1.1引言
變形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(shí)間域和空間域中發(fā)生變化。所謂變形監(jiān)測，就是利用測量儀器與專用儀器和方法對(duì)變形體的變形現(xiàn)象進(jìn)行監(jiān)視觀測的工作。其任務(wù)是在確定各種荷載和外力作用下，變形體的形狀、大小及位置變化的空間狀態(tài)和時(shí)間特征。自然界的變形危害現(xiàn)象很普遍，如地震、滑坡、地表沉陷、潰壩、橋梁和建筑物垮塌等等。就地學(xué)和工程領(lǐng)域中的變形來說，當(dāng)變形量不超過一定的范圍時(shí)，會(huì)被認(rèn)為是允許的，但如果超出了允許值，則可能引發(fā)災(zāi)害。這些災(zāi)害的發(fā)生，嚴(yán)重地危害了人類的生命財(cái)產(chǎn)安全，世界各國每年都因此而遭受巨大的損失。由于許多自然災(zāi)害的發(fā)生都與變形有著密切的關(guān)系，所以變形監(jiān)測研究成了國內(nèi)外有關(guān)學(xué)者給予高度關(guān)注的問題。由于各類建筑物與日常生活息息相關(guān)，一旦出現(xiàn)安全事故，將給人民的生命財(cái)產(chǎn)造成損失。要預(yù)防這些災(zāi)害的發(fā)生就必須對(duì)建筑物的變形進(jìn)行監(jiān)測，總結(jié)出變形發(fā)生的規(guī)律和原因，對(duì)于可控制的變形，力求控制變形發(fā)展的方向;對(duì)于不可控制的變形，則預(yù)測變形的大小，分析變形給建筑物造成的影響，以采取措施減小可能發(fā)生的災(zāi)害造成的影響，這些工作都屬于建筑物變形監(jiān)測研究的范疇。具體的說，建筑物的變形監(jiān)測主要可以分為以下三類:
(1) 工業(yè)與民用建筑:主要包括基礎(chǔ)的沉降觀測與建筑物本身的變形觀測�；�礎(chǔ)的變形監(jiān)測主要內(nèi)容是基礎(chǔ)的均勻沉陷與不均勻沉陷;建筑物本身的監(jiān)測主要包括自身的傾斜和裂縫觀測。對(duì)于高層或超高層建筑以及一些重要建筑物，還要對(duì)其進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀測，如在日照或臺(tái)風(fēng)中振動(dòng)幅值、頻率、撓度等。
(2) 地下工程：主要包括隧道、深基坑(大于7米)等。其中隧道除了對(duì)隧道本身的變形進(jìn)行監(jiān)測外，還要對(duì)由于隧道開挖引起的地面沉降、地面建筑變形(主要為沉降和傾斜)進(jìn)行監(jiān)測;深基坑施工監(jiān)測內(nèi)容主要包括周邊環(huán)境變形監(jiān)測和基坑圍護(hù)體系監(jiān)測兩大類。其中周邊環(huán)境變形監(jiān)測包括周邊建筑物沉降、地下管線沉降、地表沉降等;基坑圍護(hù)體系(包括基坑支護(hù)、土體、水力系統(tǒng))監(jiān)測包括圍護(hù)墻頂沉降、圍護(hù)墻頂位移、圍護(hù)墻深部水平位移、立柱牙隆沉、支撐軸力監(jiān)測、坑外地下水位監(jiān)測、土壓力監(jiān)測、孔隙水壓力監(jiān)測、土體分層沉降等。
(3) 水工建筑物:主要為各種大壩。對(duì)于土石壩，重點(diǎn)是觀測其水平位移，垂直位移、滲透以及裂縫；混凝土大壩重點(diǎn)觀測水平位移、垂直位移和伸縮縫的變形�？茖W(xué)、準(zhǔn)確、及時(shí)地分析和預(yù)報(bào)工程及工程建筑物的變形狀況，對(duì)工程建筑物的施工和運(yùn)營管理極為重要。例如隔河巖大壩變形GPS自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)在1998年長江抗洪錯(cuò)峰中發(fā)揮了巨大作用，確保了安全度汛，避免了荊江大堤分洪帶來的災(zāi)難性后果。在變形監(jiān)測中，變形數(shù)據(jù)具有信息眾多和周期長等特點(diǎn)，傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)與處理方式己經(jīng)不能滿足研究的需要。因此，需要建立一個(gè)適應(yīng)于不同類型的、不同時(shí)空的、不同性質(zhì)的多源、多維監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、綜合分析與表達(dá)的建筑物變形監(jiān)測分析系統(tǒng)，而常規(guī)的建筑物變形監(jiān)測系統(tǒng)是無法滿足上述要求的。
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
目前建筑物變形監(jiān)測，由傳統(tǒng)的單一監(jiān)測手段向點(diǎn)、線、面立體交叉的空間模式發(fā)展。但傳統(tǒng)的全站儀、精密水準(zhǔn)測量仍然是高精度變形信息獲取的主要方法�？v觀國內(nèi)外數(shù)10年變形監(jiān)測方法的發(fā)展，建筑物變形監(jiān)測技術(shù)主要有下幾個(gè)方面:
(1)測量機(jī)器人，也稱是全自動(dòng)跟蹤全站儀。它為建筑物變形的自動(dòng)監(jiān)測提供了一個(gè)很好的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了一定范圍內(nèi)的無人職守、全天候、全方位的自動(dòng)監(jiān)測。使用這種技術(shù)可以達(dá)到亞mm級(jí)精度。
(2)攝影測量技術(shù)。利用攝影測量的方法進(jìn)行建筑物變形監(jiān)測，通過內(nèi)業(yè)量測和數(shù)據(jù)處理得到變形體的2維或者是3維坐標(biāo)，比較不同時(shí)刻相同目標(biāo)點(diǎn)的位移情況。通過對(duì)攝影的相片轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像或直接用CCD相機(jī)獲得變形體的數(shù)字影像，再利用數(shù)字影像處理技術(shù)和數(shù)字影像匹配技術(shù)獲得同名像點(diǎn)的坐標(biāo)，進(jìn)而獲得變形點(diǎn)的坐標(biāo)，這種處理方式將在變形監(jiān)測中發(fā)揮越來越大的作用。
(3)全球定位系統(tǒng)GPS的應(yīng)用是測量技術(shù)的一項(xiàng)革命性變革。在建筑物變形監(jiān)測方面，應(yīng)用GPS測量不僅具有精度高、速度快、操作便捷等特點(diǎn)，而且利用GPS和計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊技術(shù)及數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)進(jìn)行集成，可實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集、傳輸、管理到變形分析及預(yù)報(bào)的自動(dòng)化，達(dá)到遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。前GPS用于變形監(jiān)測測量平面位置精度可達(dá)1-2mm，高程精度可達(dá)2-3mm,目前在變形監(jiān)測領(lǐng)域GPS正朝著一機(jī)多天線技術(shù)和偽衛(wèi)星定位技術(shù)的方向發(fā)展。
(4)合成孔徑雷達(dá)干涉測量。合成孔徑雷達(dá)干涉測量 (SynthetioAPerture
Radar， Interi貽rometry，InSAR)，是一種新型的極具潛力的空間對(duì)地觀測技術(shù)。InSAR技術(shù)使用星載或者機(jī)載雷達(dá)信號(hào)的相位信息提取地球表面三維信息，能全天候、全天時(shí)地獲取大面積地面精確三維信息。目前，在hiSAR基礎(chǔ)上擴(kuò)展的差分干涉技術(shù) (differentialInSAR，d一InSAR)和GPS/InSAR集成技術(shù)，己在研究地震變形、火山運(yùn)動(dòng)、冰川漂移、城市沉降、山體滑坡、大壩監(jiān)測等方面表現(xiàn)出極好的前。
(5)三維激光掃描技術(shù)。它是上世紀(jì)九十年代中期激光應(yīng)用研究的又一項(xiàng)重大突破。通過高精度，高密集對(duì)監(jiān)測對(duì)象進(jìn)行立體空間面狀掃描，獲取監(jiān)測體的整體數(shù)據(jù)，通過定期或周期對(duì)監(jiān)測體的掃描數(shù)據(jù)對(duì)比分析，做出對(duì)檢測對(duì)象的正確評(píng)估。目前國外已在該領(lǐng)域做了大量的研究，例如:OPTECH公司完成的韓Hoengscong水利大壩監(jiān)測和瑞典Porjus水利大壩利用三維激光掃描技術(shù)的可行性研究，其研究結(jié)果均表明利用該項(xiàng)技術(shù)對(duì)壩體結(jié)構(gòu)的監(jiān)測，精度可以達(dá)到毫米的水平。
1.3 本文研究的主要內(nèi)容
本文首先論述的是高層建筑物變形監(jiān)測特點(diǎn)、技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域、監(jiān)測內(nèi)容及分類；緊接著探討高層建筑物的變形觀測方案設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理；最后依據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果作為高層建筑物變形分析的重要依據(jù)，從而更好預(yù)防建筑物出現(xiàn)不均勻沉降，避免因沉降原因造成建筑物主體結(jié)構(gòu)的破壞或產(chǎn)生影響結(jié)構(gòu)使用功能的裂縫，也為以后的勘察設(shè)計(jì)提供可靠的資料及相應(yīng)的沉降數(shù)據(jù)。主要研究內(nèi)容如下：
（1）廣泛查閱資料，初步分析和探討高層建筑物變形監(jiān)測的內(nèi)容、分類；
（2）深入分析和探討高層建筑物的沉降觀測和主體傾斜觀測方案設(shè)計(jì)方法和分析處理數(shù)據(jù)處理技巧；
（3）探討變形數(shù)據(jù)對(duì)建筑物變形的影響及更好的預(yù)防和發(fā)現(xiàn)高層建筑的變形來源
第二章 建筑物的變形監(jiān)測簡介
一、變形觀測的定義
