1、昆明冶金高等專科學校畢 業(yè) 論 文建筑物主體沉降觀測所屬系別：專業(yè)班級： 姓 名：學 號：指導老師：完成日期：摘 要隨著國家經濟的發(fā)展，當代人對于住房的要求和住房品質也有了更高的要求，各種樣式和風格的建筑也越來越多，隨之而來的是人們對建筑物的技術要求和建筑物運營管理的安全問題。而建筑物沉降觀測為其安全提供了最有價值的沉降數據和信息，同時為建筑物的設計和安全維護提供依據。因此在建筑物設計施工中，建筑物沉降觀測的內容，方法，沉降分析以及沉降趨勢的變化對于施工具有很強的指導意義。關鍵詞：建筑物 沉降觀測 沉降分析 Abstract With the development of national e

2、conomy, the modern people to the requirement of housing and housing quality also have higher requirements, a variety of styles and style of architecture is also more and more, followed by the people of the safety of the technical requirements of the building and building operations management proble

3、m. The building settlement observation for the settlement of its safety provides the most valuable data and information, at the same time provide the basis for design of the building and security maintenance. So in building design and construction, the building settlement observation of the content,

4、 method, analysis and subsidence trend change has a strong guiding significance for the construction.Key words: building Settlement observation Settlement analysis 目 錄摘要IAbstractI第1章 緒論11.1 沉降觀測的目的和意義11.2 建筑物沉降測量研究現狀及發(fā)展方向2 沉降測量現狀2 沉降測量發(fā)展方向31.3 本論文研究的主要內容3第2章 沉降觀測網的布設42.1 沉降觀測的精度42.1.1 確定沉降觀測精度的基本原則5

5、2.1.2 沉降觀測的精度分析5 沉降觀測的頻率62.2 觀測網的布設62.2.1 沉降監(jiān)測控制網布設62.2.2 水準基點的標志與埋設8 沉降監(jiān)測點的標志與埋設8 2.3 本章小結9第3章 沉降觀測的技術方法93.1 基本方法93.2 建筑物的沉降觀測103.3 水準測量原理與操作11 水準測量基本原理113.3.2 水準測量的實施與成果整理123.4 本章小結18第4章 沉降監(jiān)測數據處理及沉降分析184.1 沉降觀測的數據整理和分析184.1.1 沉降觀測的數據整理184.1.2 沉降分析194.2 監(jiān)測網沉降分析方法204.3 沉降物理解釋的方法20 4.4 本章小結21第5章 官渡區(qū)方

6、旺片區(qū)安置房沉降監(jiān)測215.1 工程概況215.2 基準點和觀測點的布設225.3 技術要求及觀測方案的制定315.4 沉降觀測成果及分析335.5 本章小結35結論36參考文獻37致謝38第1章 緒 論1.1沉降觀測的目的和意義 沉降觀測是指定期地對沉降體的有關幾何量進行測量，并從測量數據中整理、分析出沉降規(guī)律的過程。隨著人類社會的進步和國民經濟的發(fā)展，加快了工程建設的進程，并且對現代工程建筑物的規(guī)模、造型、難度提出了更高的要求。與此同時，沉降監(jiān)測的意義更加重要。眾所周知，工程建筑（構）物在施工和運營期間，由于受多種主觀和客觀因素的影響，會產生沉降，沉降如果超出了規(guī)定的限度，就會影響建筑物的

7、正常使用，嚴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計時采用了一定的安全系數，使其能安全承受所考慮的多種外荷載影響，但是由于在設計中不可能對工程的工作條件及承載能力做出安全準確的估計，施工質量也不可能完美無缺，工程在運行過程中還可能發(fā)聲某些不利的變化因素，因此，國內外仍有一些工程出現事故。所以，保證工程建筑物安全是一個十分重要且很現實的問題。為此，沉降監(jiān)測的首要目的是要掌握沉降的實際性狀，為判斷其安全提供必要的信息以及在防震救災和避免工程破壞方面有著重大的意義。工程建筑（構）物的沉降和變形相似，按其類型來區(qū)分,可以分為靜態(tài)沉降和動態(tài)沉降。靜態(tài)沉降通常是指沉降

8、觀測的結果只表示某一期間內的沉降值,也就是說,它是時間的函數。動態(tài)沉降是指在外力的影響下而產生的沉降,故它是外力為函數來表示動態(tài)系統(tǒng)對于時間的變化,其觀測結果是表示建筑（構）物在某個時間的瞬時沉降。沉降觀測的任務是周期性地對觀測點進行重復觀測,求得其在兩個觀測周期的變化量,而為了求得瞬時變化,則應采用各種自動記錄儀器記錄其瞬時位置。沉降觀測的內容,應根據建筑物的性質與地基情況來定。要求有明確的針對性,既要有重點,又要作全面考慮。以便能正確反映出建筑物的變化情況,達到監(jiān)視建筑物的安全運營,了解其沉降規(guī)律之目的。沉降觀測的方法要根據建筑的性質、使用情況、觀測精度、周圍環(huán)境以及對觀測的要求來選定。一

9、般垂直位移多采用精密水準測量、液體靜力水準測量、微水準測量的方法進行觀測。通過沉降觀測取得第一手資料,監(jiān)視建筑物的狀態(tài)變化和工作情況,在發(fā)生不正常現象時,及時分析原因,采取措施,防止事故發(fā)生,并改善運營方式,以保證安全。建筑物沉降是有原因的，沉降觀測和沉降分析的目的是為了了解沉降體沉降趨勢和沉降原因，以便及時采取措施保護建筑物的安全。一般來講，建筑物沉降的原因主要包括客觀原因和主觀原因兩個方面。客觀原因主要包括：主觀原因主要包括:（1）自然條件及其變化，即建筑物地基的工程地質、水文地質、大氣溫度、土壤的物理性質等；（2）與建筑物本身相聯系的原因，即建筑物本身的荷重、建筑物的結構、形式及動載荷（

