1.變形觀測概述1.1變形觀測發展概況工程建設，已經有數千年的歷史了。15世紀初，世界上首次變形觀測。19世紀初，人們開始對建筑物變形給以極大關切，一些國家開始對建筑物進行沉陷和水平位移觀測，并成立了一些專業的研究機構。我國目前也很重視對大型工程建筑物的變形觀測。目前國際、國內變形觀測工作對象主要有：工程建筑物（包括高層建筑、工業與民用建筑、橋梁、隧道、水工建筑物、古建筑等）的變形；地殼變形等研究的主要課題有：變形觀測方案的優化設計、對觀測值的評價和篩選、變形測量結果的幾何分析和變形原因的解釋等。下面簡單介紹一下我國變形觀測的發展情況。1）變形觀測的方法和手段目前國內變形觀測的主要方法仍是常規的大地測量方法：即用經緯儀測角、用測距儀或銦鋼尺測距、用精密水準儀測高。二十世紀八十年代以來，新的觀測方法不斷出現：（1）利用地面攝影測量方法作變形觀測。（2）三維變形監測網已用于大壩變形觀測。（3）非大地測量方法和一些專用儀器也越來越多地應用在變形觀測中。（4）GPS技術在變形觀測中的應用。2）變形觀測方案的優化設計優化設計的內容包括：控制網的圖形、經濟指標、精度指標、對已有網的改進等。設計的目標函數有精度、靈敏度、可靠性和經濟四個指標。優化設計方法有兩種。一是計算機模擬法；二是計算機解析法。3）變形觀測的數據處理觀測數據的數據量大、種類多、關系復雜。需把這些數據全部存入計算機中，建立變形觀測數據庫。1.2變形觀測的一般問題1）工程建筑物變形觀測的意義和目的由于各種因素的影響工程建筑物以及其設備的運營過程中，都會產生變形。這種變形如果超過了規定的限度，就會影響建筑物的正常使用，嚴重時還會危及建筑物的安全。因此，在工程建筑物的施工和運營期間，必須對它們進行變形觀測。一般來講，建筑物變形主要是由兩個方面的原因引起的。一是自然條件及其變化，即建筑物地基的工程地質、水文地質、土壤的物理性質、大氣溫度等；另一種是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、型式及動荷載（如風力、震動等）的作用。此外由于勘測、設計、施工以及運營管理工作做得不合理，也會引起建筑物的變形。工程建筑物的變形按其類型來區分，可以分為相對靜態變形和實時動態變形。2）工程建筑物變形觀測的內容變形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間的變化量。如果要求得瞬時變形，則應采用各種自動記錄儀器記錄其瞬時位置。變形觀測的內容，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，以便能夠正確反映建筑物的變化情況，達到監視建筑物的安全運營、了解其變形規律的目的。例如：（1）工業與民用建筑物：對于基礎而言，主要觀測內容是不均勻沉陷。對于建筑物本身來說，則主要是傾斜與裂縫觀測。對于工業企業、科學試驗設施與軍事設施中的各種工藝設備、導軌等，其主要觀測內容是水平位移和垂直位移。對于高大的塔式建筑物和高層房屋，還應觀測其瞬時變形、可逆變形和扭轉（即實時動態變形）。（2）土工建筑物：以土壩為例，其觀測項目主要有水平位移、垂直位移、滲透（浸潤線）以及裂縫觀測。（3）鋼筋混凝土建筑物：以混凝土重力壩為例，其主要觀測項目分為：外部變形觀測，有垂直位移（從而可以求得基礎與壩體的轉動）、水平位移（從而可以求得壩體的撓曲）以及伸縮縫的觀測。內部變形觀測，它一般是利用電學儀器（或其它儀器）進行定期觀測。（4）橋梁：其觀測項目主要有橋墩沉陷觀測、橋墩水平位移觀測、橋墩傾斜觀測、橋面沉陷觀測、大型公路橋梁撓度觀測以及橋體裂縫觀測等。（5）地表沉降：必須定期地進行觀測，掌握其沉降與回升的規律，以便采取防護措施。為了更全面地了解影響工程建筑物變形的原因及其規律，以及有些特種工程建筑物的要求，有時在其勘測階段就要進行地表變形觀測，以研究地層的穩定性。3）變形觀測的方法至于工程建筑物變形觀測的方法，要根據建筑物的性質、使用情況、觀測精度、周圍的環境以及對觀測的要求來選定。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。水平位移：①對于直線型建筑物，如直線型混凝土壩和土壩，常采用基準線法觀測。②對于混凝土壩下游面上的觀測點，常采用前方交會法。③對于曲線型建筑物，如拱壩，可根據在廊道內布設的觀測點，采用導線測量的方法。④對于拱壩頂部和下游面上的觀測點，也可采用前方交會的方法。混凝土壩撓度的觀測，一般都是通過豎井以不銹鋼絲懸掛的重錘線（通常稱為正錘線），在一定的高程面上設置觀測點，用坐標儀觀測鋼絲的位置，從而算得壩體的撓曲程度。壩體和基礎的傾斜或者轉動，可在橫向廊道內用傾斜儀觀測，或采用液體靜力水準測量，也可以用精密水準測量的方法，測定高差后再計算其轉動角。裂縫（或伸縮縫）觀測則使用測縫計或根據其它的觀測結果進行計算。對于工業與民用建筑物、地表變形觀測，也可采用地面攝影測量的方法測定其變形。4）變形分析概述通過變形觀測取得第一手的資料，可以監視工程建筑物的狀態變化和工作情況，在發現不正常現象時，應及時分析原因，采取措施，防止事故發生；并改善運營方式，以保證安全。所以說，變形觀測是工程管理工作的耳目。其次，通過在施工和運營期間對工程建筑物原體進行觀測，分析研究，可以驗證地基與基礎的計算方法、工程結構的設計方法，對不同的地基與工程結構規定合理的允許沉陷與變形數值，為工程建筑物的設計、施工、管理和科學研究工作提供資料。為了達到上述各項目的，從建筑物開始施工就進行觀測，一直持續到變形終止。5）建筑物變形觀測的精度見表1-1～表1-3。表1-1建筑變形測量的等級及其精度要求變形測量等級沉降觀測位移觀測適用范圍觀測點測站高差中誤差觀測點坐標中誤差特級±0.05mm±0.3mm特高精度要求的特特種精密工程程和重要科研研項目變形觀觀測一級±0.15mm±1.0mm高精度要求的大型型建筑物和科科研項目變形形觀測二級±0.50mm±3.0mm中等精度要求的建建筑物和科研研項目變形觀觀測；重要建建筑物主體傾傾斜觀測、場場地滑坡觀測測三級±1.50mm±10.0mm低精度要求的建筑筑物變形觀測測；一般建筑筑物主體傾斜斜觀測、場地地滑坡觀測注：①觀測點測站高差中誤差，系指幾何水準測量測站高差中誤差或靜力水準測量觀測相鄰觀測點相對高差中誤差；②觀測點坐標中誤差，系指觀測點相對測站點（如工作基點等）的坐標中誤差、坐標差中誤差以及等價的觀測點相對基準線的偏差值中誤差、建筑物（或構件）相對底部定點的水平位移分量中誤差。