變形觀測是指對(duì)特定的建（構(gòu)）筑物在其荷載情況下，在其外部周圍（不受影響）布設(shè)觀測網(wǎng)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，在觀測建（構(gòu)）筑物上布設(shè)觀測點(diǎn)，定期地測量觀測點(diǎn)相對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的變化量，對(duì)其定期觀測的數(shù)值進(jìn)行比較，了解觀測物的變形隨時(shí)間的發(fā)展情況，測定建筑物及其地基在建筑物本身的荷載或受外力作用下，一定時(shí)間段內(nèi)所產(chǎn)生的變形量及其數(shù)據(jù)的分析和處理工作。內(nèi)容主要包括沉降、傾斜、位移、撓曲、風(fēng)振等變形觀測項(xiàng)目。
二、變形觀測的目的
從宇宙中的星球到我們生活的地球及其地區(qū)、城市，甚至一個(gè)具體的建筑物以至物體的構(gòu)件都存在著變形。變形總是存在的，但變形超過一定的限度會(huì)給我們的生命和財(cái)產(chǎn)帶來危險(xiǎn)。一個(gè)工程從施工開始到竣工，以及建成運(yùn)營后很長一段時(shí)間，高樓（沉降）、大壩（位移）、高煙囪（傾斜）等變形是不可避免的，因而，變形觀測的一個(gè)重要目的在于檢查各種工程建筑物和地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)定性，對(duì)變形進(jìn)行幾何分析，掌握規(guī)律，預(yù)測預(yù)報(bào)變形，達(dá)到工程安全運(yùn)行的目的。變形觀測的另一個(gè)重要的目的是科學(xué)研究，對(duì)變形進(jìn)行解釋，驗(yàn)證工程建筑物的設(shè)計(jì)理論及地殼運(yùn)動(dòng)的假說和地質(zhì)勘察資料和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的可靠程度，研究變形的原因和規(guī)律，改進(jìn)工程建筑物設(shè)計(jì)，建立正確的變形預(yù)報(bào)的理論與方法。
一、變形觀測的特點(diǎn)
1 精度要求高。與其他測量工作相比，變形觀測要求的精度高。用于實(shí)用的目的，一般要求精度達(dá)到1mm。在對(duì)建筑物變形觀測中，為了準(zhǔn)確地反映出建筑物的變形情況，測量的誤差應(yīng)小于變形量的1/10～1/20。
2 重復(fù)觀測。變形觀測網(wǎng)必須相隔一定時(shí)間進(jìn)行重復(fù)觀測，只有重復(fù)觀測，才能從觀測點(diǎn)坐標(biāo)或高程的變化中發(fā)現(xiàn)變形。
3 嚴(yán)密地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。有許多變形體的變形都較小，有時(shí)與測量誤差有相同的數(shù)量級(jí)，故要對(duì)變形數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格的平差，運(yùn)用一些辦法從含有觀測誤差的觀測值中分離出變形信息。
4 與多學(xué)科相聯(lián)系。變形觀測工作不僅需要測量知識(shí)，還需要與土木工程和動(dòng)力學(xué)工程等學(xué)科知識(shí)。
5．責(zé)任重大。由于變形量都是微小變化，它要求一絲不茍的認(rèn)真工作，從帶有誤差的觀測值中找出變形觀測的規(guī)律，及時(shí)預(yù)報(bào)危害變形，使人們避免災(zāi)害，保證人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，因而變形觀測責(zé)任重大。
二、變形觀測的技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域
伴隨著時(shí)代的發(fā)展，變形觀測的技術(shù)從常規(guī)的大地測量技術(shù)到現(xiàn)代的新科學(xué)技術(shù)方法，在不斷更新進(jìn)步。目前，變形觀測技術(shù)包括常規(guī)大地測量技術(shù)、特殊變形測量技術(shù)、攝影測量技術(shù)和GPS技術(shù)。
1．常規(guī)的大地測量技術(shù)與特殊測量手段
常規(guī)的大地測量技術(shù)是應(yīng)用水準(zhǔn)測量的方法，通過測定高程、角度和邊長或坐標(biāo)來測定變形的技術(shù)。監(jiān)測主要是采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、測距儀、全站儀等常規(guī)測量儀器測定點(diǎn)的變形值，其主要觀測內(nèi)容包括精密高程測量、精密角度測量、精密距離測量等。其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在能夠提供變形體整體的變形狀態(tài)；靈活性大，能適用于不同的監(jiān)測精度要求、不同形式的變形體和不同的外界條件；觀測量通過組成網(wǎng)的形式可以進(jìn)行測量結(jié)果的校核和精度的評(píng)定，可以提供絕對(duì)變形信息。其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在觀測時(shí)間長，外業(yè)工作量大, 布點(diǎn)受地形條件影響大,不易實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測和自動(dòng)化監(jiān)測；在有些地方由于受到地形和外界條件等限制, 其工作效率和精度往往受到很大的影響。特殊測量手段也稱傳感器與激光技術(shù)測量，包括應(yīng)變測量、準(zhǔn)直測量和傾斜測量。它具有測量過程簡單，可監(jiān)測變形體內(nèi)部的變形，容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和連續(xù)監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn)。但是，通常只能提供局部的和相對(duì)的變形信息。
2．?dāng)z影測量技術(shù)
攝影測量技術(shù)包括地面攝影測量技術(shù)和航空攝影測量技術(shù)。與其它變形監(jiān)測技術(shù)相比較,攝影測量的優(yōu)勢體現(xiàn)在可在瞬間精確記錄下被攝物體的信息及點(diǎn)位關(guān)系；可用于規(guī)則、不規(guī)則或不可接觸物體的變形監(jiān)測；像片上的信息豐富、客觀而又可長期保存,有利于進(jìn)行變形的對(duì)比分析；監(jiān)測工作簡便、快速、安全等。近幾年發(fā)展起來的數(shù)字?jǐn)z影測量和實(shí)時(shí)攝影測量在建筑物及滑坡等變形監(jiān)測中的成功應(yīng)用,為攝影測量在變形監(jiān)測中的應(yīng)用開拓了更加廣泛的前景。但由于攝影距離不能過遠(yuǎn),且大多數(shù)的測繪部門不具備攝影測量所需的儀器設(shè)備,因而攝影測量技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用尚不普及。
3．GPS測量技術(shù)
全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用給測量技術(shù)帶來一場深刻的革命。由于GPS測量具有測站間無需通視、高效、高精度、快速、全天候、可實(shí)現(xiàn)無人值守、能同時(shí)測定點(diǎn)的三維位移等優(yōu)點(diǎn)，所以在近年來GPS技術(shù)在變形監(jiān)測中已獲得越來越廣泛的應(yīng)用。如用于大地形變監(jiān)測與地震預(yù)報(bào)、大壩變形監(jiān)測、地表沉降觀測、山體滑坡變形監(jiān)測、高層建筑物形變監(jiān)測等。利用GPS 技術(shù), 可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理以及變形分析的自動(dòng)化。目前,采用GPS定位技術(shù)進(jìn)行精密工程測量和大地測量,平差后控制點(diǎn)的平面位置精度為1mm～2mm ,高程精度為2mm～3mm 。據(jù)相關(guān)資料介紹,國外從20世紀(jì)80年代開始用GPS進(jìn)行變形監(jiān)測。自90年代以來,世界上許多國家紛紛布設(shè)地殼運(yùn)動(dòng)GPS監(jiān)測網(wǎng),為地球動(dòng)力學(xué)研究和地震與火山噴發(fā)預(yù)報(bào)服務(wù)。例如,日本國土地理院從1993年開始了GPS連續(xù)觀測網(wǎng)的籌建工作,到94 年日本列島已建立由210個(gè)GPS 連續(xù)觀測站組成的連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(COSMOS) ,目前的觀測站總數(shù)已發(fā)展到1000多個(gè)。該系統(tǒng)于1994 年10月1日正式起用,10月4日就監(jiān)測到北海道東部近海8.1級(jí)大地震,并清晰地記錄了地震前后的地殼形變。此后,又成功地捕捉到三陸遠(yuǎn)海地震及兵庫縣南部地震的地殼形變。1995 年1月17日16時(shí)35 分,在日本阪神7.2 級(jí)大地震后,該系統(tǒng)在進(jìn)行快速、準(zhǔn)確、精細(xì)地監(jiān)測與分析地殼運(yùn)動(dòng)方面起到了很大的作用。
2.3.1 建筑物的變形監(jiān)測主要內(nèi)容
建筑物變形觀測主要內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)：
1．基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置 　
為了在變形觀測中測定絕對(duì)位移，選擇不變動(dòng)的基準(zhǔn)點(diǎn)是很重要的�；鶞�(zhǔn)點(diǎn)一般分工作基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)兩級(jí)。工作基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置在建筑物附近的穩(wěn)固位置，直接用于測定觀測點(diǎn)的位置變化；基準(zhǔn)點(diǎn)一般選在變形范圍外遠(yuǎn)離建筑物的地區(qū)。沉降觀測的基準(zhǔn)點(diǎn)通常成組設(shè)置,用以檢核工作基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性。其檢核方法一般采用精密水準(zhǔn)測量的方法。位移觀測的工作基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性檢核通常采用三角測量法進(jìn)行。由于電磁波測距儀精度的提高，變形觀測中也可采用三維三邊測量來檢核工作基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性。在基準(zhǔn)線觀測中，常用倒錘裝置來建立基準(zhǔn)點(diǎn)。這種裝置是把不銹鋼絲的一端固定在一個(gè)錨塊上，將此錨塊用鉆孔的方法澆固在基巖中。不銹鋼絲的另一端同一浮體相連接，鋼絲被拉緊而處于豎直位置，以它作基準(zhǔn)，用坐標(biāo)儀可以測定工作基準(zhǔn)點(diǎn)的位移。變形觀測中設(shè)置的基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)進(jìn)行定期觀測，將觀測結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以判斷基準(zhǔn)點(diǎn)本身的穩(wěn)定情況。