10、如風力、震動等）的作用。（3）、設計錯誤。（4）、施工質量差。（5）、施工方法不當。通過以上建筑（構）物沉降原因分析，我們可以得出以下的結論：對建筑（構）物堅持長期周密的沉降觀測，可以檢查出各種建筑物和地質構造的穩(wěn)定性，及時發(fā)現問題防患于未然。在科學理論上，還可以更好地了解沉降體沉降的機理，檢驗有關工程設計的理論以及建立正確的預報沉降的理論和方法。沉降觀測的任務是通過對建筑物上的沉降觀測點進行定期的重復觀測，得到若干次觀測數據，經過數據處理后，獲得其沉降值，然后根據沉降值分析引起沉降原因和預測建筑物的沉降趨勢。因此沉降監(jiān)測可以監(jiān)視建筑物在施工或運營過程中所處的狀態(tài)，一旦在發(fā)生不正常現象時，便能

11、及時地采取措施，防止事故發(fā)生而造成財產損失和人員傷亡。因此，建筑物沉降觀測的意義可以歸納為以下三個方面:第一、由于各種因素的影響，在建筑物施工和運營期間必須對其進行沉降觀測，以確定沉降大小和預測沉降的趨勢及其對建筑物安全的影響。如:建筑物地基沉降觀測。這種觀測的目的是為了保證建筑物的安全，即安全監(jiān)測。 第二、由于土(地)基組成成分復雜、土力學對實驗數據的依賴性很大，有必要在各地對大量不同基礎形式的建筑物進行觀測，以便為今后的設計積累資料，作為驗證設計方法和修改、制定設計方案的依據。第三、為了對某中新結構、新材料的性能作出科學的或客觀的評價，需要在一個較短的時間內，借助于外力讓建筑物產生沉降，以

12、取得科學數據。此時，測量工作者要在短時間內以較高的精度測量出一系列的沉降值。以上三個方面說明了對建筑物進行沉降觀測的必要性和現實意義。歷史的經驗與教訓己經很明確地告訴我們，加強建筑物沉降觀測的理論研究和實際工作是十分重要的，也非常必要。1.2建筑物沉降測量研究現狀及發(fā)展方向沉降測量現狀 沉降觀測方法與測量儀器的發(fā)展密切相關。根據建筑（構）物的不同性質，在沿用傳統(tǒng)的測量方法的基礎上，沉降觀測方法變得更加靈活和簡單。在儀器使用方面，全站儀、GPS等測量儀器取代了傳統(tǒng)的光學儀器并朝著自動化方向發(fā)展。沉降分析方法，在20世紀50年代以前，主要是沉降觀測資料的整理、計算、分析。使沉降分析得以迅速發(fā)展的是

13、下面這些突破性的工作。1971年德國測量學家H·pelzer開始采用統(tǒng)計檢驗的理論來分析沉降網點的穩(wěn)定性，隨后其他學者也提出了各種不同的方法。當代的沉降分析從各種不同的方向來分析解釋建筑物的沉降，例如曲線形態(tài)判斷法、數據線性回歸分析法、非線性曲線預測模型、時間序列預測模型、非平穩(wěn)監(jiān)測數據時間序列分析法等，有了眾多的分析方法使得更好的分析建筑物的沉降，從而為建筑事業(yè)做出與眾不同的貢獻。沉降測量發(fā)展方向 作為工程測量中極為重要的一個分支，沉降觀測伴隨著變形觀測在近幾十年來得到了迅速的發(fā)展。這主要體現在如下幾個方面：1、在觀測手段方面：首先攝影測量技術、激光技術及自動化技術在沉降觀測中正在

14、得到越來越廣泛的應用。目前，國內對上述技術的應用都進行了成功的試驗并已投入了實用，未來的工作是如何進一步地推廣并加以完善。GPS定位技術已在區(qū)域性沉降觀測及大型工程沉降監(jiān)測中得到應用(如清華大學運用GPS技術成功地對虎門大橋沉降觀測)；其它如甚長基線干涉(VLBI)及衛(wèi)星激光測距(SLR)等空間技術在國外已進行了一系列的試驗。結果表明:這些方法對于監(jiān)視地殼的板塊運動等都是很有發(fā)展前途的。2、在數據處理和沉降分析方面：理論上更嚴密、實用上更合理的數據處理方法(如:自由網平差、驗后方差估計、抗差估計等)得到了越來越廣泛的應用，而且這種趨勢仍將長期保持下去。在這方面，除了傳統(tǒng)的假設檢驗、回歸分析等建

15、立在統(tǒng)計理論基礎之上的方法和建立在力學、物理學基礎之上的確定函數模型法以外，其他新的方法也得到了試驗和初步的應用。例如運用模糊類分析的方法、灰色理論、人工神經網絡進行沉降分析，這些方法將為沉降數據處理和分析帶來新的生機。3、在計算機應用方面：自從二十世紀四十年代美國制造出第一臺計算機以來，計算機在各行業(yè)的應用一直以迅猛的速度發(fā)展，目前己滲透到社會生活的各個方面。在沉降觀測的各個環(huán)節(jié)，也都發(fā)揮著其積極的優(yōu)勢。更為可喜的是，在某些方面，國內己經取得了初步的、以及具有一定水平的成果:(1)觀測現場的自動控制；(2)外業(yè)觀測數據的自動采集；(3)沉降觀測數據的處理和分析；(4)沉降觀測原始數據和處理成

16、果的保存；(5)各類沉降圖件的繪制；綜上所述，我們可以認為：一種能綜合各種經驗、知識、情況和觀測資料采集與沉降分析的專家系統(tǒng)的開發(fā)將是未來計算機在沉降觀測應用中的發(fā)展方向。1.3本論文研究的主要內容 在前人研究的基礎上，本文主要對建筑物沉降觀測的以下方面做了研究：1、 建筑物沉降觀測基本內容及方法。主要分為控制網的布設、水準基點和沉降觀測點的標志與埋設、沉降觀測的方法等。 2、沉降觀測系統(tǒng)點的布設及其精度的確定。本文對建筑（構）物沉降觀測點的布設基本原則及其精度進行了分析說明。第2章 沉降觀測網的布設 沉降觀測的基本原理是：在沉降體上選擇一定數量的有代表性的點，通過對這些點重復觀測來求出這些幾

