应连续 进行观测，观测时间的间隔可按沉降量的大小及速度而定，开始时可每隔 1~2 月观测一次，以每次沉降量 在 5～10 ㎜为限，否则要增加观测次数。以后随着沉降速度的减慢，再逐渐延长观测周期，直至沉降稳定 为止。 水准点的高程须以永久性水准点为依据来精确测定。测定时应往返观测，并经常检查有无变动。对于 重要厂房和重要设备基础的观测，要求能反映出 1~2 ㎜的沉降量。因此，必须应用 S1 级以上精密水准仪和 精密水准尺进行往返观测，其观测的闭合差不应超过±0.6 ㎜（n 为测站数），观测应在成像清晰、稳定 的时间内进行。对于一般厂房建筑物，精度要求可放宽些，可以使用四等水准测量的水准仪进行往返观测， 观测闭合差应不超过±1.4 ㎜。 2 2．．3 3 沉降观测的成果整理 沉降观测采用专用的外业手簿。每次观测结束后，应检查观测手薄中的记录数据和计算是否正确， 精度是否符合要求。 然后把历次各观测点的高程列入表 11.1 中， 计算两次观测之间的沉降量和累计沉降量， 并注明观测日期和沉降—荷重—时间关系曲线图。如图 11.2 所示 表 11.1 沉降观测记录手簿: 观 测 点 50 累 日期 荷重 /t 高程 沉 降 /m量 计 沉 降 /mm 1986.9.1044.62444.528 344.51933 9 17 23 27 31 34 36 38 40 41 42 43 44 44 44 44.652 44．651 44.646 44.644 44.641 44.635 44.634 44.631 44.629 44.626 44.623 44.622 44.621 44.620 44.619 44.619 44.619 1 5 2 3 6 1 3 2 3 3 1 1 1 1 0 0 1 6 8 44.666 44.661 44.651 44.643 5 10 8 4 1 2 1 3 5 2 2 1 1 1 0 0 5 15 23 27 28 30 31 34 39 41 43 44 45 46 46 46 高程 /m 沉降 累计沉 量降量高程/m /mm/mm 沉降量 /mm 累计沉 降量 /m