2． 沉降觀測
沉降觀測是指測定建筑物或其基礎(chǔ)的高程隨時(shí)間變化的工作。建筑物在施工和運(yùn)營期間，對(duì)埋設(shè)在基礎(chǔ)和建筑物上的觀測點(diǎn)，定期用精密水準(zhǔn)測量的方法測定它們的高程，比較觀測點(diǎn)不同周期的高程即可求得其沉降值。有時(shí)也可用地面立體攝影測量的方法及液體靜力水準(zhǔn)測量的方法測定沉降值。在液體靜力水準(zhǔn)測量中，可采用探針探測液面高程，也可采用將液面高程的變化用傳感器輸出等方法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化觀測。
3．位移觀測
位移觀測是測定建筑物上某些點(diǎn)的平面位置隨時(shí)間變化的工作。建筑物位移可能是任意方向的，也可能發(fā)生在某一特定方向。任意方向位移的測定常用前方交會(huì)法，或地面立體攝影測量的方法測定；對(duì)某些不宜用交會(huì)法觀測的建筑物，也可采用導(dǎo)線測量方法，位移值均由比較不同觀測周期所得的觀測點(diǎn)坐標(biāo)求得。特定方向位移的測定常用基準(zhǔn)線法，即以垂直于位移方向的固定不變的鉛垂面為觀測基準(zhǔn)面，定期測定建筑物相對(duì)于它的偏離值，以計(jì)算位移值。此外，水平位移的測量，可采用邊角交會(huì)法、極坐標(biāo)法等。還可采用視準(zhǔn)線法，此法的觀測基準(zhǔn)面由經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)線和儀器豎軸建立。根據(jù)測定觀測點(diǎn)偏離值的方法不同，視準(zhǔn)線法又分為測小角法和活動(dòng)覘牌法。20世紀(jì)60年代初，又采用了以激光束代替經(jīng)緯儀視準(zhǔn)線的激光經(jīng)緯儀準(zhǔn)直法和利用光干涉原理的波帶板激光準(zhǔn)直法。這些方法雖然大大提高了照準(zhǔn)精度，但仍不能克服大氣折射的影響。在某些特定條件下，可采用引張線法，即用拉緊的鋼絲作為基準(zhǔn)線。近年來在激光準(zhǔn)直法和引張線法中已采用光電傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了觀測的自動(dòng)化。
4．裂縫觀測
裂縫觀測是測出建筑物因基礎(chǔ)有局部不均勻沉降而使墻體出現(xiàn)的裂縫。一般在裂縫兩側(cè)設(shè)置觀測標(biāo)志，定期觀測其位置變化，以取得裂縫的大小和走向等資料。建筑物、構(gòu)筑物和水壩的裂縫觀測，宜在裂縫兩側(cè)設(shè)置觀測標(biāo)志，對(duì)于較大的裂縫，至少應(yīng)在其最寬處及裂縫末端各布設(shè)一對(duì)觀測標(biāo)志。裂縫可直接量取或間接測定，分別測定其位置、走向、長度和寬度的變化等。
5．撓度觀測
撓度觀測是測定建筑物受力后撓曲程度的工作。觀測方法是測定建筑物在鉛垂面內(nèi)各不同高程點(diǎn)相對(duì)于底部的水平位移值。高層建筑物通常采用前方交會(huì)法測定。對(duì)內(nèi)部有豎直通道的建筑物，撓度觀測多采用垂線觀測，即從建筑物頂部附近懸掛一根不銹鋼絲，下掛重錘，直到建筑物底部。在建筑物不同高程上設(shè)置觀測點(diǎn)，以坐標(biāo)儀定期測出各點(diǎn)相對(duì)于垂線最低點(diǎn)的位移。比較不同周期的觀測成果，即可求得建筑物的撓度值。如果采用電子傳感設(shè)備，可將觀測點(diǎn)相對(duì)于垂線的微小位移變換成電感輸出，經(jīng)放大后由電橋測定并顯示各點(diǎn)的撓度值。
6．傾斜觀測
傾斜觀測是測定建筑物頂部由于地基有差異沉降或受外力不均勻而產(chǎn)生垂直偏差。建筑物（構(gòu)筑物）主體的傾斜觀測，通常測定頂部及其相應(yīng)底部觀測點(diǎn)，定期觀測其相對(duì)位移值，也可直接觀測頂部中心點(diǎn)相對(duì)于底部中心點(diǎn)的位移值的偏移值。對(duì)整體剛度較好的建筑物的傾斜觀測，可采用基礎(chǔ)差異沉降推算主體傾斜值。
7．振動(dòng)觀測
振動(dòng)觀測是對(duì)于高層建筑物和機(jī)械設(shè)備往返擺動(dòng)情況的觀測工作。高層建筑物在風(fēng)力、日照和溫度的影響下,某些機(jī)械設(shè)備在動(dòng)荷重的狀態(tài)下,都會(huì)發(fā)生動(dòng)。傳統(tǒng)的變形觀測方法無法滿足這方面觀測的要求。利用光電系統(tǒng)可以將觀點(diǎn)坐標(biāo)自動(dòng)記錄在紙帶上，從而求得建筑物的振動(dòng)頻率和振幅大小。自動(dòng)傾斜儀能將精密水準(zhǔn)氣泡的微小傾斜轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，可用于觀測轉(zhuǎn)動(dòng)角的往返變動(dòng)。利用電子水準(zhǔn)器同時(shí)測定不同高度的轉(zhuǎn)動(dòng)角，通過換算可以求得建筑物頂點(diǎn)的振動(dòng)。
8．資料整理和分析 　
變形觀測資料的整理，通常是將各種變形值編繪成各種圖表，如變形值過程線和建筑物變形分布圖等。這些圖表可用于初步了解建筑物的狀況、變形規(guī)律，判斷建筑物的運(yùn)營是否正常。
變形觀測資料的分析，包括驗(yàn)證變形是否存在，分析產(chǎn)生變形的原因，推求變形值同影響因素之間的函數(shù)關(guān)系。對(duì)于前者主要用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法；對(duì)于后者，多應(yīng)用回歸分析方法，求得的函數(shù)關(guān)系稱為回歸方程�；貧w方程不僅可用來定量分析變形的規(guī)律，還可以作變形預(yù)報(bào)。
此外，還有對(duì)滑坡進(jìn)行的滑坡觀測等等一些觀測，不同的觀測對(duì)象和變形觀測目的，變形觀測的內(nèi)容不相同。但是不同的觀測體，其變形觀測的主要的內(nèi)容是基本一樣的。
2.3.2 建筑物的變形監(jiān)測分類
變形觀測從觀測類別可分為：建（構(gòu)）筑物地基和基礎(chǔ)變形觀測和建（構(gòu)）筑物變形觀測。
1． 建（構(gòu)）筑物地基和基礎(chǔ)變形觀測：
① 基坑回彈測量
② 地基分層沉降測量
③ 建筑物的沉降測量
2． 建筑物上部變形觀測有：
① 沉降觀測 ② 位移觀測 ③ 裂縫觀測
④ 撓度觀測 ⑤ 傾斜觀測 ⑥ 振動(dòng)觀測
沉降觀測 、位移觀測、裂縫觀測、撓度觀測、傾斜觀測、振動(dòng)觀測等，其都與建（構(gòu)）筑物的安全性、不穩(wěn)定程度有關(guān)。除了以上觀測種類外，對(duì)于滑體我們還要進(jìn)行滑坡觀測等。為了我們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，我們必須對(duì)周圍變形體的變形做出正確的判斷。
2.4 高層建筑物的變形監(jiān)測技術(shù)發(fā)展前景
隨著社會(huì)的進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的飛越，變形觀測技術(shù)和方法正在由傳統(tǒng)的單一監(jiān)測模式向點(diǎn)、線、面立體交叉的空間模式發(fā)展。在變形體上布置變形觀測點(diǎn),在變形區(qū)影響之外的穩(wěn)定地點(diǎn)設(shè)置固定觀測站，用高精度儀器定期監(jiān)測變形區(qū)內(nèi)網(wǎng)點(diǎn)的三維位移變化是獲得變形體變形的一種行之有效的外部監(jiān)測方法。這些技術(shù)和方法也將伴隨著社會(huì)的發(fā)展，而不斷的發(fā)展。
一、 地面觀測技術(shù)及其發(fā)展趨勢
① 在20世紀(jì)80年代以前,變形觀測主要是采用常規(guī)大地測量和某些特殊測量技術(shù)。常規(guī)大地測量是采用經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀、測距儀、全站儀等常規(guī)測量儀器測定點(diǎn)的變形值,它是目前變形觀測的主要手段。在大多數(shù)國家中,傳統(tǒng)的常規(guī)大地測量方法仍然是人類進(jìn)行工程建筑物變形監(jiān)測的主要手段。而且在一些有關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi),其他技術(shù)尚無法替代傳統(tǒng)的常規(guī)大地測量方法。所以傳統(tǒng)的測量方法,在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中仍有巨大的作用。特殊測量手段包括應(yīng)變測量、準(zhǔn)直測量和傾斜測量,它具有測量過程簡單、可監(jiān)測變形體內(nèi)部的變形、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn),但通常只能提供局部的和相對(duì)的變形信息。
② 地面測量技術(shù)發(fā)展方向的代表是測量機(jī)器人，其在工程測量和三維工業(yè)測量以及變形監(jiān)測等領(lǐng)域正越來越廣泛地得到應(yīng)用。比如在小浪底外部變形監(jiān)測中的應(yīng)用,其試驗(yàn)成果明顯優(yōu)于常規(guī)方法。
二、攝影測量方法及其發(fā)展趨勢
① 攝影測量技術(shù)包括地面攝影測量技術(shù)和航空攝影測量技術(shù)。近十年來,近景攝影測量在隧道、橋梁、大壩、滑坡、結(jié)構(gòu)工程及高層建筑變形監(jiān)測等方面得到了很好的應(yīng)用。與其它變形監(jiān)測技術(shù)相比較,近景攝影測量的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：可在瞬間精確記錄下被攝物體的信息及點(diǎn)位關(guān)系；可用于不規(guī)則或不可接觸物體的變形監(jiān)測；像片上的信息豐富、客觀而又可長期保存,有利于進(jìn)行變形的對(duì)比分析；監(jiān)測工作簡便、快速、安全。