17、何量的變化值。沉降觀測中的測量點通常分為：基準點、工作點和觀測點。基準點由于觀測點的位置是變化的，為了反映觀測點的變化，從理論上講還必須有一定數量位置固定或變化甚小的點，我們稱之為“基準點”或簡稱為“基點”。基準點通常埋設在比較穩(wěn)固的基巖上或在沉降區(qū)之外，應盡可能長期保存和穩(wěn)固。工作點又稱工作基點。由于實際工作的原因，如基點距觀測點很遠，為了避免觀測過程中的誤差積累等因素我們還要埋設一些介于觀測點和基點之間的過渡點，即所謂的“工作基點”。它一般埋設在被觀測對象附近，要求在觀測期間內保持相對穩(wěn)定。觀測點它是位于沉降體上的具有代表性的點，我們稱之為“觀測點” 或簡稱為“測點”。一般地，我們把由基點

18、、工作基點、測點構成的觀測系統(tǒng)叫做“沉降觀測系統(tǒng)”。建筑物沉降觀測工作的成敗，要受到諸多因素的影響，其中最基本的影響因素是沉降觀測方案的設計與布設。它們包括：沉降觀測的內容、觀測精度的確定、觀測周期（頻率）的確定、測點、工作基點及基點的布設等，下面分別予以討論。2.1 沉降觀測的精度 沉降觀測的必要精度取決于具體工程允許沉降值的大小和觀測目的。觀測目的通常分為檢查施工、監(jiān)視建筑物安全和研究沉降過程三種情況。一般說來，檢查施工對沉降觀測精度的要求較低，監(jiān)視安全稍高，研究沉降過程要求精度最高。在實際測量中，合理的精度是重要的，因為過高的精度要求使測量工作復雜，費用和時間增加。而精度定得太低又會增加

19、沉降分析的困難，使所估計的沉降參數誤差太大，甚至會得出不正確的結論。討論沉降觀測必要精度的基本思路是：先根據有關因素求出形變觀測值(一般是指同一點在不同時期的坐標差（X，Y，H）的必要精度，然后再套用現有的有關規(guī)范或采用相應的算法(如優(yōu)化設計)來確定距離、方向、角度、高差等觀測值的精度。第一步則具有沉降觀測本身的特點。因此，我們討論的主要問題是如何確定沉降觀測值X， Y，H必要精度。2.1.1 確定沉降觀測精度的基本原則 一般認為，沉降觀測值的必要精度主要應根據沉降觀測的目的、允許沉降值的大小、沉降的速度以及工程的性質來確定。1971年，在FIG第十三屆會議上工程測量委員會中的沉降觀測及其自動

20、化小組對沉降觀測精度方面提交的報告認為：“如果觀測的目的是為了使沉降值不超過某一允許的數值而確保建筑物的安全，則其觀測中誤差應小于允許沉降值的1/101/20，如果觀測的目的是為了研究其沉降的過程，則其中誤差應比這個數值小得多。這就概括地說明了沉降觀測的必要精度與觀測目的、允許沉降值大小之間的關系，也是確定必要精度的一個基本原則。在現階段，我國在多數沉降觀測工作中都是根據這一原則來確定其必要精度的。 沉降觀測的精度分析 1、按允許沉降值來確定觀測精度建筑物的允許沉降值大多由設計單位提供或依據有關規(guī)程中的規(guī)定，一般可以直接套用。設允許沉降值為，則按上述原則有：觀測的必要精度(中誤差) 。2、按沉

21、降觀測實測數據的統(tǒng)計分析確定觀測精度這種方法一般是從實際經驗出發(fā)并顧及當前的測量技術水平而定的。盡管不同類型工程建筑物，沉降觀測的精度要求差別較大而難以定出統(tǒng)一規(guī)格，但我們還是可以根據對各類工程多年沉降觀測數據統(tǒng)計分析，確定出該類工程的預期最大沉降值，從而定出沉降觀測精度。下面給出的是各類工程的綜合分析結果。(1)大型工程建筑物。例如，對于有連續(xù)生產線的大型車間(鋼結構、鋼筋混凝土結構的建筑物)，通常要求觀測工作能反映出lmm的沉降量；對于一般廠房要求能反映出2mm的沉降量。因此，觀測點高程的精度為0.51mm,這些大型建筑物的平面位移觀測精度一般在13mm。(2)水利工程建筑物。根據其結構、

22、形狀不同，觀測內容和精度也有所差異。即使對于同一建筑物(如拱壩)的不同部位，其觀測精度也不相同，沉降大的部位(如拱冠)的觀測精度可稍低于沉降小的部位(如拱座)。對于混凝土大壩，其沉降和水平位移觀測的精度都是12mm，對于土壩為510mm。(3)對于土木工程，測定其沉降值的精度不低于2mm。至于必要精度與沉降速度關系主要是由于沉降速度的大小決定兩次(期)觀測之間沉降值的大小，而沉降觀測最終要求反映出沉降。因此，當沉降速度大時，兩次觀測間的沉降量也大，這時可適當地放寬精度；反之，當沉降速度很小時(例如板塊運動)，則應適當地提高精度。總的來說，在確定建筑物的沉降觀測精度時，要考慮的作用因素可以歸納如

23、表2.1。表2.1 建筑物沉降觀測精度參考因素因素精度要求高精度要求低（1）沉降觀測的目的安全監(jiān)測積累資料（2）結構或設備對沉降的反映敏感不敏感（3）預期的或正常的沉降小大（4）復測時間間隔短長（5）沉降速度小大（6）建筑物造價高低沉降觀測的頻率 沉降觀測的特點之一是重復觀測。這就要求我們在設計時要確定重復觀測的間隔，即沉降觀測的周期或頻率。一般認為：沉降觀測的頻率應根據沉降觀測的目的、沉降值的大小、沉降的速度和工程性質來確定。沉降速度越快，觀測間隔要求越短。對于同一工程建筑物，在不同時期，觀測間隔要求也不一樣。在觀測初期，由于對沉降規(guī)律不了解，為保險起見，此時要求間隔要短。而在觀測后期，在對