表1-2最終沉降量之觀測中誤差的要求序號觀測項目或觀測目目的觀測中誤差的要求求1絕對沉降（如沉降降量、平均沉沉降量等）①對于一般精度要求求的工程，可可按低、中、高高壓縮性地基基土的類別，分分別選±0.5mmm、±1.0mmm、±2.5mmm；②對于特高精精度要求的工工程可按地基基條件，結合合經驗與分析析具體確定。2（1）相對沉降（如沉降降差、基礎傾傾斜、局部傾傾斜等）（2）局部地基沉降（如如基坑回彈、地地基土分層沉沉降）以及膨膨脹土地基變變形不應超過其變形允允許值的1//20。3建筑物整體性變形形（如工程設設施的整體垂垂直撓曲等）不應超過允許垂直直偏差的1//10。4結構段變形（如平平置構件撓度度等）不應超過變形允許許值的1/66。5科研項目變形量的的觀測可視所需提高觀測測精度的程度度，將上列各各項觀測中誤誤差乘以1//5～1/2系數后后采用。表1-3最終位移量之觀測中誤差的要求序號觀測項目或觀測目目的觀測中誤差的要求求1絕對位移（如建筑筑物基礎水平平位移、滑坡坡位移等）通常難以給定位移移允許值，可可直接由表1-1選取精度等等級。2（1）相對位移（如基礎礎的位移差、轉轉動撓曲等）（2）局部地基位移（如如受基礎施工工影響的位移移、擋土設施施位移等）不應超過其變形允允許值分量的的1/20（分分量值按變形形允許值的11/采用，下下同）。3建筑物整體性變形形（如建筑物物的頂部水平平位移、全高高垂直度偏差差、工程設施施水平軸線偏偏差等）不應超過其變形允允許值分量的的1/10。4結構段變形（如高高層建筑層間間相對位移、豎豎直構件的撓撓度、垂直偏偏差等）不應超過其變形允允許值分量的的1/6。5科研項目變形量的的觀測可視所需提高觀測測精度的程度度，將上列各各項觀測中誤誤差乘以1//5～1/2系數后后采用。6）建筑沉降觀測的等級劃分及其精度要求1.建筑沉降觀測的等級劃分及其精度要求見表1-4表1-4建筑物沉降觀測的等級及其精度要求變形觀測等級觀測點測站高差中中誤差(mm)適用范圍特級±0.05特高精度要求的特特種精密工程程和重要科研研項目變形觀觀測一級±0.15高精度要求的大型型建筑物和科科研項目變形形觀測二級±0.50中等精度要求的建建筑物和科研研項目變形觀觀測；重要建建筑物主體傾傾斜觀測、場場地滑坡觀測測三級±1.50低精度要求的建筑筑物變形觀測測；一般建筑筑物主體傾斜斜觀測、場地地滑坡觀測注：=1\*GB3①觀測點測站高差中誤差，系指幾何水準測量測站高差中誤差或靜力水準測量相臨觀測點相對高差中誤差；=2\*GB3②沉降水準測量閉合差要求：一級小于0.3mm，二級小于1.0mm（其中n為測站數）檢測依據《建筑變形測量規范》JGJ8-2007《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2002《建筑物沉降觀測方法》DGJ32/J18-2006《工程測量規范》GB50026-20072.變形測量的精度等級確定原則對一個實際工程，變形測量的精度等級應先根據各類建（構）筑物的變形允許值按表1-2和表1-3的規定進行估算，然后按以下原則確定：（1）當僅給定單一變形允許值時，應按所估算的觀測點精度選擇相應的精度等級；（2）當給定多個同類型變形允許值時，應分別估算觀測點精度，并應根據其中最高精度選擇相應的精度等級；（3）當估算出的觀測點精度低于表1-1中三級精度的要求時，宜采用三級精度；（4）對于未規定或難以規定變形允許值的觀測項目，可根據設計、施工的原則要求，參考同類或類似項目的經驗，對照表1-1的規定，選取適宜的精度等級。7）建筑物變形觀測的頻率在施工過程中，頻率應大些，一般有三天、七天、半月三種周期，到了竣工投產以后，頻率可小一些，一般有一個月、兩個月、三個月、半年及一年等不同的周期。在施工期間也可以按荷載增加的過程進行觀測，即從觀測點埋設穩定后進行第一次觀測，當荷載增加到25％時觀測一次，以后每增加15％觀測一次。竣工后，一般第一年觀測四次，第二年觀測兩次，以后每年一次。在掌握了一定的規律或者變形穩定后，可減少觀測次數。這種根據日歷計劃（或荷載增加量）進行的變形觀測稱為正常情況下的系統觀測。1.3沉降觀測中的幾個概念1）沉降觀測的幾個主要參數和基本概念：1.高程的概念絕對高程：地面點到大地水準面的鉛垂距離，稱為該點的絕對高程，也稱“海拔”。相對高程：當采用絕對高程有困難時，可采用假定的水準面作為起算高程的基準面，地面點到假定水準面的鉛垂距離，稱為相對高程。設計高程：工程設計人員在施工圖中明確給出該單位工程的±0.000相當于絕對高程值，這個確定的絕對高程值叫設計高程，也叫設計標高。建筑標高：在工程設計中，每一個獨立的單位工程都有它自身的高度起算面，一般取首層室內地坪高度為±0.000，單位工程本身各部位的高度都是以±0.000為起算面算起的相對標高，稱為建筑標高。高差：兩個地面點之間的高程差稱為高差。2.水準點（BM）：水準點有永久性和臨時性兩種。由測繪部門按國家規范埋設和測定的已知高程的固定點，作為在其附近進行水準測量時的高程依據，叫永久水準點。2）沉降觀測的幾個誤差的概念：系統誤差：相同觀測條件下對某一量進行一系列觀測，若誤差的出現在符號和數值上均相同，或按一定規律變化，這種誤差稱為系統誤差。偶然誤差：相同觀測條件下對某一量進行一系列觀測，若誤差出現的符號和數值大小均不一致，表面上沒有規律，這種誤差稱為偶然誤差。中誤差（均方誤差）m：數理統計學中叫標準差，在一組觀測條件相同的觀測值中，各觀測值與真值之差叫做真誤差，以Δi表示，觀測次數為n，則表示該組觀測值的中誤差（均方誤差）m的計算式為：式中m值小即表示觀測精度較好，反之表示觀測精度差。允許誤差：又稱極限誤差或限差，是指在一定觀測條件下偶然誤差絕對值不應超過的限值。是區分觀測成果是否合格的界限。在測量中常取2~3倍中誤差作為允許誤差。閉合差：由一個已知高程點起，按一個環線向施工現場各欲求高程點引測后，又閉合回到起始的已知高程點，各段高差的總和即為閉合差。平差：在水準路線上有若干個待求高程點，如果測得誤差在允許范圍內，則認為各測站產生的誤差是相等的，對閉合差要按測站數成正比例反符號分配，即對高差進行改正使閉合差等于零。該調整過程即為平差。圖1-1TC2003全站儀圖1-1TC2003全站儀1.4高精度的變形觀測儀器1）精密角度測量儀器－TC2003全站儀TC2003全站儀是瑞士徠卡（Leica）公司生產的，其外貌如圖1-1所示。