② 近些年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，攝影測量已進(jìn)入了數(shù)字?jǐn)z影測量新時(shí)代。數(shù)字?jǐn)z影測量通過將攝影的相片轉(zhuǎn)換成數(shù)字影像或用特殊攝影機(jī)直接獲取被攝物體的“數(shù)字影像”，然后利用數(shù)字影像處理技術(shù)和數(shù)字影像匹配技術(shù)獲得同名像點(diǎn)的坐標(biāo)，進(jìn)而計(jì)算對(duì)應(yīng)物點(diǎn)的空間坐標(biāo)。近幾年來，數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)也在建筑物及滑坡等變形監(jiān)測中得到了成功的應(yīng)用，并顯示出良好的應(yīng)用前景。
③ 伴著時(shí)代的發(fā)展，地面攝影測這種新技術(shù)將會(huì)在變形監(jiān)測中發(fā)揮越來越大的作用。
3． GPS測量技術(shù)及其發(fā)展趨勢
① 全球定位系統(tǒng)的應(yīng)用是測量技術(shù)的一項(xiàng)巨大變革。在變形監(jiān)測方面，與傳統(tǒng)方法相比較，GPS技術(shù)不僅具有精度高、速度快、操作簡便等優(yōu)點(diǎn)，而且利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)通信技術(shù)及數(shù)據(jù)處理與分析技術(shù)等進(jìn)行集成，可實(shí)現(xiàn)從數(shù)據(jù)采集、傳輸、管理到變形分析及預(yù)報(bào)的自動(dòng)化，達(dá)到遠(yuǎn)程在線實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。
② 近些年來，隨著GPS衛(wèi)星定位技術(shù)的發(fā)展和精度的提高，使GPS技術(shù)在變形監(jiān)測方面得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在板塊運(yùn)動(dòng)、地表沉降、大壩自動(dòng)化監(jiān)測、陸海垂直運(yùn)動(dòng)監(jiān)測、滑坡監(jiān)測等方面，獲得了令人滿意的結(jié)果和精度，為管理和決策提供了重要的依據(jù)。隨著技術(shù)的進(jìn)步，建立GPS變形監(jiān)測在線實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)，建立“3S”集成變形監(jiān)測系統(tǒng)，建立GPS與其它變形監(jiān)測技術(shù)集成組合的綜合變形監(jiān)測系統(tǒng)等這一些，都是GPS 技術(shù)在變形監(jiān)測方面的未來發(fā)展趨勢。以后GPS技術(shù)在變形監(jiān)測方面將有更長遠(yuǎn)的發(fā)展。
第三章 高層建筑物的變形觀測方案設(shè)計(jì)
高層建筑從施工準(zhǔn)備起，到全部工程竣工后的一段時(shí)間內(nèi)，應(yīng)按施工與設(shè)計(jì)的要求，進(jìn)行沉降、位移和傾斜等變形觀測。一般分兩部分：一部分是觀測高層建筑施工造成周圍鄰近建(構(gòu))筑物和護(hù)坡樁的變形以及日照等對(duì)建筑物施工影響的變形，以保證安全和正確指導(dǎo)施工，這是直接為施工服務(wù)的變形觀測；另一部分是在整個(gè)施工過程中和竣工后，觀測高層建筑各部位的變形，以檢查施工質(zhì)量和工程設(shè)計(jì)的正確性，并為有關(guān)地基基礎(chǔ)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)反饋信息。由于各種因素的影響工程建筑物以及其設(shè)備的運(yùn)營過程中，都會(huì)產(chǎn)生變形。這種變形如果超過了規(guī)定的限度，就會(huì)影響建筑物的正常使用，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)危及建筑物的安全。因此，在工程建筑物的施工和運(yùn)營期間，必須對(duì)它們進(jìn)行變形觀測。
一、測量執(zhí)行的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
1、 《工程測量規(guī)范》（GB 50026-93）
2、 《建筑變形測量規(guī)程》（JGJ/T 8-97）
3、 《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》（GB90204-92）
二、精度要求
根據(jù)工程的實(shí)際情況，及此次變形觀測的目的，本次變形觀測精度要求應(yīng)符合《工程測量規(guī)范》
變形測量的等級(jí)劃分和要求 表1
變形測量等級(jí) 垂直位移測量 水平位移測量 使 用 范 圍
變形點(diǎn)的高程中誤差(mm) 相臨變形點(diǎn)高差中誤差(mm) 變形點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差(mm)
一等 ±0.3 ±0.1 ±1.5 變形特別敏感的高層建筑、工業(yè)建筑、高聳構(gòu)筑物、重要古建筑精密工程設(shè)施等
二等 ±0.5 ±0.3 ±3.0 變形比較敏感的高層建筑、高聳構(gòu)筑物、古建筑重要工程設(shè)施和重要建筑場地的滑坡監(jiān)測等
三等 ±1.0 ±0.5 ±6.0 一般性的高層建筑、工業(yè)建筑、高聳構(gòu)筑物滑坡監(jiān)測等
四等 ±2.0 ±1.0 ±12.0 觀測精度要求較低的建筑物、構(gòu)筑物和滑坡監(jiān)測等
垂直位移監(jiān)測網(wǎng)的主要技術(shù)要求 表2
等
級(jí)
相鄰基準(zhǔn)點(diǎn)高差中誤差(mm) 每站高差中誤差(mm) 往返較差、附合或環(huán)線閉合差(mm) 檢測已測高差較差(mm) 使用儀器、觀測方法及要求
一
等
0.3 0.07 0.15 0.2 DS05型儀器，視線長度前≤15mm,前后視距差≤0.3mm，視距累積差≤1.5mm。宜按國家一等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求施測
二
等
0.5 0.13 0.30 0.5 DS05型儀器，宜按國家一等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求施測
三
等
1.0 0.30 0.60 0.8 DS05型儀器或DS1型儀器，宜按本規(guī)范二等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求施測
四
等
2.0 0.70 1.40 2.0 DS2型儀器或DS3型儀器，宜按本規(guī)范三等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求施測
沉降觀測點(diǎn)的精度要求和觀測方法 表3
等級(jí) 高程中誤差(mm) 相鄰點(diǎn)高差中誤差(mm) 觀測方法 往返較差，附合或環(huán)線閉合差(mm)
一等 ±0.3 ±0.15 按國家一等精密水準(zhǔn)測量外，尚需設(shè)雙轉(zhuǎn)點(diǎn)，視線≤15m，前后視視距差≤0.3m，視距累積差≤1.5m；精密液體靜力水準(zhǔn)測量；微水準(zhǔn)測量等 ≤0.15
二等 ±0.5 ±0.30 按國家一等精密水準(zhǔn)測量；精密液體靜力水準(zhǔn)測量 ≤0.30
三等 ±1.0 ±0.50 按本規(guī)范二等水準(zhǔn)測量；液體靜力水準(zhǔn)測量 ≤0.60
四等 ±2.0 ±1.00 按本規(guī)范三等水準(zhǔn)測量；短視線三角高程測量 ≤1.40
由變形測量的等級(jí)劃分和要求，根據(jù)本工程具體情況，可將本餐廳的變形觀測劃為第三等級(jí)，其精度要求按相應(yīng)規(guī)定來要求。觀測點(diǎn)高程中誤差為±1.0 mm，相鄰點(diǎn)高差中誤差為±0.50 mm。觀測技術(shù)要求按照《工程測量規(guī)范》二等水準(zhǔn)測量的技術(shù)要求來施測。
三、 儀器準(zhǔn)備
為了滿足本次觀測精度要求，所用測量儀器為：精密水準(zhǔn)儀加測微器與銦瓦鋼尺配合組成精密水準(zhǔn)儀，即DSZ2精密水準(zhǔn)儀＋FS1平板測微器＋BGYCH銦瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺+TC2003全站儀。

一、 必須資料
主要收集資料：高層建筑物周圍測區(qū)的地形圖、行政區(qū)劃圖、交通路線圖等；有關(guān)居民、交通運(yùn)輸、物資供應(yīng)、地質(zhì)、水文、地震、氣象、土壤、凍結(jié)及地下水位深度等資料；已有的水準(zhǔn)測量成果資料，包括路線圖、點(diǎn)之記、技術(shù)總結(jié)、成果表等等。
二、 定性分析
① 在對(duì)沉降觀測法監(jiān)測高層建筑物變形進(jìn)行分析之前，要對(duì)層建筑物變形產(chǎn)生的原因進(jìn)行探究，只有這樣才能根據(jù)原因采取監(jiān)測的措施。高層建筑物發(fā)生變形的原因主要有兩方面，一是自然條件及其變化，即高層建筑物地基的工程地質(zhì)，水文地質(zhì)及土壤的物理性質(zhì)等；二是與建筑物本身相聯(lián)系的原因，即建筑物本身的荷重，高層建筑物的結(jié)構(gòu)，型式及動(dòng)荷載（如風(fēng)力、震動(dòng)等）。此外，由于勘測、設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營管理等方面工作做得不合理還會(huì)引起建筑物產(chǎn)生額外的變形。針對(duì)以上各種變形產(chǎn)生的原因，沉降觀測法可以根據(jù)變形產(chǎn)生的原因而做出正確、有效的監(jiān)測。高層建筑沉降觀測是根據(jù)水準(zhǔn)基點(diǎn)定期測出設(shè)置在變形體上的變形點(diǎn)的高程變化值。建筑物的沉降觀測宜采用幾何水準(zhǔn)或液體靜力水準(zhǔn)測量方法。單個(gè)構(gòu)件，可采用測微水準(zhǔn)儀或機(jī)械傾斜儀器等測量。