24、沉降規(guī)律有了一定的了解之后，則可適當地拉長觀測間隔。當然，這些原則不是絕對的，出現緊急情況時，應作臨時緊急觀測。對于旨在詳細研究沉降過程的沉降觀測，間隔有時要求很短，有時甚至要求連續(xù)觀測，以及緊急觀測（如出現臺風、洪峰等情況）。2.2 觀測網的布設2.2.1 沉降監(jiān)測控制網布設沉降監(jiān)測水準基點必須數量足夠、點位適當，監(jiān)測點的設置一是便于測出建筑物基礎的沉降和傾斜等；二是便于現場觀測；三是便于保存，并不受損壞。在沉降監(jiān)測之前，為了消除區(qū)域性的地面沉降影響，必須妥善布置基準點、工作基點和沉降監(jiān)測點的三級布點，或布設水準基點和沉降監(jiān)測點的兩級布點。對于建筑物較少的測區(qū)，宜將基準點連同監(jiān)測點按單一層次

25、布設；對于建筑物多且分散的測區(qū)，宜按兩個層次布網，即由基準組成的控制網，監(jiān)測點與所連測的監(jiān)測點組成擴展網。根據監(jiān)測精度要求，沉降監(jiān)測控制網應布設成網形最合理、測站數最少的監(jiān)測環(huán)路,亦可布設成閉合水準路線，或布設成符合水準路線。 在整個監(jiān)測網中，通常應有四個埋設足夠深的水準基點，其余的可埋設為地下或墻上。施測時，可選擇一些穩(wěn)定性較好的監(jiān)測點作為水準路線基點與水準網統(tǒng)一監(jiān)測和平差。由于施測時不可能將所有的監(jiān)測點納入水準線路內，故大部分監(jiān)測點只能采用中視法測定，而水準轉點則會影響成果精度，所以選擇一些監(jiān)測點作為水準轉點極為重要。 1、水準基點布設 布設水準基點時，必須考慮以下因素：(1)(應布設在擬

26、監(jiān)測的建筑物之間，距離一般為2040m，工業(yè)與民用建筑物應不小于15m，較大型并略有振動的工業(yè)建筑物應不小于25m，高層建筑物應不小于30m；(2)監(jiān)測單獨的建筑物時，至少布設三個水準基點，以便互相檢核判斷水準點高程有無變動。對占地面積大于5000平方米或高層建筑物，則應適當增加水準基點的個數；(3)當設置水準基點處有基巖漏出時，可以用水泥砂漿直接將水準點澆注在巖層中，一般水準點應埋設在凍土線（各地區(qū)不同，如哈爾濱1.99m，上海0.06m）以下0.5m處；(4)各類水準基點應避開交通干道、地下管線、倉庫堆棧、水源地、河岸、松軟填土、滑坡地段、機器振動區(qū)，以及其它能使標石、標志遭受腐蝕和破壞的

27、地點。水準點的形式與埋設沉降觀測水準點的形式與埋設要求，一般與三、四等水準點相同，但也應根據現場的具體條件、沉降觀測在時間上的要求等決定。當觀測急劇沉降的建筑物和構筑物時，若建造水準點已來不及，可在已有房屋或結構物上設置標志作為水準點，但這些房屋或結構物的沉降必須證明已經達到終止。在山區(qū)建設中，建筑物附近常有基巖，可在巖石上鑿一洞，用水泥砂漿直接將金屬標志嵌固于巖層之中，但巖石必須穩(wěn)固。當場地為砂土或其他不利情況下，應建造深埋水準點或專用水準點。 2、監(jiān)測點布設布設監(jiān)測點時，應根據建筑物的大小、基礎形式、結構特征及地質條件等因素確定。一般可根據下列幾方面布置：(1)監(jiān)測點應布置在建筑物沉降變化

28、較顯著的地方，并要考慮到在施工期間和竣工后，能順利進行監(jiān)測的地方；(2)在建筑物的四周角點、中點及內部承重墻（柱）上均需埋設監(jiān)測點，并應沿房屋周長每隔1012m設置一個監(jiān)測點，但工業(yè)廠房的每根柱子均應埋設監(jiān)測點；(3)由于相鄰影響的關系，在高層和低層建筑物、新老建筑物連接處，以及在相接處的兩邊都應布設監(jiān)測點；(4)在人工加固地基與天然地基交接和基礎砌深相差懸殊處以及在相接處的兩邊都應布設監(jiān)測點；(5)當基礎形式不同時，需在情況變化處埋設監(jiān)測點，地基土質不均勻，可壓縮性土層的厚度變化不一等情況需適當埋設監(jiān)測點；(6)在振動中心基礎上要布設監(jiān)測點，對于煙囪、水塔等剛性整體基礎上，應不少于三個監(jiān)測點

29、；(7)當寬度大于15m的建筑物在設置內墻體監(jiān)測標志時，應設在承重墻上，并且要盡可能布置在建筑物的縱橫軸線上，監(jiān)測標志上方應有一定的空間，以保證測尺直立；(8)重型設備基礎的四周及鄰近堆置重物之處，即有大面積堆荷的地方，也應布設監(jiān)測點；(9)沉降監(jiān)測點的埋設標高，一般在室外地坪+0.5m較為適宜，但在布置時應根據建筑物層高、管道標高、室內走廊、平頂標高等情況來綜合考慮。同時還要注意所埋設的監(jiān)測點要讓開柱間橫隔墻、外墻上的雨水管等，以免所埋設的監(jiān)測點無法監(jiān)測而影響監(jiān)測資料的完整性；(10)在澆筑基礎時，應根據沉降監(jiān)測點的相應位置，埋設臨時的基礎監(jiān)測點。若基礎本身荷載很大，可能在基礎施工時就產生一