整個儀器的結構可分成三大部分，即測角系統、測距系統、測量數據處理系統。這三部分系統的功能的執行和控制，由附設在儀器內的電子控制主板、存儲卡板和馬達控制板來完成。為實現高精度的測量，TC2003全站儀采用了有別于其它全站儀的許多獨特先進技術，這些技術在進一步提高全站儀的性能和品質方面，發揮了十分有效的作用。此外，發展了“開放的測量世界(OSW)”的新理念，即通過使用統一標準的數據記錄介質、接口和數據格式，把測量和數據處理系統有機地結合起來，為儀器的互相兼容、數據的共享，創造了條件。TC2003全站儀在電子測角中，采用動態角度掃描系統，與其他測角系統相比，這是一個重大突破。這種動態角度掃描系統可徹底消除度盤的分劃誤差和偏心誤差，極大地提高了測角精度。另外，測量儀器的豎軸傾斜誤差，不能采用盤左、盤右取平均的方法加以消除，因此，TC2003附設有一些液體補償器，在儀器粗略整平后，可以精確測出距嚴格整平時的偏離值，按相應計算公式對所測值進行改正，從而獲得準確的測值。TC2003全站儀的測距標稱精度為（1mm＋1ppm×D），測角精度為0.5。它是目前世界上精度最高的全站儀之一，多用于精度要求很高的精密工程測量和變形測量。圖1-2徠卡自動變形監測系統對九龍南線工程高速鐵路做連續沉降監測2）精密長度測量儀器－ME3000測距儀在變形觀測中，對距離測量的精度要求較高，同時，待測距離有長短，依靠傳統的儀器和手段已有不足，下面介紹一種精密長度測量儀器－ME3000測距儀。ME3000是瑞士克恩廠生產的高精度光電測距儀，其測程為3km，標稱精度為±（0.2mm＋1.0ppm×D），目前已廣泛用于大地變形和工程變形觀測以及其它高精度測距工作。由于這種儀器具有優越的性能，因此幾乎取代了常規的銦瓦尺的基線丈量。圖1-3ME3000測距儀圖1-3ME3000測距儀ME3000采用氙氣放電管發射的光作為光源，放電管每秒產生100次持續1μs的閃光，其有效光譜長λ＝0.435μm，介乎可見光的綠藍光之間。測距調制脈沖信號由微波諧振器產生，脈沖寬度為40μs，其調制頻率高達500MHZ，相當于精測尺長度U＝λ/α＝0.30m，由于采用了精密的可變光路移相系統，其分辨能力為0.06mm，儀器最后顯示距離到0.1mm。ME3000的儀器外形如圖1-3所示，主機通過支架與基座聯結，可架設在測點的腳架或觀測墩上，右側的小望遠鏡用以照準目標。具體操作和注意事項請參閱ME3000使用說明書。圖1-4Ni002自動安平水準儀3）精密高差測量儀器－Ni002自動安平水準儀圖1-4Ni002自動安平水準儀Ni002的外形如圖1-4所示，這種儀器的左右兩側都安置有調焦螺旋、測微螺旋和水平微動螺旋，但卻沒有水平方向的制動設備。其目鏡可以在儀器上沿水平方向旋轉，這樣，觀測員不必移動觀測位置，就可照準不同方向上的水準尺。這些特點，使得Ni002對作業環境具有很強的適應能力。Ni002的測微器，是使物鏡在與視線嚴格成垂直的直線導軌中移動，視線作平移而達到測微的目的。測微量測范圍為5mm，可配合分格為5mm的銦瓦水準尺作業。當儀器傾斜時，平面反射鏡可以自由擺動，最終靜止在垂直位置上。這樣可使來自水平方向的光線經平面反射擺鏡的反射正確投射在十字絲分劃板上，也就是將水平視線在水準標尺上讀數的分劃數構象在十字絲的分劃板上。在目鏡視場中可以讀取水準尺和測微器分劃讀數，同時還可以看到圓水準氣泡的影像。4）徠卡HDSHDS是HighDefinitionSurveying（高清晰測量）的縮寫，是瑞士徠卡測量系統對三維激光掃描技術的重新定義。徠卡HDS3000型三維激光掃描儀是HDS產品家族中的旗艦產品，應用于工程掃描領域，可以高清晰高密度地獲得物體的外形數據。三維激光掃描技術是一項嶄新的測量技術，可以毫不夸張的講，它的應用范圍只受工程師想象力的限制。徠卡HDS系統提交給用戶的最終產品有兩種：一是二維的平面成果。比如建筑物的平面圖、立面圖、船體的線形數據等；二是三維成果，比如飛機的三維模型、地面的三維表面模型等等。5）GPS技術徠卡公司率先于1999年承建了世界上第一個采用GPS技術用于大橋監測的項目—香港青馬大橋。之后又在山東黃河大橋、江陰大橋等采用徠卡公司的軟硬技術進行GPS大橋健康結構監測。圖1-6徠卡最新Spider中心化RTK概念在江陰長江大橋GPS三維位移監測中的應用6）精密水準儀儀器精度要求：沉降觀測精度宜采用=2\*ROMANII級水準測量的要求，應使用DS05或DS1級精密水準儀和銦鋼水準尺進行。水準儀的i角不得大于15″、補償式自動安平水準儀的補償誤差Δa絕對值不得大于0.2″。表4-21DS05、DS1級精密水準儀的技術參數技術參數項目水準儀型號DS05DS1每千米往返平均高高差中誤差≤0.5mm/kmm≤1mm/km望遠鏡放大倍率≥40倍≥40倍望遠鏡有效孔徑（mm）≥60≥50管狀水準器格值10″/2mm10″/2mm測微器有效量測范范圍（mm）55測微器最小分格值值（mm）0.050.05精密水準儀的檢驗與校正：=1\*GB3①使用方法安平：安平方法與普通水準儀大致相同。不過此儀器長水準靈敏度極高，氣泡動蕩靜止較慢，應注意將腳架安踏牢固，安平時先使圓水準大致居中，為了盡量提高視線，減少地面折光影響，儀器架應盡量架高。再瞄準水準尺之后，用微傾螺旋做精確居中，此時只需稍微轉動一下即可。螺旋轉動的方向與氣泡像相對移動方向是一致的。讀尺：精密水準儀配有銦鋼水準尺，尺面分左右兩條刻劃的起點數值不同，測量時兩尺都要讀數，彼此校對。尺上每小格1cm，每兩格注一字，由尺上直接讀至cm，零碎讀數由光學測微計直讀至0.1mm，估讀至0.01mm，在瞄準后，轉動測微計螺旋，尺像隨之上下移動，使橫線一端的鍥形夾線剛好夾住尺上記得劃線。如圖1-7右尺（或稱主尺）讀數為133cm，測微讀數為0.064cm，此主尺讀數為133.064cm。然后進行左尺（或稱副尺）讀數，每一相同高度主副尺讀數總是相差301.550cm，由此可以核對讀數。←←大讀數13343413413243601→小讀數064（a）基尺讀數：133064←大讀數43413043243443613213467→小讀數618（b）輔尺讀數：434618圖1-7DS1精密水準儀的讀數方法=2\*GB3②校正圓氣泡的校正目的：使圓氣泡軸線垂直，以便安平。