② 根據(jù)建筑物實(shí)際情況，依照《工程測量規(guī)范》、《建筑物變形測量規(guī)程》規(guī)定，和高層建筑物出現(xiàn)不均勻沉降等情況引發(fā)的裂隙、傾斜等編寫觀測方案。由建筑物沉降和裂縫等特征可見，根據(jù)建筑物實(shí)地情況布設(shè)水準(zhǔn)基點(diǎn)，再給建筑物四周布設(shè)具有沉降代表意義的觀測點(diǎn)，把變形沉降觀測網(wǎng)與水準(zhǔn)基點(diǎn)連成閉合水準(zhǔn)路線網(wǎng)。采用用精密幾何水準(zhǔn)測量觀測變形點(diǎn)的高程，視水準(zhǔn)基點(diǎn)為不沉降、不動(dòng)點(diǎn)，計(jì)算觀測點(diǎn)的高程，每一次觀測的高程與前一次觀測的高程比較之差為本次沉降量，第一次觀測的高程與這一次觀測的高程，為同一點(diǎn)這兩時(shí)段的高差累計(jì)沉降量。
③ 用沉降量，和累計(jì)沉降量與觀測時(shí)間的關(guān)系繪圖表示，依據(jù)沉降關(guān)系計(jì)算出：沉降速度、傾斜度、建筑物不均勻情況帶來的安全系數(shù)和沉降曲線公式等。
§3.4.1 觀測點(diǎn)的布設(shè)
一、水準(zhǔn)基點(diǎn)的布置
水準(zhǔn)基點(diǎn)是垂直位移觀測的基準(zhǔn)，因此，水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)設(shè)在建筑物變形影響范圍之外，距變形觀測點(diǎn)20～100m之間，保證穩(wěn)固不變，并永久保存，不受施工影響的安全地點(diǎn)。可按二、三等水準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)規(guī)格埋設(shè)標(biāo)石，也可設(shè)在穩(wěn)固的建筑物或基巖上，為了對(duì)水準(zhǔn)基點(diǎn)進(jìn)行校核一般點(diǎn)數(shù)不少于3個(gè)。
二、沉降觀測點(diǎn)的布置
觀測點(diǎn)布設(shè)在變形體上，并能正確反映其變形有代表性的特征點(diǎn)。點(diǎn)的位置和數(shù)量應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、基坑周邊環(huán)境和建（構(gòu)）筑物荷載情況而定。高層建筑物應(yīng)沿其周圍每隔10～20m設(shè)置一點(diǎn)。如2008年5月開工建設(shè)的33層泉州東海濱城一期F地塊二期1#、2#樓工程，框架結(jié)構(gòu)，分析其各種實(shí)際情況，根據(jù)其地質(zhì)、支護(hù)及周圍環(huán)境，每幢樓布置沉降觀測點(diǎn)9個(gè)。觀測點(diǎn)應(yīng)埋
設(shè)穩(wěn)固、不受破壞且能長期保存。點(diǎn)的高度，在朝向要便于垂直立尺觀測。觀測點(diǎn)的埋設(shè)形式應(yīng)根據(jù)建（構(gòu)）筑物結(jié)構(gòu)、形式而設(shè)置，一般有以下幾種形式，角鋼埋設(shè)觀測點(diǎn)，如圖1（a）、設(shè)備基礎(chǔ)觀測點(diǎn)，如圖1（b）、永久性觀測點(diǎn)，如圖1（c）。
圖1 沉降觀測點(diǎn)形式
除了沉降觀測點(diǎn)數(shù)量、位置、形式的確定外，其標(biāo)志選用也是一個(gè)重要內(nèi)容，觀測點(diǎn)的標(biāo)志一般用圓鋼φ20～25mm，角鋼φ30×30mm制成，為了不影響建筑物外表的美觀，并起裝飾作用時(shí)，可用有色金屬制成，而且觀測標(biāo)志應(yīng)在建筑物施工的同時(shí)安在建筑物的基礎(chǔ)上墻上或地下室、的適當(dāng)位置為便于立尺觀測，觀測標(biāo)志應(yīng)離開墻面和地面一定距離，標(biāo)志埋入墻體內(nèi)的尺寸應(yīng)大于外露尺寸的三倍。
三、主體傾斜觀測點(diǎn)位的布置
⑴ 當(dāng)從建筑外部觀測時(shí)，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)1.5～2.0倍目標(biāo)高度的固定位置。當(dāng)利用建筑物內(nèi)部豎向通道觀測時(shí)，可將通道底部中心點(diǎn)作為測站點(diǎn)；
⑵ 對(duì)于整體傾斜，觀測點(diǎn)及底部固定點(diǎn)應(yīng)沿著對(duì)應(yīng)測站點(diǎn)的建筑主體豎直線，在頂部和底部上下對(duì)應(yīng)布設(shè)；對(duì)于分層傾斜，應(yīng)按分層部位上下對(duì)應(yīng)布設(shè)；
⑶ 按前方交會(huì)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)。
§3.4.2 沉降觀測的方法及數(shù)據(jù)分析
沉降觀測就是根據(jù)水準(zhǔn)基點(diǎn)定期進(jìn)行水準(zhǔn)測量，測量出建筑物上觀測點(diǎn)的高程，從而計(jì)算其下沉量。對(duì)于高層建筑、深基坑開挖、橋梁和水壩的沉降觀測，通常采用精密水準(zhǔn)儀，按國家二等水準(zhǔn)測量的要求進(jìn)行施測，將各觀測點(diǎn)布設(shè)成閉合或附合水準(zhǔn)路線聯(lián)測到水準(zhǔn)基點(diǎn)上。
一、沉降觀測的周期和觀測時(shí)間：
① 建筑物施工階段的觀測，應(yīng)隨施工進(jìn)度及時(shí)進(jìn)行。一般建筑，可在基礎(chǔ)完工后或地下室砌完后開始觀測，大型、高層建筑，可在基礎(chǔ)墊層或基礎(chǔ)底部完成后開始觀測。觀測次數(shù)與間隔時(shí)間應(yīng)視地基與加荷情況而定。民用高層建筑可每加高1～5層觀測一次；工業(yè)建筑可按不同施工階段（如回填基坑、安裝柱子和屋架、砌筑墻體、設(shè)備安裝等）分別進(jìn)行觀測。如建筑物均勻增高，應(yīng)至少在增加荷載的25％、50％、75％和100％時(shí)各測一次。施工過程中如暫時(shí)停工，在停工時(shí)及重新開工時(shí)應(yīng)各觀測一次。停工期間，可每隔2～3個(gè)月觀測一次。
② 建筑物使用階段的觀測次數(shù)，應(yīng)視地基土類型和沉降速度大小而定。除有特殊要求者外，一般情況下，可在第一年觀測3～4次，第二年觀測2～3次，第三年后每年1次，直至穩(wěn)定為止。
③ 在觀測過程中，如有基礎(chǔ)附近地面荷載突然增減、基礎(chǔ)四周大量積水、長時(shí)間連續(xù)降雨等情況，均應(yīng)及時(shí)增加觀測次數(shù)。當(dāng)建筑物突然發(fā)生大量沉降、不均勻沉降或嚴(yán)重裂縫時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行逐日或2~3天一次的連續(xù)觀測。
二、 沉降觀測點(diǎn)的觀測方法和技術(shù)要求
① 作業(yè)中應(yīng)遵守的規(guī)定：觀測應(yīng)在成像清晰、穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行；儀器離前后視水準(zhǔn)尺的距離，應(yīng)力求相等，并不大于50m；前后視觀測，應(yīng)使用同一把水準(zhǔn)尺；經(jīng)常對(duì)水準(zhǔn)儀及水準(zhǔn)標(biāo)尺的水準(zhǔn)器和角進(jìn)行檢查。當(dāng)發(fā)現(xiàn)觀測成果出現(xiàn)異常情況并認(rèn)為與儀器有關(guān)時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)與校正。
② 為保證沉降觀測成果的正確性，在沉降觀測中應(yīng)做到五固定：即定水準(zhǔn)點(diǎn)，定水準(zhǔn)路線，定觀測方法，定儀器，定觀測人員。
③ 首次觀測值是計(jì)算沉降的起始值，操作時(shí)應(yīng)特別認(rèn)真、仔細(xì)，并應(yīng)連續(xù)觀測兩次取其平均值，以保證觀測成果的精確度和可靠性
④ 每測段往測與返測的測站數(shù)均應(yīng)為偶數(shù)，否則應(yīng)加入標(biāo)尺零點(diǎn)差改正。由往測轉(zhuǎn)向返測時(shí)，兩標(biāo)尺應(yīng)互換位置，并應(yīng)重新整置儀器。在同一測站上觀測時(shí)，不得兩次調(diào)焦。轉(zhuǎn)動(dòng)儀器的傾斜螺旋和測微鼓時(shí)，其最后旋轉(zhuǎn)方向，均應(yīng)為旋進(jìn)。
⑤ 每次觀測均需采用環(huán)形閉合方法或往返閉合方法，當(dāng)場進(jìn)行檢查。其閉合差應(yīng)在允許閉合差范圍內(nèi)。
⑥ 在限差允許范圍內(nèi)的觀測成果，其閉合差按測站數(shù)進(jìn)行分配，計(jì)算高程。
三、 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(shí)間關(guān)系曲線來判定；
② 對(duì)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(duì)于一般觀測工程，若沉降速度小于0.01～0.04mm/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。
四、 沉降觀測的工作方式
“分級(jí)觀測”方式。將沉降觀測的布點(diǎn)分為三級(jí)：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(jí)進(jìn)行：（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(jí)觀測，但水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)至少布設(shè)3個(gè)，并選擇其中最穩(wěn)定的一個(gè)點(diǎn)作為水準(zhǔn)基點(diǎn)。
五、 觀測結(jié)果與結(jié)果判定
1、觀測工作結(jié)束后，應(yīng)提交下列成果：
⑴沉降觀測成果表；
⑵沉降觀測點(diǎn)位分布圖；
⑶工程平面位置圖及基準(zhǔn)點(diǎn)分布圖；
⑷ｐ—ｔ—ｓ（荷載、時(shí)間、沉降量）曲線圖（視需要提交）；
⑸建筑物等沉降曲線圖（如觀測點(diǎn)數(shù)量較少可不提交）；
⑹沉降觀測分析報(bào)告。
2、根據(jù)沉降量與時(shí)間關(guān)系曲線判定沉降是否進(jìn)入穩(wěn)定階段。對(duì)重點(diǎn)觀測和科研觀測工程，若最后三個(gè)周期觀測中每周期沉降量不大于倍測量中誤差可認(rèn)為已進(jìn)入穩(wěn)定階段。一般觀測工程，若最后100d的沉降速率小于0.01～0.04mm/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。
§3.4.3 主體傾斜觀測方法及數(shù)據(jù)分析