30、定的沉降，即應埋設臨時的墊層監(jiān)測點，或基礎杯口上的臨時監(jiān)測點，待永久監(jiān)測點埋設完畢后，立即將高程引到永久監(jiān)測點上。在監(jiān)測期間，如發(fā)現監(jiān)測點被損壞，應立即補上。2.2.2 水準基點的標志與埋設 水準基點的標志構造，要根據埋設地區(qū)的地址條件，應盡量埋設在基巖上，或者深埋于原狀土內，決不允許埋設在人工土內。由于人工土所有時可以達到數米深，所以選點時應謹慎考察，對于重要建筑工程，基準點應力求埋設在基巖中。對于一般的廠房的沉降觀測，可參照水準測量中三、四等水準規(guī)范進行標識設計與埋設；對于精度高的沉降觀測，需要設計和選擇專門的水準基點標識。 1、地面巖石標 如果地面上土層很淺，地表有完整的基巖露頭時，可埋

31、設基巖標志點。先清理上不得覆蓋物，并除去巖石的風化層，然后在新鮮的基巖上開鑿一個適當深度的巖坑。在此巖坑開鑿一個深度大于0.1m的巖孔，孔內必須用水洗凈，灌注1:2的水泥砂漿，埋設保護蓋標志。當基巖露頭在地面以下深度不超過1.5m時，可在基巖中開挖一個深度小于0.5m的巖坑，澆灌鋼筋混凝土柱石。 2、下水井式混凝土標 用于土層較厚的地方，測點標志用不銹鋼或陶瓷鑲嵌在柱石上。為了防止雨水灌進水準基點井里，井臺需要高出地面0.2m當柱石頂面距離地面深度較大時，標石可由柱石和底盤組成，并在上面加混凝土標志保護蓋，在保護蓋上加覆蓋物。 3、深埋鋼管標 當地表覆蓋的第四紀沖基層較厚時，并且基巖埋藏深度較

32、大時，采用鉆孔穿過土層和風化層埋設鋼管標志，這類標適于平坦地區(qū)，可采用鉆孔深埋鋼管標志。 為了檢查水準基點本身的變化，通常以三點為一組方式布點。地形條件許可時，可組成沒變長100m的等邊三角形，每個埋設標志。定期測定3點高程變化狀況。若地形條件困難，也可以把三點布設成直線連接圖形。2.2.3沉降監(jiān)測點的標志與埋設 沉降監(jiān)測點的標志可根據不同的建筑結構類型和建筑材料，采用墻（柱）標志、基礎標志和隱蔽性標志等形式。各類標志的立尺部位應加工成半球形或有明顯的突出點，并涂上防腐劑。 鋼筋觀測點標志與埋設將直徑為1822mm的鋼筋鋸成為230250mm的節(jié)，將每節(jié)鋼筋彎成U形， 一端頂部加工成半球形。在

33、離地面300500mm的墻上鑿孔，孔深120140mm。如圖2.3所示，將鋼筋水平嵌入墻孔內，半球端垂直向上，鋼筋露出墻面約40mm，用水泥沙漿灌實并與墻面抹平。 圖2.1鋼筋監(jiān)測點2.3 本章小結 本章主要介紹了沉降觀測系統(tǒng)的布設，首先是介紹了確定沉降觀測精度的基本原則，以及按允許沉降值和按沉降觀測實測數據的統(tǒng)計分析兩種方法來確定觀測精度。然后，根據沉降觀測的特點講述了確定沉降觀測頻率的依據。接下來，介紹了沉降觀測點的布設，并根據本文主要研究課題，重點講述建筑物沉降觀測點的布設。最后，是系統(tǒng)設計內容及說明書的編制過程。第3章 沉降觀測的技術方法3.1 基本方法 目前，沉陷觀測中用得最多的是幾

34、何水淮測量。對于中、小型廠房和土工建筑物的沉陷觀測一般可采用普通水準測量，而對于大型廠房、高層建筑物及混凝土壩等建筑物，則一般采用精密水準測量。 考慮到沉陷觀測本身的特點，為了保證其質量和觀測方便，無論建筑物是何種類型，工作在何種場合，除了遵循一般水準測量有關規(guī)定之外，還應該注意如下事項： 1、水準路線應盡量構成閉合環(huán)，以便為每期觀測提供必要的檢核，并通過平差適當地提高精度。2、應采用“三固定”的方法來提高沉陷觀測的精度。所謂“三固定”，就是各期觀測中固定觀測員、固定儀器、固定施測線路。采用“三固定”的方法之所以能提高精度，是因為它在整個沉降觀測過程中把偶然誤差系統(tǒng)化，從而使其在各期觀測的差值

35、中自動消除的緣故。3、在固定線路上的固定測站、轉點位置上設置臨時標志和尺樁，以加快觀測速度。4、施工階段的沉陷觀測，應利用建筑物平面圖分段記錄觀測時的施工進度，以便繪制沉陷量與荷載的關系曲線圖。根據編制的工程施測方案及確定的觀測周期，首次觀測應在觀測點安定穩(wěn)固后及時進行。一般高層建筑物有一層或數層地下結構，首次觀測應從基礎開始，在基礎的縱橫軸線上(基礎局邊)按設計好的位置埋設沉降觀測點(臨時的)，等臨時觀測點穩(wěn)固好后進行首次觀測。首次觀測的各個沉降觀測點高程值是以后各次觀測用以比較的基礎，其精度要求非常高，施測時一般用測量高差中誤差不大于±0.1mm的精密水準儀，并且要求每個觀測點首

36、次高程應在同期觀測兩次后決定。隨著結構每升高一層，臨時觀測點移上一層并進行觀測直到+0.00再按規(guī)定埋設永久觀測點(為便于觀測可將永久觀測點設于+500 mm)，然后每施工一層就復測一次，直至竣工。5、將各次觀測記錄整理檢查無誤后，進行平差計算，求出各次每個觀測點的高程值，從而確定出沉降量。6、統(tǒng)計表匯總及成果整理提交 根據備觀測周期平差計算的沉降量，列統(tǒng)計表進行匯總。 繪制各觀測點的下沉曲線。首先建立下沉曲線坐標，橫坐標為時間坐標，縱坐標上半部為荷載值，下半部為各沉降觀測周期的沉降量。將統(tǒng)計表中各觀測點對應的觀測周期所測得的沉降量畫于坐標中，并將相應的載荷量也畫于坐標中，連線，就得到對應于荷