校正方法：用長水準管使縱軸確切垂直，然后校正之，使圓氣泡居中，其步驟如下：撥轉望遠鏡使之垂直于一對水平螺旋，用圓氣泡粗略安平，再用微傾螺旋使長水準氣泡居中微傾螺旋之讀數，撥轉儀器180°，倘氣泡偏差，仍用微傾螺旋安平，又得一讀數，旋轉微傾螺旋至兩讀數之平均數。此時長水準軸線已與縱軸垂直。接著再用水平螺旋安平長水準管氣泡居中，則縱軸即垂直。轉動望遠鏡至任何位置氣泡像符合差不大于1mm。縱軸既已旋得過緊，以免損壞水準盒。微傾螺旋上刻度指標差的改正上述進行使長水準管與縱軸垂直的步驟中，曾得到微傾螺旋兩讀數之平均數，當微傾螺旋對準此數時，則長水準管軸線應與縱軸垂直，此數本應為零，倘不對零線，則有指標差，可將微傾螺旋外面周圍三個小螺旋各松開半轉，輕輕旋動螺旋頭至指標恰指“0”線為止，然后重新旋緊小螺旋。在進行此項工作時，長水準管必須始終保持居中，即氣泡保持符合狀態。長水準的校正目的：是使水準管軸平行于視準軸（即無交叉誤差）。檢驗：安平儀器后，在距儀器約50m處豎立一水準尺。水準儀三個腳螺旋的位置如圖9-6所示，其中兩腳螺旋的連線與儀器至水準尺的連線相垂直。將儀器整平，使水準管氣泡嚴格居中，用橫絲的中心部位在尺上讀數。然后將兩個腳螺旋相對的旋轉1～2整周，使水準儀向另一側傾斜，此時橫絲所對尺上讀數必已變動，旋轉微傾螺旋，使十字絲交點處讀數保持不變，查看氣泡是否偏離中心，如有偏離，記住氣泡偏離中心的方向（如偏向目鏡端或物鏡端）。使腳螺旋恢復原來位置，并旋轉微傾螺旋使氣泡居中，此時橫絲所對尺上讀數仍為原來數值。然后再以前次相反的方向旋轉腳螺旋1～2整周。使水準儀向另一側傾斜，同時旋轉微傾螺旋保持十字絲交點處讀數不變，再查看氣泡有無偏離中心現象，或偏離哪一端。如通過兩次檢查，氣泡始終居中或僅偏于同一端，說明水準軸與視準軸平行。若氣泡一次偏于目鏡端而另一次偏于物鏡端，則說明此項條件不滿足，即有交叉誤差的存在。校正：用水準管上左右兩校正螺旋一松一緊使氣泡居中。此項檢驗與校正要重復進行，直至滿足條件。環境要求（1）應在標尺分劃線成像清晰和穩定的條件下進行觀測。不得在日出后或日落前約半小時、太陽中天前后、風力大于四級、氣溫突變時以及標尺分劃線的成像跳動而難以照準時進行觀測。晴天觀測時，應用測傘為儀器遮蔽陽光。（2）觀測工作開始前15分鐘須將水準儀安裝好置于露天陰影下，使儀器溫度與大氣溫度相同。2.沉降觀測2.1沉降觀測概述1）沉降觀測的目的監測建筑物在垂直方向上的位移（沉降），以確保建筑物及其周圍環境的安全。建筑物沉降觀測應測定建筑物地基的沉降量、沉降差及沉降速度并計算基礎傾斜、局部傾斜、相對彎曲及構件傾斜。2）沉降產生的主要原因（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、型式及動荷載（如風力、震動等）的作用。3）沉降觀測原理定期地測量觀測點相對于穩定的水準點的高差以計算觀測點的高程，并將不同時間所得同一觀測點的高程加以比較，從而得出觀測點在該時間段內的沉降量：式中：i表示觀測點點號；j表示觀測期數。4）沉降觀測點的布置沉降觀測點的布置，應以能全面反映建筑物地基變形特征并結合地質情況及建筑結構特點確定。點位宜選設在下列位置：（1）建筑物的四角、大轉角處及沿外墻每10～15m處或每隔2～3根柱基上；（2）高低層建筑物、新舊建筑物、縱橫墻等交接處的兩側；（3）建筑物裂縫和沉降縫兩側、基礎埋深相差懸殊處、人工地基與天然地基接壤處、不同結構的分界處及填挖方分界處；（4）寬度大于等于15m或小于15m而地質復雜以及膨脹土地區的建筑物，在承重內隔墻中部設內墻點，在室內地面中心及四周設地面點；（5）鄰近堆置重物處、受振動有顯著影響的部位及基礎下的暗浜（溝）處；（6）框架結構建筑物的每個或部分柱基上或沿縱橫軸線設點；（7）片筏基礎、箱形基礎底板或接近基礎的結構部分之四角處及其中部位置；（8）重型設備基礎和和動力設備基基礎的四角、基基礎型式或埋埋深改變處以以及地質條件件變化處兩側側；（9）電視塔、煙囪、水水塔、油罐、煉煉油塔、高爐爐等高聳建筑筑物，沿周邊邊在與基礎軸軸線相交的對對稱位置上布布點，點數不不少于4個。5）沉降觀測點的埋設設沉降觀測的標志，可可根據不同的的建筑結構類類型和建筑材材料，采用墻墻（柱）標志志、基礎標志志和隱蔽式標標志（用于賓賓館等高級建建筑物）等型型式。各類標標志的立尺部部位應加工成成半球形或有有明顯的突出出點，并涂上上防腐劑。標標志的埋設位位置應避開如如雨水管、窗窗臺線、暖氣氣片暖水管、電電氣開關等有有礙設標與觀觀測的障礙物物，并應視立立尺需要離開開墻（柱）面面和地面一定定距離。普通通觀測點的埋埋設圖2-1普通觀測點點的埋設見圖2-1，隱蔽式沉沉降觀測點標標志的型式見見圖2-2。（a）窨井式標志（b）盒式標志（c）螺栓式標標志圖2-2隱蔽式式沉降觀測點點標志6）觀測精度要求（1）先根據表8-22，確定最終終沉降量觀測測中誤差；（2）再以最終沉降量量觀測中誤差差估算單位權權中誤差，估估算公式為：：（2-1）（2-2）式中ms為沉降量ss的觀測中誤誤差（mm）；m△s為沉降差△s的觀測中誤誤差（mm）；QH為網中最弱弱觀測點高程程（H）的權倒數數；Qh為網中待求求觀測點間高高差（h）的權倒數數。（3）求出觀測值測站站高差中誤差差后，根據表表8-1的規定選擇擇測量的精度度等級。7）觀測周期沉降觀測的周期和和觀測時間，可可按下列要求求并結合具體體情況確定：：（1）建筑物施工階段的的觀測，應隨隨施工進度及及時進行。一一般建筑，可可在基礎完工工后或地下室室砌完后開始始觀測，大型型、高層建筑筑，可在基礎礎墊層或基礎礎底部完成后后開始觀測。觀觀測次數與間間隔時間應視視地基與加載載情況而定。民民用建筑可每每加高1～2層觀測一次次；工業建筑筑可按不同施施工階段（如如回填基坑、安安裝柱子和屋屋架、砌筑墻墻體、設備安安裝等）分別別進行觀測。如如建筑物均勻勻增高，應至至少在增加荷荷載的25%%、50%、75%和100%時各各測一次。施施工過程中如如暫時停工，在在停工時及重重新開工時應應各觀測一次次。停工期間間，可每隔22～3個月觀測一一次。（2）建筑物使用階段的的觀測次數，應應視地基土類類型和沉降速速度大小而定定。除有特殊殊要求者外，一一般情況下，要要在第一年觀觀測3～4次，第二年年觀測2～3次，第三年年后每年1次，直至穩穩定為止。觀觀測期限一般般不少于如下下規定：砂土土地基2年，膨脹土土地基3年，粘土地地基5年，軟土地地基10年。