一、 主體傾斜觀測的方法
測定建筑物傾斜的方法有兩類：一、直接測定法；二、間接推定（通過測量建筑物基礎(chǔ)相對(duì)沉降的方法來確定建筑物的傾斜）。
（1）直接測定法
① 投點(diǎn)法。觀測時(shí)，應(yīng)在底部觀測點(diǎn)位置安置量測設(shè)施（如水平讀數(shù)尺等）。在每測站安置經(jīng)緯儀投影時(shí)，應(yīng)按正倒鏡法以所測每對(duì)上下觀測點(diǎn)標(biāo)志間的水平位移分量，按矢量相加法求得水平位移值（傾斜量）和位移方向（傾斜方向）。
對(duì)需要觀測的建筑物，通常對(duì)建筑物的四個(gè)陽角進(jìn)行傾斜觀測，綜合分析整棟建筑物的傾斜情況。經(jīng)緯儀的位置如圖3-1所示，其中要求經(jīng)緯儀應(yīng)設(shè)置在離建筑物較遠(yuǎn)的地方（距離最好大于1.5倍建筑物的高度），以減少儀器縱軸不垂直的影響。觀測時(shí)瞄準(zhǔn)墻頂一點(diǎn)M，向下投影得一點(diǎn)N，投影時(shí)經(jīng)緯儀在固定測站很好地對(duì)中嚴(yán)格整平，用盤左、盤右兩個(gè)度盤位置往下投影，分別量取水平距離，取其平均值即為NN1間的水平距離a。如圖3-2所示，另外，以M點(diǎn)為基準(zhǔn)，采用經(jīng)緯儀測出角度α。H和H1也可用鋼尺直接量取，或用手持式激光測距儀測定。
不便埋設(shè)標(biāo)志的塔形、圓形建筑物以及豎直構(gòu)件，可以照準(zhǔn)視線所切同高邊緣認(rèn)定的位置或用高度角控制的位置作為觀測點(diǎn)位。
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，采用帶有強(qiáng)制對(duì)中設(shè)備的觀測墩或混凝土標(biāo)石。
對(duì)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)要求的建筑物特征部位；測站點(diǎn)可采用小標(biāo)石或臨時(shí)性標(biāo)志。
根據(jù)垂直角α可按下式算出高度
H=loga (4-1)
則建筑物的傾斜度
I=a/h (4-2)
建筑物該陽角的傾斜量β
β=i（H+H1） (4-3)
最后，綜合分析四個(gè)陽角的傾斜度，即可描述整幢建筑物的傾斜情況。
② 測水平角法。對(duì)塔形、圓形建筑物或構(gòu)件，每測站的觀測，應(yīng)以定向點(diǎn)作為零方向，以所測各觀測點(diǎn)的方向值和至底部中心的距離，計(jì)算頂部中心相對(duì)底部中心的水平位移分量。對(duì)矩形建筑，可在每測站直接觀測頂部觀測點(diǎn)與底部觀測點(diǎn)之間的夾角或上層觀測點(diǎn)與下層觀測點(diǎn)之間的夾角，以所測角值與距離值計(jì)算整體的或分層的水平位移分量和位移方向。
③ 前方交會(huì)法。所選基線應(yīng)與觀測點(diǎn)組成最佳構(gòu)形，交會(huì)角宜在60º～120º之間。水平位移計(jì)算，可采用直接由兩周期觀測方向值之差解算坐標(biāo)變化量的方向差交會(huì)法，亦可采用按每周期計(jì)算觀測點(diǎn)坐標(biāo)值，再以坐標(biāo)差計(jì)算水平位移的方法。
④ 吊垂球法。應(yīng)在頂部或需要的高度處觀測點(diǎn)位置上，直接或支出一點(diǎn)懸掛適當(dāng)重量的垂球，在垂線下的底部固定讀數(shù)設(shè)備（如毫米格網(wǎng)讀數(shù)板），直接讀取或量出上部觀測點(diǎn)相對(duì)底部觀測點(diǎn)的水平位移量和位移方向；
⑤ 激光鉛直儀觀測法。應(yīng)在頂部適當(dāng)位置安置接收靶，在其垂線下的地面或地板上安置激光鉛直儀或激光經(jīng)緯儀，按一定周期觀測，在接收靶上直接讀取或量出頂部的水平位移量和位移方向。作業(yè)中儀器應(yīng)嚴(yán)格置平、對(duì)中，應(yīng)旋轉(zhuǎn)180°觀測兩次取其中數(shù)。對(duì)超高層建筑，當(dāng)儀器設(shè)在樓體內(nèi)部時(shí)，應(yīng)考慮大氣湍流影響；
⑥ 激光位移計(jì)自動(dòng)記錄法。位移計(jì)宜安置在建筑物底層或地下室地板上，接收裝置可設(shè)在頂層或需要觀測的樓層，激光通道可利用未使用的電梯井或樓梯間隔，測試室宜選在靠近頂部的樓層內(nèi)。當(dāng)位移計(jì)發(fā)射激光時(shí)，從測試室的光線示波器上可直接獲取位移圖像及有關(guān)參數(shù)，并自動(dòng)記錄成果；
⑦ 正錘線法。錘線宜選用直徑0.6～1.2mm的不銹鋼絲，上端可錨固在通道頂部或需要高度處所設(shè)的支點(diǎn)上。穩(wěn)定重錘的油箱中應(yīng)裝有粘性小、不冰凍的液體。觀測時(shí)，由底部觀測墩上安置的量測設(shè)備（如坐標(biāo)儀、光學(xué)垂線儀、電感式垂線儀），按一定周期測出各測點(diǎn)的水平位移量。
⑧ 攝影測量法。當(dāng)建筑物立面上觀測點(diǎn)數(shù)量較多或傾斜變形比較明顯時(shí)，也可采用近景攝影測量方法。
（2）間接推定法
按相對(duì)沉降間接確定建筑物整體傾斜時(shí)，所測建筑物應(yīng)具有足夠的整體結(jié)構(gòu)剛度�？蛇x用下列方法：
① 傾斜儀測記法。采用的傾斜儀（如水管式傾斜儀、水平擺傾斜儀、氣泡傾斜儀或電子傾斜儀）應(yīng)具有連續(xù)讀數(shù)、自動(dòng)記錄和數(shù)字傳輸?shù)墓δ堋１O(jiān)測建筑物上部層面傾斜時(shí)，儀器可安置在建筑物基礎(chǔ)面上，以所測樓層或基礎(chǔ)面的水平角變化值反映和分析建筑物傾斜的變化程度；
② 測定基礎(chǔ)沉降差法�？稍诨�礎(chǔ)上選設(shè)觀測點(diǎn)，采用水準(zhǔn)測量方法，以所測各周期的基礎(chǔ)沉降差換算求得建筑物整體傾斜度及傾斜方向。
二、 主體傾斜觀測的周期
⑴主體傾斜觀測的周期，可視傾斜速度每１～３個(gè)月觀測一次。如遇基礎(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(shí)，應(yīng)及時(shí)增加觀測次數(shù)。
⑵施工期間的觀測周期，應(yīng)隨施工進(jìn)度并結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行。一般建筑，可在基礎(chǔ)完工后或地下室砌完后開始觀測，大型、高層建筑，可在基礎(chǔ)墊層或基礎(chǔ)底部完成后開始觀測。觀測次數(shù)與間隔時(shí)間應(yīng)視地基與加荷情況而定。民用高層建筑可每加高1～5層觀測一次；工業(yè)建筑可按不同施工階段（如回填基坑、安裝柱子和屋架、砌筑墻體、設(shè)備安裝等）分別進(jìn)行觀測。如建筑物均勻增高，應(yīng)至少在增加荷載的25％、50％、75％和100％時(shí)各測一次。施工過程中如暫時(shí)停工，在停工時(shí)及重新開工時(shí)應(yīng)各觀測一次。停工期間，可每隔2～3個(gè)月觀測一次。
三、 結(jié)果判定
建筑物主體傾斜觀測結(jié)果須小于傾斜容許值。建筑物主體傾斜的容許值見表3-1
建筑物主體傾斜的容許值 表3-1
多層和高層建筑物的整體傾斜 高聳結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)的傾斜
建筑物高度 傾斜允許值 建筑物高度 傾斜允許值
Hg≤24 0.004 Hg≤20 0.008
24＜Hg≤60 0.003 20＜Hg≤50 0.006
60＜Hg≤100 0.0025 50＜Hg≤100 0.005
Hg＞100 0.002 100＜Hg≤150 0.004
150＜Hg≤200 0.003
200＜Hg≤250 0.002
一、 沉降觀測實(shí)例
1、概況
某住宅樓為16層結(jié)構(gòu)，施工期間需對(duì)該樓進(jìn)行六次沉降觀測，布設(shè)沉降觀測點(diǎn)共6個(gè)，具體點(diǎn)位布置見下圖：
2、檢測儀器
水準(zhǔn)儀DS1型； 2m精密銦鋼水準(zhǔn)標(biāo)尺（兩根）；
3、現(xiàn)場觀測 此次沉降觀測采用儀器兩次測高法進(jìn)行觀測；現(xiàn)場觀測時(shí)，整個(gè)觀測過程為一閉合回路；受現(xiàn)場條件限制時(shí)，可使用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)點(diǎn)進(jìn)行觀測。
4、原始記錄整理
每次觀測結(jié)束后，應(yīng)及時(shí)計(jì)算出每次觀測后各個(gè)測點(diǎn)的相對(duì)高程，同時(shí)計(jì)算出各個(gè)測點(diǎn)的本次沉降量和累計(jì)沉降量。計(jì)算如下：
（1）、本次沉降＝本次高程-上次高程
（2）、累計(jì)沉降＝本次高程-首次高程
六次沉降觀測匯總結(jié)果見下
沉 降 觀 測 成 果 表 表3-4
觀測點(diǎn) 第一次 第二次 第三層 第四次 第五次 第六次
沉降量（mm） 沉降量（mm） 沉降量（mm） 沉降量（mm） 沉降量（mm） 沉降量（mm）
本次 累計(jì) 本次 累計(jì) 本次 累計(jì) 本次 累計(jì) 本次 累計(jì) 本次 累計(jì)
1 0.00 0.00 2.08 2.08 2.03 4.11 1.65 5.76 0.83 6.59 0.35 6.94
2 0.00 0.00 1.57 1.57 2.51 4.08 1.47 5.55 0.69 6.24 0.22 6.46
3 0.00 0.00 1.83 1.83 2.55 4.38 1.61 5.99 0.63 6.62 0.20 6.82
4 0.00 0.00 1.36 1.36 2.76 4.12 2.12 6.24 0.75 6.99 0.31 7.30
5 0.00 0.00 1.51 1.51 2.15 3.66 1.90 5.56 0.58 6.14 0.27 6.41
6 0.00 0.00 1.70 1.70 1.91 3.61 1.82 5.43 0.60 6.03 0.16 6.19
5、觀測結(jié)果總結(jié)
⑴、沉降量－時(shí)間曲線圖(S-t)
取1#測點(diǎn)、2#測點(diǎn)、4#測點(diǎn)、6#測點(diǎn)為例，沉降量－時(shí)間曲線圖如下所示：
⑵、沉降速率－時(shí)間曲線圖(V-t)
取1#測點(diǎn)、2#測點(diǎn)、4#測點(diǎn)、6#測點(diǎn)為例，沉降速率－時(shí)間曲線圖如下所示：
從沉降觀測成果中可得，自2004年03月01日～2004年05月16日, 該樓的平均沉降量為6.69mm，最大沉降量為4#測點(diǎn)7.30mm，最小沉降量為6#測點(diǎn)6.19mm。最近一次平均沉降速率為0.0168mm/d，其中最近一次最大沉降速率為1#測點(diǎn)，最大值0.0233mm/d。