37、載值的沉降曲線。 根據沉降量統(tǒng)計表和沉降曲線圖，我們可以預測建筑物的沉降趨勢，將建筑物的沉降情況及時地反饋到有關主管部門，正確地指導施工。特別是座在沉降量較大的地基上的重要建筑物的不均勻沉降的觀測顯得更為重要。3.2 建筑物的沉降觀測 對于建筑物，沉陷觀測的主要內容是基礎沉陷觀測。其基點一般為深埋標志，觀測時，對于中、小型廠房可采用三等水準;而對于大型廠房、連續(xù)生產的設備基礎和動力基礎、高層的混凝上建筑物則一般采用二等水準。關于二、三等水準作業(yè)的方法可參考有關規(guī)范，但沉陷觀測的水準視線較短，視距一般不超過25m。在軟土上挖掘深基礎(810m以上)時，隨著基坑的開挖，其底部會逐漸隆起。當建筑物荷

38、載加上去以后，這部分隆起(回彈量)多半會重新沉下去。如果我們不知值基坑隆起了多高，就會把坑底“超挖”。這樣，或者要消耗大量的建筑材料去抵償這些超挖量，或者建筑物將低于設計標高，以至會誤認為它是施工建筑物的沉降量。因此，在軟土上挖掘深基礎時應進行“基坑回彈觀測”。“基坑回彈觀測”的要點是在基坑開挖之前先測得坑底土層的高程，待基坑挖到一定的深度以后，復測土層的高程，其與初始高程之差即為基坑回彈量。為此，在基坑開挖之前就要在該土層中將觀測時所用的標志埋設在基礎各部分所鉆的鉆孔中，標志頂部高程應低于基坑底面0.5m左右。標志的形式一般為一節(jié)鋼管，管頂焊一半圓形端頭，管壁鉆有孔眼，埋設時，先將標志吊入鉆

39、孔底部，澆筑水泥砂漿，使標志與土層或巖層固結。對于這類深式高程變化的觀測，一般采用一種特制的鋼線尺或鋼尺懸吊重錘與標頂接觸的辦法。測量時必須使重錘與水準標志點很好地接觸，因此需要多次地將重錘拉上放下，進行檢查。對于埋設在基礎上的觀測點，在砌筑墻壁或安裝設備后機器開始運轉之前，一旦埋設工作完成，就需開始第一次觀測，往后隨著荷重的逐步增加而重復進行觀測.在運行期間，根據沉陷的快慢再確定重復觀測的周期。每月、每季、每半年或每年觀測一次，一直到沉陷完全停止為止。由于在觀測各個測點時水準路線往往不很長，并且其閉合差一般不會超過l2mm，因此閉合差可按測站平均分配。如果觀測點之間的距離相差很大，則閉合差可

40、以按距離成比例地分配。3.3水準測量原理與操作3.3.1水準測量基本原理 1、水準測量概述水準測量的原理是利用水準儀提供的“水平視線”，測量兩點間高差，從而由已知點高程推算出未知點高程。圖3.1 水準測量基本原理 a 后視讀數 A 后視點 b - 前視讀數 B - 前視點 （1）、A 、 B 兩點間高差： （2）、測得兩點間高差后，若已知 A 點高程，則可得B點的高程 （3）、視線高程： （4）、轉點 TP(turning point) 的概念：當地面上兩點的距離較遠，或兩點的高差太大，放置一次儀器不能測定其高差時，就需增設若干個臨時傳遞高程的立尺點，稱為轉點。 2.連續(xù)水準測量圖3.2 連續(xù)

41、水準測量 如圖所示，在實際水準測量中， A 、 B 兩點間高差較大或相距較遠，安置一次水準儀不能測定兩點之間的高差。此時有必要沿 A 、 B 的水準路線增設若干個必要的臨時立尺點，即轉點（用作傳遞高程）。根據水準測量的原理依次連續(xù)地在兩個立尺中間安置水準儀來測定相鄰各點間高差，求和得到 A 、 B 兩點間的高差值，有： h = a bh = a b則： h = h + h + + h = = 結論： A 、 B 兩點間的高差h等于后視讀數之和減去前視讀數之和。 3.3.2 水準測量的實施與成果整理 1.水準點 通過水準測量方法獲得其高程的高程控制點，稱為水準點 BM ，一般用表示。有永久性和臨

42、時性兩種。（見圖3.3） 圖3.3水準點 2.水準路線 水準路線依據工程的性質和測區(qū)情況，可布設成以下幾種形式： 閉合水準路線 (closed leveling line) 。是水準測量從已知高程的水準點開始，最后 又閉合到其實點上的水準路線。這種形式的水準路線也可以使測量結果得到檢核。 附合水準路線 (annexed leveling line) 。是水準測量從一個高級水準點開始，結束于另一高級水準點的水準路線。這種形式的水準路線可使測量成果得到可靠的檢核。 支水準路線 (spur leveling line) 。 是由一已知高程的水準點開始，最后又閉合到起始點上的水準路線。這種形式的水準路

43、線由于不能對測量成果自行檢核，所以必須進行往 測和返測，或者用兩組儀器進行并測。 水準網：若干條單一水準路線相互連接構成的圖形。 圖3.4水準路線 3.水準測量的實施（外業(yè)） 水準測量的技術要求如圖，有： （1）水準儀安置在離前、后視距離大致相等之處。 （2）為及時發(fā)現觀測中的錯誤，通常采用“兩次儀器高法”或 “雙面尺法”。 兩次儀器高法：高差之差 h-h'< ±5mm ；雙面尺法，紅黑面讀數差 <±3mm h 黑 -h 紅 <±5mm 。 圖3.5水準測量的實施注意：（1）起始點只有后視讀數，結束點只有前視讀數，中間點既有后視讀數又有前