（3）在觀測過程中，如如有基礎附近近地面荷載突突然增減、基基礎四周大量量積水、長時時間邊疆降雨雨等情況，均均應及時增加加觀測次數。當當建筑物突然然發生大量沉沉降、不均勻勻沉降或嚴重重裂縫時，應應立即進行幾幾天一次、或或逐日、或一一天幾次的連連續觀測。（4）沉降是否進入穩穩定階段，有有幾種方法進進行判斷：①根據沉降量與時間間關系曲線來來判定；②對重點觀測和科研研觀測工程，若若最后三期觀觀測中，每期期沉降量均不不大于倍測量量中誤差，則則可認為已進進入穩定階段段；③對于一般觀測工程程，若沉降速速度小于0..01～0.04mmm/d，可認為為已進入穩定定階段，具體體取值宜根據據各地區地基基土的壓縮性性確定。8）沉降觀測的工作作方式“分級觀測”方式。將將沉降觀測的的布點分為三三級：水準基基點、工作基基點和沉降觀觀測點，圖2-3為大壩沉降降觀測的測點點布置圖。圖2-3大壩沉沉降觀測的測測點布置圖沉降觀測分兩級進進行：（1）水準基點——工作基點；；（2）工作基點——沉降觀測點點。如果建筑物施工場場地不大，則則可不必分級級觀測，但水水準點應至少少布設3個，并選擇擇其中最穩定定的一個點作作為水準基點點。水準點的的穩定性判斷斷見第13章第節。9）提交成果（1）沉降觀測成果表表；（2）沉降觀測點位分分布圖及各周周期沉降展開開圖；（3）u—t—s（沉降速度、時間間、沉降量）曲曲線圖；（4）p—t—s（荷載、時間、沉沉降量）曲線線圖（視需要要提交）；（5）建筑物等沉降曲曲線圖（如觀觀測點數量較較少可不提交交）；（6）沉降觀測分析報報告。2.2高程控控制測量1）高程控制的網點布布設要求（1）對于建筑物較少少的測區，宜宜將控制點連連同觀測點按按單一層次布布設；對于建建筑物較多且且分散的大測測區，宜按兩兩個層次布網網，即由控制制點組成控制制網、觀測點點與所聯測的的控制點組成成擴展網。（2）控制網應布設為為閉合環、結結點網或附合合高程路線。擴擴展網亦應布布設為閉合或或附合高程路路線。（3）每一測區的水準準基點不應少少于3個；對于小測測區，當確認認點位穩定可可靠時可少于于3個，但連同同工作基點不不得少于3個。水準基基點的標石，應應埋設在基巖巖層或原狀土土層中。在建建筑區內，點點位與鄰近建建筑物的距離離應大于建筑筑物基礎最大大寬度的2倍，其標石石埋深應大于于鄰近建筑物物基礎的深度度。在建筑物物內部的點位位，其標石埋埋深應大于地地基土壓縮層層的深度。（4）工作基點與聯系系點布設的位位置應視構網網需要確定。作作為工作基點點的水準點位位置與鄰近建建筑物的距離離不得小于建建筑物基礎深深度的1.5～2.0倍。工作基點點與聯系點也也可在穩定的的永久性建筑筑物墻體或基基礎上設置。（5）各類水準點應避避開交通干道道、地下管線線、倉庫堆棧棧、水源地、河河岸、松軟填填土、滑坡地地段、機器振振動區以及其其它能使標石石、標志易遭遭腐蝕和破壞壞的地點。2）高程測量精度等等級和方法的的確定（1）測量精度的確定定先根據表1-2，確確定最終沉降降量觀測中誤誤差；再根據據公式（2-1）或公式（2-2）估算單位位權中誤差；；最后根據與與表8-1的規定選擇擇高程測量的的精度等級。（2）測量方法的確定定高程控制測量宜采采用幾何水準準測量方法。當當測量點間的的高差較大且且精度要求較較低時，亦可可采用短視線線光電測距三三角高程測量量方法。3）幾何水準測量的的技術要求（見見表2-1、表2-2和表2-3）表2-1儀器精精度要求和觀觀測方法變形測量等級儀器型號水準尺觀測方法儀器i角要求特級DSZ05或DS05銦瓦合金標尺光學測微法≤10一級DSZ05或DS05銦瓦合金標尺光學測微法≤15二級DS05或DDS1銦瓦合金標尺光學測微法≤15三級DS1銦瓦合金標尺光學測微法≤20DS3木質標尺中絲讀數法注：光學測微法和和中絲讀數法法的每測站觀觀測順序和方方法，應按現現行國家水準準測量規范的的有關規定執執行。表2-2水準觀觀測的技術指指標等級視線長度前后視距差前后視距累積差視線高度特級≤10m≤0.3m≤0.5m≥0.5m一級≤30m≤0.7m≤1.0m≥0.3m二級≤50m≤2.0m≤3.0m≥0.2m三級≤75m≤5.0m≤8.0m三絲能讀數表2-3水準觀觀測的限差要要求（單位：：mm）等級基輔分劃(黑紅面面)讀數之差基輔分劃(黑紅面面)所測高差之差往返較差及附合或環線閉合差單程雙測站所測高差較差檢測已測測段高差差之差特級0.150.2≤≤0.07≤0.15一級0.30.5≤0.3≤0.2≤0.45二級0.50.7≤1.0≤0.7≤1.5三級光學測微法1.01.5≤3.0≤2.0≤4.5中絲讀數法2.03.0注：n為測站數。2.3基準點觀觀測現以大壩變形觀測測為例，介紹紹沉降觀測分分級觀測的具具體實施過程程。首先介紹紹基準點觀測測，其后介紹紹沉降點觀測測。1）觀測內容采用精密幾何水準準測量方法測測量水準基點點與工作基點點之間的高差差，水準路線線宜構成閉合合形式。2）觀測周期基準點觀測的周期期一般為1年或半年，即即1年觀測1次或1年觀測2次。3）精度要求精度要求為：每公公里水準測量量高差中數的的中誤差不大大于0.5mmm。即：式中：為各測段往往返測高差之之差值；為測段數；；為各測段的的權值；為各各測段水準路路線長度，以以km為單位。4）觀測方法采用國家一等水準準測量方法，或或參考表1-1，變形測量量等級取“特級”或“一級”。5）具體措施(1)觀測前，儀儀器、標尺應應晾置30分鐘以上，以以使其與作業業環境相適應應；(2)各期觀測應應固定儀器、固固定標尺和固固定觀測人員員；(3)各期觀測應應固定儀器位位置，即安置置水準儀時要要對中；(4)讀數基輔差差互差0.115mm（特特級），或00.30mmm（一級）。2.4沉降點觀觀測1）觀測內容采用精密幾何水準準測量方法測測量工作基點點與沉降觀測測點之間的高高差，水準路路線多構成閉閉合形式，或或在多個工作作基點之間構構成附合形式式。2）觀測周期不同建筑物沉降觀觀測的周期和和觀測時間，可可根據建筑物物本身的具體體要求并結合合具體情況確確定。大壩變變形觀測是長長期的，沉降降觀測的周期期一般為30天，即每月月觀測1次。3）精度要求大壩沉降觀測最弱弱點沉降量的的測量中誤差差應滿足1mmm的精度要要求。即：4）觀測方法采用國家二等水準準測量方法，或或參考表8-1，變形測量量等級取“一級”或“二級”。5）具體措施大壩沉降觀測大部部分觀測是在在大壩廊道內內進行的，有有的廊道凈空空高度偏小，作作業不便，有有的廊道（如如基礎廊道）高高低不平，坡坡度變化大，視視線長度受限限制，給精密密水準測量帶帶來了很大困困難。