二、 傾斜觀測實(shí)例一
1、概況
某16層住宅樓，對(duì)該住宅樓的東、南、西、北四個(gè)樓角位置進(jìn)行了傾斜測量。
2、檢測儀器
采用拓普康GPT-6002LP全站儀
3、測量結(jié)果
（1）、傾斜測量成果說明
①、所有點(diǎn)位的偏移量均為該樓最上面點(diǎn)相對(duì)于最下面點(diǎn)（勒腳處）沿南北向或東西向的偏移量。
②、該樓樓角編號(hào)及樓角高度見下圖所示：
（H=50.5） （H=50.5）
1# 2#
↑ 北
4# 3#
（H=50.5） （H=50.5）
住宅樓樓角編號(hào)及高度
（2）傾斜測量成果表
點(diǎn)號(hào) 傾斜方向 偏移方向 偏移量（mm） 傾斜率‰
1# 南北向 南 9.4 0.5
東西向 東 6.4 0.4
2# 南北向 南 11.2 0.6
東西向 西 3.2 0.2
3# 南北向 南 6.4 0.3
東西向 西 15.6 0.8
4# 南北向 北 7.6 0.4
東西向 西 17.9 1.0
第四章 工程實(shí)例
一、工程建筑物變形觀測的過程
(1) 籌備工作
設(shè)計(jì)單位要編寫一個(gè)實(shí)施觀測工作的技術(shù)任務(wù)書。其中包括水準(zhǔn)標(biāo)石和沉降標(biāo)志的布設(shè)方案，定沉降的相對(duì)精度指標(biāo)及觀測周期和觀測期限。承擔(dān)觀測工作的測量單位要根據(jù)技術(shù)任務(wù)書編寫測量工作計(jì)劃，計(jì)劃必須包括:水準(zhǔn)標(biāo)石的布設(shè)略圖及其類型、沉降標(biāo)志的結(jié)構(gòu)及其固定方法、水準(zhǔn)測量線路略圖、精度估算和觀測方法以及平差計(jì)算方法。
(2) 外業(yè)布點(diǎn)、觀測及成果處理
工作計(jì)劃確定后,就要埋設(shè)高程控制標(biāo)志和沉降標(biāo)志。為此要沿測區(qū)的所有水準(zhǔn)標(biāo)石敷設(shè)水準(zhǔn)路線，而水準(zhǔn)標(biāo)石的高程應(yīng)在國家高程系統(tǒng)中確定。因此,要在這些水準(zhǔn)標(biāo)石和最近的一個(gè)國家高程點(diǎn)之間敷設(shè)水準(zhǔn)路線。在測區(qū)建立高程控制之后,開始建筑物的沉降觀測,對(duì)沉降標(biāo)志進(jìn)行水準(zhǔn)測量的同時(shí)要測量建筑物體的溫度,確定地下水位及其化學(xué)成分,以及獲取對(duì)產(chǎn)生沉降原因能夠做出正確解釋的許多其他數(shù)據(jù)。在一期外業(yè)觀測結(jié)束之后,要編繪標(biāo)有水準(zhǔn)標(biāo)石和沉降標(biāo)志之間的高差和距離的水準(zhǔn)路線略圖,計(jì)算閉合環(huán)的閉合差。如果閉合差在限差之內(nèi),則可以對(duì)線路進(jìn)行平差,評(píng)定外業(yè)觀測精度,并計(jì)算沉降速度。
(3) 建筑物沉降和地基相對(duì)變形的確定
最后的工作是編制標(biāo)志的高程和沉降一覽表,并附簡短說明。有關(guān)建筑物地基沉降和變形的資料還要補(bǔ)充建筑物的溫度和地下水位的波動(dòng)曲線圖,以及建筑物基礎(chǔ)和墻壁的目視觀測成果。
二、觀測網(wǎng)點(diǎn)的布設(shè)方案
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)必須保證能夠穩(wěn)定不變和長期保存。
三、變形觀測成果的精度評(píng)定
沉降監(jiān)測的精度取決于監(jiān)測目的、建筑物的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)類型。FIG(國際測量工作者協(xié)會(huì))于1981年第16屆大會(huì)上提出,為實(shí)用目的觀測值的中誤差不應(yīng)超過變形允許值的1/20~1/10;如果是為了研究變形的過程,則其中誤差比上述數(shù)值更小,通常采用“以當(dāng)時(shí)可能達(dá)到的最高精度”確定變形觀測精度。
水準(zhǔn)測量成果的精度評(píng)定目的為:
① 確定觀測精度是否達(dá)到規(guī)定的要求;
② 及時(shí)發(fā)現(xiàn)粗差;
③ 計(jì)算水準(zhǔn)路線的中誤差和環(huán)線閉合差;
④ 為變形觀測分析提供可靠的數(shù)據(jù)。
四、沉降觀測自始至終要遵循“五定”原則
“五定”即沉降觀測依據(jù)的基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和被觀測物的沉降觀測點(diǎn),點(diǎn)位要穩(wěn)定;所用儀器、設(shè)備要穩(wěn)定;觀測人員要穩(wěn)定;觀測時(shí)的環(huán)境條件基本一致;觀測路線、鏡位、程序和方法要固定。以上措施可以盡量減少觀測誤差,使所測的結(jié)果具有統(tǒng)一的趨向性,保證各次復(fù)測結(jié)果與首次觀測的結(jié)果具有可比性,使所觀測的沉降量更真實(shí)。
五、施測要求
儀器、設(shè)備的操作方法與觀測程序要正確。在首次觀測前要對(duì)所用儀器的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測校正,必要時(shí)經(jīng)計(jì)量單位予以鑒定。連續(xù)使用3~6個(gè)月后重新對(duì)所用儀器、設(shè)備進(jìn)行檢校。在觀測過程中,操作人員要相互配合,工作協(xié)調(diào)一致,認(rèn)真仔細(xì),做到步步有校核。
六、觀測中的注意事項(xiàng)
嚴(yán)格按測量規(guī)范的要求施測;前后視觀測最好用同一水平尺;各次觀測必須按照固定的觀測路線進(jìn)行;觀測時(shí)要避免陽光直射,且各觀測環(huán)境基本一致;成像清晰、穩(wěn)定時(shí)再讀數(shù);隨時(shí)觀測,隨時(shí)檢核計(jì)算,觀測時(shí)要一氣呵成;在雨季前后要聯(lián)測,檢查水準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)高是否有變動(dòng);將各次所觀測沉降情況及時(shí)反饋有關(guān)部門,當(dāng)建筑物每天(24 h)連續(xù)沉降量超過1 mm時(shí)應(yīng)停止施工,會(huì)同有關(guān)部門采取應(yīng)急措施。
七、工程概況
大慶市某辦公樓,長56.4 m,高75.62m,為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),1994年竣工,現(xiàn)擬進(jìn)行外部裝修,考慮到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問題,需要對(duì)其進(jìn)行沉降變形監(jiān)測。
八、監(jiān)測方案設(shè)計(jì)
1、基準(zhǔn)點(diǎn)與觀測點(diǎn)的布設(shè)
工程建筑物的沉降觀測是根據(jù)埋設(shè)在它們附近較為穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行的�；鶞�(zhǔn)點(diǎn)要埋設(shè)在沉降影響范圍以外或設(shè)在已建多年、基礎(chǔ)穩(wěn)定的建筑物墻角上。大慶某辦公樓長56.4 m,高75.62 m。在大樓四周,距主樓50~100 m處的固定地物上布點(diǎn),或打5 m深的鉆孔,下鋼筒樁,作為固定的水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn),該水準(zhǔn)基點(diǎn)在一個(gè)獨(dú)立的高程水準(zhǔn)網(wǎng)中,并在主樓四角上鑲4根鋼釘,作為主樓的目標(biāo)觀測點(diǎn)。本監(jiān)測方案中設(shè)有4個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)、4個(gè)目標(biāo)觀測點(diǎn)。水準(zhǔn)基點(diǎn)編號(hào)為BM1, BM2, BM3及BM4,目標(biāo)觀測點(diǎn)編號(hào)為M1,M2,M3及M4,，體見圖1。
圖1　基準(zhǔn)點(diǎn)與觀測點(diǎn)布設(shè)示意圖
根據(jù)《工程測量規(guī)范》(GB50026-93)和大樓沉降觀測技術(shù)要求,對(duì)四個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)采用環(huán)形閉合水準(zhǔn)線路觀測,依據(jù)國家三等水準(zhǔn)測量的有關(guān)技術(shù)要求。沉降點(diǎn)的觀測采用環(huán)形閉合水準(zhǔn)線路觀測,依據(jù)國家三等水準(zhǔn)測量的有關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行。環(huán)形閉合差不超過±4Lmm。
2、監(jiān)測精度的確定及監(jiān)測方案設(shè)計(jì)
根據(jù)FIG原則,結(jié)合該工程的實(shí)際情況和儀器等因素,有關(guān)變形監(jiān)測的精度估算和方案設(shè)計(jì)如下:
規(guī)范規(guī)定建筑物傾斜的允許變形值為4‰,因此,就本工程來說測定頂部位移的中誤差為
m x=75 620×4/1 000×1/2×1/20=7.562 mm,
圖2 沉降觀測值變化圖