44、視讀數。（2），只表明計算無誤，不表明觀測和記錄無誤。 4.水準測量的成果處理（內業(yè)） （1）計算閉合差： 閉合水準路線： 附合水準路線： （2）分配高差閉合差 高差閉合差限差（允許誤差） 對于普通水準測量，有：式中，高差閉合差限差，單位： mm L 水準路線長度，單位： km ； n 測站數。分配原則： 按與距離 L 或測站數 n 成正比，將高差閉合差反號分配到各段高差上。 （3）計算各待定點高程 用改正后的高差和已知點的高程，來計算各待定點的高程。 4.觀測方法： 按建筑變形測量規(guī)范(JGJ8-2007)及工程測量規(guī)范（GB50026-2007）的規(guī)定，外業(yè)觀測使用天寶DINI03型補償式

45、自動調平補償電子水準儀配合條碼銦鋼合金水準標尺進行。天寶DINI03標稱精度：0.5mm/km(每公里偶然中誤差);具體技術參數如下表： 沉降觀測點采用國家二等水準測量的技術要求進行觀測。水準路線往返允許閉合差，其中n為測站數；為確保觀測的準確性，水準路線采用往返觀測。主 要 技 術 精 度 指 標視線長度前后視距差前后視距累計差視線高度往返測差或閉合差高差中誤差測沉量觀測中誤差50m2.0m3.0m0.3m0.6×N0.51.0注：N測站數5.檢測數據的分析與判定每周期觀測后，應及時對觀測資料進行整理，計算觀測點的沉降量、沉降差以及本周期平均沉降量、沉降速率和累計沉降量。資料處理使

46、用：LEICA Geo Office Terrestrial數據交換管理系統(tǒng)、水準網平差軟件和建筑沉降分析系統(tǒng)ST3.81。根據建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范（GB50497-2009）要求，判斷累計沉降量、變化速率是否超出規(guī)范監(jiān)測報警值；根據該工程沉降量與時間關系曲線判定建筑物是否趨于穩(wěn)定，當最后l00d的沉降速率小于001004mmd時可認為已進入穩(wěn)定階段。具體取值宜根據各地區(qū)地基土的壓縮性能確定。 6.相關法讀數原理 天寶電子水準儀的數值處理以相關原理為基礎，這就是事先將代表水準標尺偽隨機碼的圖像存儲在數字水準儀中，作為參考信號或基準信號；標尺條碼經過望遠鏡系統(tǒng)后成像在CCD探測器上形成測量信

47、號，讀數時將兩信號進行比較，即按一定步距移動參考信號直至兩個信號獲得最大相關系數，由此獲得標尺讀數和視距，這就是相關過程，此方法稱為相關法。圖3.10表示了這種讀數方法的原理。圖3.8 相關法讀數原理 由一于儀器到標尺的距離不同，條碼在探測器上成像的寬窄也將不同，即圖3.12中片段條碼的寬窄會變化，隨之電信號的“寬窄”也將改變。這將會引起相關的困難。NA系列儀器采用二維相關法來解決這個問題，也就是根據精度要求以一定步距改變儀器內部參考信號的“寬窄”，與探測器采集到的測量信號相比較，如果沒有相同的兩信號，則再改變，再進行一維相關，直到兩信號相同為止，可以確定讀數。參考信號的“寬窄”與視距相對應，

48、“寬窄”相同的兩信號相比較是求視線高的過程，因此二維相關中，一維是視距，另一維是視線高。為了找到相關函數的最大值，必需在整個測量范圍內進行系統(tǒng)搜索，在參考信號同測量信號重合的位置上會出現明顯突出于其它相關系數的峰值，也就是要在距離一高度格網的每一個交點上都進行相關系數計算，這個計算量是相當大的，使得讀數時間過長。為了縮短讀數時間(二維相關時間)，NA系列儀器內部設計有調焦移動量傳感器，它用來采集調焦的移動量，由此可以反算出視距，初步可以確定物像比例，對儀器內部參考信號的“寬窄”進行縮放，使其接近探測器采集到的測量信號的“寬窄”，然后再進行二維相關。3.4本章小結本章介紹了沉降觀測用到的主要儀器

49、水準儀。通過對水準測量的原理與操作的介紹，進一步分析了電子水準儀的工作原理、讀數方法及誤差來源；電子水準儀具有讀數客觀，精度高，速度快，效率高，儀器重量輕，操作簡便，減輕作業(yè)員的勞動強度，易于實現測量內外一體化等優(yōu)點，從而為沉降觀測提供有力的技術方法。第4章 沉降監(jiān)測數據處理及沉降分析4.1 沉降觀測的數據整理和分析 沉降觀測的最終目的是保證建筑物安全運行提供可靠詳盡的沉降數據，因此，要使沉降觀測充當其施工、運營管理的耳目，起到指導安全使用和充分發(fā)揮其效益的作用。要達到沉降觀測的目的，我們就不能停留在野外觀測這個初始階段。我們還必須對觀測數據作進一步的內業(yè)工作，采用科學的方法對大量的零亂的數據

50、進行整理，削弱偶然誤差的影響，找出包括判斷形變是否發(fā)生在內的真正的形變信息。更進一步講，我們還應建立起形變與其它幾何、物理因素之間的關系，找出沉降產生的內在機制和發(fā)展的規(guī)律，以便采取適當的措施。4.1.1 沉降觀測的數據整理 通過野外觀測，我們獲得了有關沉降體形變信息的原始數據。但是，這些數據還難以直接反映出形變的本質。這是因為：一方面數據中存在著難以避免的偶然誤差或其它非固定系統(tǒng)誤差的影響，它們有可能掩蓋了真實的形變信息；另一方面，沉降觀測的數據量大，在未經整理前，顯得很零亂，這就使我們很難直接從這些數據中發(fā)現沉降的本質性規(guī)律。觀測資料的整理、分析，主要包括以下具體內容：1、觀測資料的整理。