為了保保證精度，除除執行國家規規范的有關規規定外，還根根據生產單位位的作業經驗驗，對沉降觀觀測補充如下下具體措施：：(1)每次觀測前前（包括進出出廊道前后），儀儀器、標尺應應晾置30分鐘以上；；(2)各期觀測要固定儀儀器、固定標標尺和固定觀觀測人員；(3)設置固定的架鏡點點和立尺點，使使每次往返測測量能在同一一線路上進行行；(4)儀器至標尺的距離離不宜超過440m，每站站的前后視距距差不宜大于于0.7m，前前后視距累積積差不宜大于于1.0m，基基輔差誤差不不得超過0..30mm（一一級），或00.50mmm（二級）；；(5)在廊道內觀測時，要要用手電筒以以增強照明。2.5液體靜力力水準測量1）測量原理如圖2-4所示，在兩兩個完全相同同的連通容器器中充滿液體體，當液體完完全靜止后，兩兩個連通管容容器內的液面面位于同一大大地水準面上上。由圖2-4可知，容器器底部的C點和D點的高差為為：圖2-4液體靜靜力水準測量量原理要直接精密地量測測出液面離容容器底部的高高度h1和h2之值是不容容易的。在實實際工作中利利用傳感器來來進行此項測測量，工作極極為方便且精精度很高。假假定傳感器I和II的零位距離離容器底部分分別為a1和a2，傳感器測測得兩容器內內液面的高度度分別為b1和b2，則C點和D點之間的高高差就可以寫寫成：以上就是液體靜力力水準測量的的原理。2）測量儀器圖2-5是用目視法法讀數的最簡簡單的儀器。觀觀測頭的玻璃璃管②固定在木夾夾板③上，兩玻璃璃管用軟管連連接起來。通通常用水作為為充填液體。在在觀測頭的下下部有龍頭⑤，它是要將將儀器搬運至至下一站時截截斷液體用的的。在玻璃管管上刻有分劃劃，可直接根根據彎月形液液面進行讀數數。玻璃管下下面有底座，可可放到觀測點點①上，并根據據圓水準④安置到工作作位置。這種種類型的儀器器進行水準測測量的精度為為1mm，僅用用來作較低精精度的測量。現在大多采用自動動化的遙測儀儀器，這種儀儀器通過電傳傳感器來測定定液圖2-5液體靜靜力水準儀面高度的變變化，其精度度可達0.001mm。3）測量注意事項：：（1）觀測前向連通管管內充水時，不不得將空氣帶帶入，可采用用自然壓力排排氣充水法或或人工排氣充充水法進行充充水；（2）連通管應平放在在地面上，當當通過障礙物物時，應防止止連通管在垂垂直方向出現現Ω形而形成滯滯氣“死角”；連通管任任何一段的高高度都應低于于蓄水罐底部部，但最低不不宜低于200cm；（3）觀測時間應選在在氣溫最穩定定的時段，觀觀測讀數應在在液體完全呈呈靜態下進行行；（4）測站上安置儀器器的接觸面應應清潔、無灰灰塵雜物。儀儀器對中誤差差不應大于22mm，傾斜斜面度不應大大于10′；使用固定定式儀器時，應應有校驗安裝裝面的裝置，校校驗誤差不應應大于±0.05mmm；（5）宜采用兩臺儀器器對向觀測；；條件不具備備時，亦可采采用一臺儀器器往返觀測；；每次觀測，可可取2～3個讀數的中中數作為一次次觀測值；讀讀數較差限值值，視讀數設設備精度而定定，一般為00.02～0.04mmm。4）測量特點液體靜力水準測量量的優點是精精度高，可遙遙測實現自動動化，在危險險之處仍可測測量等；缺點點是儀器須固固定，操作不不靈活，作業業效率低。2.6沉降觀測測數據處理1）觀測資料的整理理（1）校核：校核各項項原始記錄，檢檢查各次變形形觀測值的計計算有否錯誤誤；（2）填表：對各種變變形值按時間間逐點填寫觀觀測數值表；；（3）繪圖：繪制各種種變形過程線線，建筑物變變形分布圖等等。2）觀測結果與結果果判定1.觀測工作結束后，應應提交下列成成果：（1）沉降觀測數據表表；（2）沉降觀測點位分分布圖及各周周期沉降展開開圖；（3）v-t-s（沉降降速度、時間間、沉降量）曲曲線圖；（4）p-t-s（荷載載、時間、沉沉降量）曲線線圖（視需要要提交）；（5）建筑物等沉降曲曲線圖（如觀觀測點數量較較少可不提交交）；（6）沉降觀測分析報報告。2.根據沉降量與時間間關系曲線判判定沉降是否否進入穩定階階段。對重點點觀測和科研研觀測工程，若若最后三個周周期觀測中每每周期沉降量量不大于倍測測量中誤差可可認為已經進進入穩定階段段。一般觀測測工程，若沉沉降速度小于于0.01～0.04mmm/d，可認為已已經進入穩定定階段，具體體取值宜根據據各地區地基基土的壓縮性性確定。3）沉降觀測實例1.概況某住宅樓為三層結結構，施工期期間需對該樓樓進行六次沉沉降觀測，布布設沉降觀測測點共6個，具體點點位布置見下下圖：圖2-6某住宅樓沉沉降觀測點布布置施示意圖圖2.檢測儀器：DDS1精密水準儀儀；2m精密銦鋼水準尺（2根）。3.現場觀測此次沉降觀測采用用兩次儀器高高法進行觀測測；現場觀測測時，整個觀觀測過程為一一閉合水準路路線；受現場場條件限制時時，可使用適適當的轉點進進行觀測。4.原始記錄整理每次觀測結束后，應應及時計算出出每次觀測后后各個測點的的相對高程，同同時計算出各各個測點的本本次沉降量和和累計沉降量量。計算如下下：本次沉降＝本次高高程—上次高程累計沉降＝本次高高程—首次高程六次沉降觀測匯總總結果見表2-4表2-4沉降觀觀測數據表觀測點第1次第2次第3次第4次第5次第6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本次累計本次累計本次累計本次累計本次累計本次累計10.000.002.082.082.034.111.655.760.836.590.356.9420.000.001.571.570.514.081.475.550.696.240.226.4630.000.001.831.832.554.381.615.990.636.620.206.8240.000.001.361.362.764.122.126.240.756.990.317.3050.000.001.511.512.153.661.905.560.586.140.276.4160.000.001.701.701.913.611.825.430.606.030.166.195.觀測結果總結（1）沉降量－時間曲曲線圖（s-t）取1＃測點、2＃測點點、4＃測點、6＃測點為例例，沉降量－－時間曲線圖圖如下所示：：圖2-7沉降量－時時間曲線圖（2）沉降速率－時間間曲線圖（v-t）取1＃測點、2＃測點點、4＃測點、6＃測點為例例，沉降速率率－時間曲線線圖如下所示示：圖2-8沉降速率率－時間曲線線圖從沉降觀測成果中中可得，自22004年03月01日～2004年05月16日，該樓的平平均沉降量為為6.69mmm，最大沉沉降量為4＃測點7.330mm，最最小沉降量為為6＃測點6.119mm。