設(shè):h為樓高, l為樓長,Δh為沉降差,則有:mΔh=14mx=56.475.62×7. 562=5. 64 min,其中mΔh為沉降誤差。因?yàn)槌两嫡`差是兩個(gè)沉降點(diǎn)二次觀測求得,故測定一個(gè)沉降點(diǎn)高程中誤差為mΔ=mΔh2±5.642=±2.82 mm,即用沉降差來計(jì)算建筑物傾斜須保證最弱點(diǎn)的高程中誤差不大于±2.82 mm,在支水準(zhǔn)路線中保證終點(diǎn)的高程中誤差不大于±2.82 mm。儀器使用DS1型水準(zhǔn)儀、因瓦合金標(biāo)尺,按光學(xué)測微法觀測。按一級(jí)精密水準(zhǔn)觀測,讀數(shù)取到0.01 mm。觀測時(shí)段安排:在主樓回傾糾偏前觀測兩次,聯(lián)測4個(gè)水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)及4個(gè)目標(biāo)點(diǎn),記錄高程值,作為沉降觀測的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),在回傾糾偏施工過程中,每日通過4個(gè)基準(zhǔn)水準(zhǔn)點(diǎn)觀測一次主樓上的4個(gè)目標(biāo)點(diǎn),記錄每個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的高程值,并同前一日的高程值相比較,再同基礎(chǔ)值相比較,查看沉降量,指導(dǎo)施工�；貎A糾偏到位后,糾偏施工停止,一周后觀測一次主樓上的目標(biāo)點(diǎn),下一次觀測間隔一個(gè)月,如果樓體穩(wěn)定,則每個(gè)季度觀測一次,一年觀測四次。由于糾偏施工剛剛完成,故本文僅列出在糾偏過程中各目標(biāo)觀測點(diǎn)的沉降數(shù)據(jù)及糾偏施工完成時(shí)的糾偏趨勢圖。對(duì)于沉降監(jiān)測,每次均填寫數(shù)據(jù)表,并及時(shí)交給糾偏施工人員。傾斜糾偏移值取位到0. 1 mm,沉降觀測值取位到0.1 mm。從以上沉降觀測值變化線圖中可以看出,M4點(diǎn)的沉降先有一個(gè)增大的過程,而后趨于正常,這與工程實(shí)際是一致的,因?yàn)樵摻ㄖ�物的糾偏過程是將M1,M2,M3點(diǎn)基礎(chǔ)下部挖空,讓建筑物在自重的作用下逐漸回傾,達(dá)到預(yù)期位置后,M1,M2,M3,M4四個(gè)點(diǎn)再共同沉降并趨于穩(wěn)定。經(jīng)過對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析,該數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠,與工程實(shí)際完全吻合,達(dá)到了預(yù)期的目的,也說明該監(jiān)測方案是合理可行的。
第五章 結(jié)論與展望
一、 結(jié)論
通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì),我對(duì)高層建筑物變形監(jiān)測的重要性有了比較深刻的認(rèn)識(shí)。同時(shí)對(duì)稱降變形監(jiān)測網(wǎng)的布設(shè),方案的實(shí)施,數(shù)據(jù)的處理和分析有了比較清楚的了解。這對(duì)以后的工作定會(huì)有很大的幫助。
在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間，為了今后能更快的適應(yīng)工作，我針對(duì)高層建筑物的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)有了初步了解，而且針對(duì)建筑物的變形監(jiān)測有了更深刻的理論認(rèn)知；并且針對(duì)一等水準(zhǔn)進(jìn)行了路線觀測。有效地增強(qiáng)了我們的實(shí)際操作能力。期間，我還閱讀了大量有關(guān)高層建筑物變形觀測的書刊。系統(tǒng)地了解高層建筑物變形觀測的基本技術(shù)過程。從開始方案的設(shè)計(jì)，監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)，變形觀測的外業(yè)工作和要求，到數(shù)據(jù)的精度分析和各種誤差的來源以及對(duì)誤差的分析。我還理論聯(lián)系實(shí)際，利用在書本上學(xué)到的知識(shí)對(duì)實(shí)際工作進(jìn)行分析。其中重點(diǎn)論述了高層建筑物的沉降變形監(jiān)測和傾斜變形監(jiān)測的布設(shè)方案、觀測方法、數(shù)據(jù)分析等一系列變形觀測過程，從而更好的對(duì)高層建筑物施工期間和試營期間的安全穩(wěn)定提供科學(xué)的數(shù)據(jù)，為我們的人生安全帶來確切的保障。
但本次設(shè)計(jì)時(shí)間較短，本人水平有限，文中難免有不全面或錯(cuò)誤的地方。希望各位老師見諒。
二、展望
當(dāng)前,隨著城市化進(jìn)程的深人發(fā)展 ,高層建筑不斷涌現(xiàn) ,對(duì)于高層建筑變形觀測的重要性正越來越被人們認(rèn)同。隨著現(xiàn)代測繪技術(shù)的發(fā)展 ,建筑物沉降觀側(cè)方法 已由傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量發(fā)展到全 自動(dòng)測量 、數(shù)字?jǐn)z影測量、GPS測量等多種方法相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)快速、全面、準(zhǔn)確獲取建筑物沉降數(shù)據(jù)的目的。通過科學(xué)分析并妥善處理外業(yè)測量和成果整理中的主要問題 ,使降觀測結(jié)果和沉降變化規(guī)律更加真實(shí)、可靠、為建筑物設(shè)計(jì)、施工 、管理和防災(zāi)減災(zāi)提供科學(xué)的依據(jù)。
今天汁算機(jī)技術(shù)、無線電通訊技術(shù)、空問技術(shù)及地球科學(xué)的迅速發(fā)展，各種先進(jìn)技術(shù)已從各自獨(dú)立發(fā)展進(jìn)人相互集成融合的階段。特別在大范圍災(zāi)害監(jiān)測方面，將逐漸形成大時(shí)問尺度以遙感(Rs)為主,配合中長距離的GPS監(jiān)測，小時(shí)問尺度監(jiān)測以實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測手段為主。形成從天上到地面，從面到點(diǎn)，各種監(jiān)測技術(shù)優(yōu)勢互補(bǔ)的立體監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，技術(shù)集成為分析和研究各種災(zāi)變信息之問的相互關(guān)系提供技術(shù)支撐，是未來監(jiān)測發(fā)展的必然趨勢。加拿大New Brunswick大學(xué)開發(fā)的DIMONS系統(tǒng)已在美國加州Dia—mond Valley水庫大壩監(jiān)測中應(yīng)用,在對(duì)水庫三個(gè)壩的監(jiān)測中，集成r 5臺(tái)GPS和8臺(tái)TCA測量機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)對(duì)壩體上228棱鏡監(jiān)測點(diǎn)的自動(dòng)測量。將GPS與InSAR集成，實(shí)現(xiàn)從離散點(diǎn)位測定進(jìn)入到四維形變場的整體動(dòng)態(tài)精確測定也開始備受關(guān)注。因此，現(xiàn)代變形監(jiān)測技術(shù)未來的發(fā)展將體現(xiàn)在數(shù)據(jù)獲取的高精度、自動(dòng)化，監(jiān)測設(shè)備多層次的集優(yōu)化，變形數(shù)據(jù)分析的專業(yè)化、信息化，監(jiān)測信息共享的網(wǎng)絡(luò)化。
縱觀近十年變形監(jiān)測系統(tǒng)技的發(fā)展應(yīng)用技術(shù)，我們可預(yù)測到：
1．變形監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建立將與工程的設(shè)計(jì)與建設(shè)同步進(jìn)行，監(jiān)測系統(tǒng)不僅為運(yùn)營管理服務(wù)，而且要為施工控制服務(wù)，將施工期和運(yùn)營期的監(jiān)測數(shù)據(jù)更全面完整地進(jìn)行采集，以便更精準(zhǔn)地評(píng)判建筑物的工作性態(tài)。
2．變形監(jiān)測技術(shù)將向高精度、自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。一方面監(jiān)測儀器的性能(精確性、穩(wěn)定性、耐用性等)將不斷提高，從而提高監(jiān)測系統(tǒng)的整體可靠性；另一方面監(jiān)測儀器的自動(dòng)化水平也將不斷提高，并向智能化方向發(fā)展。
3．空問技術(shù)的應(yīng)用將進(jìn)一步普及和提高。一方面衛(wèi)星定位技術(shù)在變形監(jiān)測中的應(yīng)用將進(jìn)一步推廣，其測量的精度和可靠性將得到進(jìn)一步的提高，系統(tǒng)的造價(jià)進(jìn)一步降低；另一方面基于遙感影像的大面積監(jiān)測技術(shù)水平將不斷提高，應(yīng)用面將不斷擴(kuò)大。
4．新的數(shù)學(xué)理論和方法將在監(jiān)控模型的建立中得到應(yīng)用。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、小波分析、遺傳規(guī)劃等先進(jìn)的數(shù)學(xué)方法，將完善和補(bǔ)充傳統(tǒng)監(jiān)控模型的不足，同時(shí)，這些理論與傳統(tǒng)方法有機(jī)結(jié)合，將使傳統(tǒng)的監(jiān)控模型更為完善。
為此，未來建筑物的變形監(jiān)測技術(shù)將全面實(shí)行高精度、自動(dòng)化、智能化的發(fā)展方向，這樣不僅可以給建筑物的施工和試營期間的穩(wěn)定性、安全性提供可靠科學(xué)的信息，更能更好的管理工程建筑運(yùn)作，使之發(fā)揮最好最大的效益！
致謝
本文的研究工作是在導(dǎo)師向劍的悉心指導(dǎo)下完成的，從論文的選題、研究思路到修改定稿都凝聚著恩師的心血和汗水。在四年的學(xué)習(xí)生活中，導(dǎo)師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、精湛的學(xué)術(shù)水平以及勤奮的工作作風(fēng)使我受益匪淺，是我今后學(xué)習(xí)的榜樣。在三年多的大學(xué)生學(xué)習(xí)過程中，導(dǎo)師不僅給與學(xué)生學(xué)業(yè)上的指導(dǎo)和啟發(fā)，更給與學(xué)生生活的關(guān)懷，事業(yè)的支持，人生的教誨，學(xué)生取得的每一點(diǎn)進(jìn)步都滲透著老師您的心血。在我遇到巨大困難的時(shí)候，是導(dǎo)師及各位專業(yè)老師的理解和支持給了我堅(jiān)持的勇氣，在這里我謹(jǐn)向?qū)�師致以深深的謝意和崇高的敬意!感謝四年來江西理工大學(xué)應(yīng)科院傳授給我知識(shí)的老師們!感謝我的家人，他們的支持和關(guān)愛是我的堅(jiān)強(qiáng)后盾，感謝他們對(duì)我的培養(yǎng)、理解和支持!
最后,衷心感謝百忙中抽出寶貴時(shí)間對(duì)本文進(jìn)行評(píng)審的領(lǐng)導(dǎo)、老師!在此感謝所有關(guān)心、支持我的老師、親人和朋友!