51、這一階段的主要工作是對現場觀測所取得的資料加以整理將數據進行平差計算、編制成圖表和說明，使它們成為便于使用的成果。2、觀測資料的分析，亦稱沉降分析。這一階段是分析、歸納建筑物沉降過程、沉降規(guī)律、沉降幅度及分析沉降的原因，找出沉降值與引起沉降因素之間的關系，進而判斷建筑物工作情況是否正常。在積累了大量觀測數據后，又可以進一步找出建筑物沉降的內在原因和規(guī)律，從而修正設計的理論和采用的經驗系數。由此可知，所謂沉降分析就是對野外觀測所得到的數據進行科學的整理、分析，找到真正的形變信息和形變規(guī)律的過程。沉降觀測的目的可以是實用的，也可以是科研的。沉降分析為實現這些目標起著重要的作用。4.1.2 沉降分析

52、 沉降分析的內容主要有幾何分析與物理解釋。幾何分析：其目的是得到沉降體的幾何狀態(tài)及其變化。它要解決的主要問題是:沉降是否發(fā)生，如果發(fā)生的話，在幾何分析的基礎上，求出沉降的速度與加速度。幾何分析采用的方法一般是統(tǒng)計檢驗中的有關方法。同時，也通過繪制一定的沉降圖、表來描述建筑物的運營狀態(tài)。物理解釋：它的目的是在幾何分析確認存在沉降的基礎上進一步確定沉降與各種物理因素的關系。例如大壩沉降與水位、溫度、地質情況等因素的關系。物理解釋采用的方法一般有作過程曲線圖、回歸分析和確定函數模型法。過程曲線圖一般是在同一張圖上同時繪制形變過程線和其它物理因素的變化過程線。回歸分析法則是以觀測數據為基礎，統(tǒng)計地建立

53、形變與物理因素的關系，由于該法利用的是已經獲得的觀測數據，故具有后驗的性質，且要求觀測的數據不能太少。確定函數模型法則是以彈性理論為基礎，解析地建立形變與物理因素的關系，和回歸分析法相似，確定函數法也具有后驗的性質。實際工作中，上述內容及采用的各種方法都不應截然分開，而應有機地結合、互為補充。作為研究建筑物沉降而布設的沉降觀測系統(tǒng)，一般為固定基點工作基點觀測點的形式。固定基點和工作基點一般被納入一個統(tǒng)一的沉降網(有時又稱為監(jiān)測網)內。由于沉降網的觀測周期、精度及觀測方法與測點觀測完全不同，所以二者的沉降分析一般也是分開進行的。對于沉降網的沉降分析，其主要內容是尋找穩(wěn)定點和確定工作基點位移的大小

54、。前者是為沉降分析提供可靠的基準，后者是為了給測點觀測的成果加以適當的改正。在沉降網的沉降分析中，一般要用到自由網平差和線性假設檢驗的有關理論。當沉降網內含有不同類觀測數據時，還要采用平差隨機模型驗后估計的有關方法。同時，為了提高沉降分析成果的可靠性，排除粗差及其它模型誤差對沉降分析成果的干擾，在網的設計和平差過程中，一般要利用誤差處理與可靠性的有關理論和優(yōu)化設計的有關方法。對于測點觀測的沉降分析，其主要內容是:繪制有關沉降過程圖表，描述沉降狀態(tài)以及尋找或確定沉降與其他因素的關系。4.2 監(jiān)測網沉降分析方法一般我們把固定基點和工作點納入同一個控制網之內，并要求網形具有一定的圖形強度以保證基點觀

55、測的精度和可靠性。這種由固定基點和工作基點構成的控制網通常稱為沉降網(監(jiān)測網)。沉降監(jiān)測網一般分為參考網(又稱絕對網)和相對網。相對網的所有點都在沉降體上，通過測量網點之間的相對移動來確定沉降體的幾何沉降狀態(tài)。參考網所有的點一般設在沉降體外，其目的是用于測量沉降體上觀測點的“絕對”沉降。參考網測量的目的是驗證參考網本身的穩(wěn)定性。參考網是一個基準網，只有在參考網本身穩(wěn)定的情況下，才能對沉降體進行沉降觀測和位移計算，因此在沉降分析中應首先對參考網點的穩(wěn)定性進行分析。在沉降觀測中，沉降體的位移是相對于參考點的。如果參考點是穩(wěn)定的，那么所求的位移是真正的位移，利用所求位移及其精度可以進行沉降體的趨勢的

56、估計。可以看出，參考點的穩(wěn)定性檢驗是至關重要的。可以用逐次定權迭代法鑒別不穩(wěn)定的參考點。 4.3 沉降觀測中常遇到的問題及其處理（1）曲線在首次觀測后即發(fā)生回升現象在第二次觀測時即發(fā)現曲線上升，至第三次后，曲線又逐漸下降。發(fā)生此種現象，一般都是由于首次觀測成果存在較大誤差所引起的。此時，如周期較短，可將第一次觀測成果作廢，而采用第二次觀測成果作為首測成果。因此，為避免發(fā)生此類現象，編者建議首次觀測應適當提高測量精度，認真施測，或進行兩次觀測，以資比較，確保首次觀測成果可靠。（2）曲線在中間某點突然回升發(fā)生此種現象的原因，多半施因為水準基點或沉降觀測點被碰所致，如水準基點被壓低，或沉降觀測點被撬高，此時，應仔細檢查水準基點核沉降觀測點的外形有無損傷。如果眾多沉降觀測點出現此種現象，則水準基點被壓低的可能性很大，此時可改用其他水準點作為水準基點來繼續(xù)觀測，并再埋設新水準點，以保證水準點個數不少于三個；如果只有一個沉降觀測點出現此種現象，則多半是該點被撬高（如果采用隱蔽式沉降觀測點，則不會發(fā)生此現象），如觀測點被撬后已活動，則需另行埋設新點，若點位尚牢固，則可繼續(xù)使用，對于該點