最最近一次平均均沉降速率為為0.01668mm/d，其中最近近一次最大沉沉降速率為1＃測點，最最大值為0..0233mmm/d。4）沉降觀測中常遇遇到的問題及及其處理(1)曲線在首首次觀測后即即發生回升現現象在第二次次觀測時即發發現曲線上升升，至第三次次后，曲線又又逐漸下降。發發生此種現象象，一般都是是由于首次觀觀測成果存在在較大誤差所所引起的。此此時，如周期期較短，可將將第一次觀測測成果作廢，而而采用第二次次觀測成果作作為首測成果果。因此，為為避免發生此此類現象，編編者建議首次次觀測應適當當提高測量精精度，認真施施測，或進行行兩次觀測，以以資比較，確確保首次觀測測成果可靠。(2)曲線在中中間某點突然然回升發生此種現象的原原因，多半是是因為水準基基點或沉降觀觀測點被碰所所致，如水準準基點被壓低低，或沉降觀觀測點被撬高高，此時，應應仔細檢查水水準基點和沉沉降觀測點的的外形有無損損傷。如果眾眾多沉降觀測測點出現此種種現象，則水水準基點被壓壓低的可能性性很大，此時時可改用其它它水準點作為為水準基點來來繼續觀測，并并再埋設新水水準點，以保保證水準點個個數不少于三三個；如果只只有一個沉降降觀測點出現現此種現象，則則多半是該點點被撬高（如如果采用隱蔽蔽式沉降觀測測點，則不會會發生此現象象），如觀測測點被撬后已已活動，則需需另行埋設新新點，若點位位尚牢固，則則可繼續使用用，對于該點點的沉降量計計算，則應進進行合理處理理。(3)曲線自某某點起漸漸回回升產生此種現象一般般是由于水準準基點下沉所所致。此時，應應根據水準點點之間的高差差來判斷出最最穩定的水準準點，以此作作為新水準基基點，將原來來下沉的水準準基點廢除。另另外，埋在裙裙樓上的沉降降觀測點，由由于受主樓的的影響，有可可能會出現屬屬于正常的漸漸漸回升現象象。(4)曲線的波波浪起伏現象象曲線在后后期呈現微小小波浪起伏現現象，其原因因一般是測量誤誤差所造成的的。曲線在前前期波浪起伏伏所以不突出出，是因下沉沉量大于測量量誤差之故；；但到后期，由由于建筑物下下沉極微或已已接近穩定，因因此在曲線上上就出現測量量誤差比較突突出的現象。此此時，可將波波浪曲線改成成為水平線。后后期測量宜提提高測量精度度等級，并適適當地延長觀觀測的間隔時時間。3.傾斜觀測3.1傾斜觀觀測概述1）產生傾斜的原因建筑物產生傾斜的的原因主要有有：地基承載載力不均勻；；建筑物體型型復雜(有部分高重重、部分低輕輕)，形成不同同荷載；施工工未達到設計計要求，承載載力不夠；受受外力作用結結果，例如風風荷、地下水水抽取、地震震等。一般用水準儀儀、經緯儀或或其它專用儀儀器來測量建建筑物的傾斜斜度。2）傾斜觀測的內容容建筑物主體傾斜觀觀測，應測定定建筑物頂部部相對于底部部或各層間上上層相對于下下層的水平位位移與高差，分分別計算整體體或分層的傾傾斜面度、傾傾斜方向以及及傾斜速度。對具有剛性建筑物物的整體傾斜斜，亦可通過過測量頂面或或基礎的相對對沉降間接測測定。3）傾斜觀測點的布布設（1）主體傾斜觀測點點位的布置①觀測點應沿對應測測站點的某主主體豎直線，對對整體傾斜按按頂部、底部部，對分層傾傾斜按分層部部位、底部上上下對應布設設；②當從建筑物外部觀觀測時，測站站點或工作基基點的點位應應選在與照準準目標中心連連線呈接近正正交或呈等分分角的方向線線上，距照準準目標1.55～2.0倍目標標高度的固定定位置處；當當利用建筑物物內豎向通道道觀測時，可可將通道底部部中心點作為為測站點；③按縱橫軸線或前方方交會布設的的測站點，每每點應選設11～2個定向點；；基線端點的的選設應顧及及其測距或丈丈量的要求。（2）主體傾斜觀測點點位的標志設設置①建筑物頂部和墻體體上的觀測點點標志，可采采用埋入式照照準標志型式式；有特殊要要求時，應專專門設計；②不便埋設標志的塔塔形、圓形建建筑物以及豎豎直構件，可可以照準視線線所切同高邊邊緣認定的位位置或用高度度角控制的位位置作為觀測測點位；③位于地面的測站點點和定向點，可可根據不同的的觀測要求，采采用帶有強制制對中設備的的觀測墩或混混凝土標石；；④對于一次性傾斜觀觀測項目，觀觀測點標志可可采用標記形形式或直接利利用符合位置置與照準要求求的建筑物特特征部位；測測站點可采用用小標石或臨臨時性標志。4）精度要求（1）如果是通過測量量建筑物頂點點相對于底點點的水平位移移來確定建筑筑物的主體傾傾斜，則可根根據給定的傾傾斜量容許值值，結合表8-3，確定最終終位移量觀測測中誤差；再再根據公式（10-1）或公式（10-2）估算單位位權中誤差；；最后根據表表8-1的規定選擇擇位移測量的的精度等級。（2）如果是通過測量量建筑物基礎礎相對沉降來來測量建筑物物的傾斜，則則先根據表11-2，確定最終終沉降量觀測測中誤差；再再根據公式（2-1）或公式（2-2）估算單位權中誤差；最后根據表1-1的規定選擇高程測量的精度等級。5）觀測方法與觀測測要求1.主體傾斜斜觀測的方法法：測定建筑物傾斜的的方法有兩類類：一、直接接測定法；二二、間接推定法（通過過測量建筑物物基礎相對沉沉降的方法來來確定建筑物物的傾斜）。（1）直接測定法=1\*GB3①投影法。觀測時，應應在底部觀測測點位置安置置量測設施（如如水平讀數尺尺等）。在每每測站安置經經緯儀投影時時，應按正倒倒鏡法以所測測每對上下觀觀測點標志間間的水平位移移分量，按矢矢量相加法求求得水平位移移值（傾斜量量）和位移方方向（傾斜方方向）。對需要觀測的建筑筑物，通常對對建筑物的四四個陽角進行行傾斜觀測，綜綜合分析整棟棟建筑物的傾傾斜情況。經緯儀的位置如圖圖3-1所示，其中中要求經緯儀儀應設置在離離建筑物較遠遠的地方（距距離最好大于于1.5倍建筑物的的高度），以以減少儀器縱縱軸不垂直的的影響。觀測時瞄準墻頂一一點M，向下投影影得到一點N，投影時經經緯儀在固定定測站很好地地對中嚴格整整平，用盤左左、盤右兩個個度盤位置向向下投影，分分別量取水平平距離，取其其平均值即為為NN1間的水平距距離a，如圖3-2所示。圖3-1建筑物物傾斜觀測（圖中實線為原建建筑物，虛線為傾斜后建筑筑物）圖3-2測量方法另外，以M點為基基準，采用經經緯儀測出角角度，H和H1也可以用鋼尺尺直接量取，或或用手持式激激光測距儀測測定。根據垂直角可按下下式算出高度度α：則建筑物的傾斜度度為：建筑物該陽角的傾傾斜量β為：最后，綜合分析四四個陽角的傾傾斜量，即可可描述整棟建建筑物的傾斜斜情況。=2\*GB3②測水平角法。對塔塔形、圓形建建筑物或構件件，每測站的的觀測，應以以定向點作為為零方向，以以所測各觀測測點的方向值值和至底部中中心的距離，計計算頂部中心心相對底部中中心的水平位位移分量。以煙囪為例，為精精確測定中心心傾斜進而確確定其整體傾傾斜情況，可可在離煙囪高高1.5～2倍遠、且能能觀測到煙囪囪勒角部分處處、互相垂直直的兩個方向向上選定兩個個測站，并做做好標志。在在煙囪上標出出作為觀測用用的標志點1、2、3、4（或觀測特特征點），再再選定一個遠遠方的不動點點為零方向。如如圖3-3所示。圖3-3測水平平角法測定傾傾斜測站A以M為零方向，依次測測出各標志點點的方向值，并并計算上部中中心的方向a＝（a1+a2）/2和煙囪勒角部分分中心的方向向b＝（a1+a4）/2。再通過過測量測站A點到煙囪中中心的水平距距離L1，即可計算算出傾斜分量量a1＝L1（b—a）。如圖3-4所示。圖3-4煙囪傾傾斜幾何尺寸寸示意圖然后移站到測站BB，以N為零方向，依依次觀測各標標志點的方向向值，計算另另一個方向煙煙囪上部中心心的方向a′＝（a6+a7）/2和煙囪勒角角部分中心的的方向b′＝（a5+a8）/2。再通過測測量測站B點到煙囪中中心的水平距距離L2，計算出傾傾斜分量a2＝L2（a′—b′）。如圖3-4所示。用矢矢量相加的方方法，可求得得煙囪上部相相對于勒角部部分的傾斜值值和傾斜方向向。進而計算算出煙囪的傾傾斜度。對于于煙囪等高聳聳構筑物，往往往在測定其其傾斜的同時時，在其下部部還均勻布設設不少于4點的沉降觀觀測點，觀測測其沉降情況況，同傾斜情情況一起進行行研究分析。③前方交會法。所選選基線應與觀觀測點組成最最佳構形，交交會角宜在60°～120°之間。水平平位移計算，可可采用直接由由兩周期觀測測方向值之差差解算坐標變變化量的方向向差交會法，亦亦可采用按每每周期計算觀觀測點坐標值值，再以坐標標差計算水平平位移的方法法。④吊垂球法。應在頂頂部或需要的的高度處觀測測點位置上，直直接或支出一一點懸掛適當當重量的垂球球，在垂線下下的底部固定定讀數設備（如如毫米格網讀讀數板），直直接讀取或量量出上部觀測測點相對底部部觀測點的水水平位移量和和位移方向。⑤激光鉛直儀觀測法法。應在頂部部適當位置安安置接收靶，在在其垂線下的的地面或地板板上安置激光光鉛直儀或激激光經緯儀，按按一定周期觀觀測，在接收收靶上直接讀讀取或量出頂頂部點的水平平位移量和位位移方向。作作業中儀器應應嚴格置平、對對中。⑥激光位移計自動測測計法。位移移計宜安置在在建筑物底層層或地下室地地板上，接收收裝置可設在在頂層或需要要觀測的樓層層，激光通道道可利用樓梯梯間梯井，測測試室宜選在在靠近頂部的的樓層內。當當位移計發射射激光時，從從測試室的光光波示波器上上可直接獲取取位移圖像及及有關參數，并并自動記錄成成果。⑦正錘線法。錘線宜宜選用直徑06～1.2mm的不不銹鋼絲，上上端可錨固在在通道頂部或或需要高度處處所設的支點點上。穩定重重錘的油箱中中應裝有粘性性小、不冰凍凍的液體。觀觀測時，由底底部觀測墩上上安置的量測測設備（如坐坐標儀、光學學垂線儀、電電感式垂線儀儀），按一定定周期測出各各測點的水平平位移量。⑧攝影測量法。當建建筑物立面上上觀測點數量量較多或傾斜斜變形比較明明顯時，也可可采用近景攝攝影測量法。（2）間接推定法按相對沉降間接確確定建筑物整整體傾斜時，所測建筑物應具有足夠的整體結構剛度。可選用下列方法：=1\*GB3①傾斜儀測計法。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）應具有連續讀數、自動記錄和數字傳輸的功能。監測建筑物上部層面傾斜時，儀器可安置在建筑物基礎面上，以所測樓層或基礎面的水平角變化值反映和分析建筑物傾斜的變化程度；=2\*GB3②測定基礎沉降量法。可在基礎上選設觀測點，采用水準測量方法，以所測各周期的基礎沉降差換算求得建筑物整體傾斜度及傾斜方向。6）觀測周期（1）主體傾斜觀測的周周期，可視傾傾斜速度每11～3個月觀測一一次。如遇基基礎附近因大大量堆載或卸卸載、場地降降雨長期積水水等而導致傾傾斜速度加快快時，應及時時增加觀測次次數。（2）施工期間的觀測周周期，應隨施施工進度及時時進行。一般般建筑，可在在基礎完工后后或地下室砌砌完后開始觀觀測，大型、高高層建筑，可可在基礎墊層層或基礎底部部完成后開始始觀測。觀測測次數與間隔隔時間應視地地基與加荷情情況而定。民民用建筑可每每加高1～5層觀測一次次；工業建筑可可按不同施工工階段（如回回填基坑、安安裝柱子荷屋屋架、砌筑墻墻體、設備安安裝等）分別別進行觀測。如如建筑物均勻勻增高，應至至少在增加荷荷載25％、50％、75％和100％時各測一一次。施工過過程中如暫時時停工，在停停工時及重新新開工時應各各觀測一次。停停工期間，可可每隔2～3個月觀測一一次。7）提交成果（1）傾斜觀測點位布布置圖；（2）觀測成果表、成成果圖；（3）主體傾斜曲線圖圖；（4）觀測成果分析資資料。圖3-5基礎傾斜觀測3.2水準圖3-5基礎傾斜觀測建筑物的傾斜觀測測可采用精密密水準測量的的方法，如圖圖3-5，定期測出出基礎兩端點點的不均勻沉沉降量（差異異沉降量）ΔΔh，再根據兩兩點間的距離離L，即可算出出基礎的傾斜斜度：（弧度）（度）（3-1）如果知道建筑物的的高度H，則可推算算出建筑物頂頂部的傾斜位位移值Δ：（3-2）【例3-1】某混凝土土重力壩在基基礎廊道上布布置了兩個沉沉降觀測點C205、C206，兩點相距距20.6mm，現采用精精密水準儀按按國家二等水水準測量要求求施測，兩期期觀測高程成成果見表3-1，試計算在在這一段時間間內該大壩壩壩體產生的傾傾斜角。表3-1沉降觀觀測點高程成成果表點號C205C206第一期高程觀測值值15.8728mm15.8761mm第二期高程觀測值值15.8713mm15.8758mm解：經計算，在這這一段時間內內，C205點的沉降量量為1.5mmm，C206點的沉降量量為0.3mmm，兩點的差差異沉降量為為Δh＝1.2mmm，已知L＝20.6mm，代入公式式（3-1）得：＝123.3經緯儀觀觀測利用經緯儀測量出出建筑物頂部部的傾斜位移移值Δ，再根據（3-2）式可計算算出建筑物的的傾斜度：（弧度）（度）（3-3）1）角度前方交會法對于建筑物頂部的的傾斜位移值值Δ，可用角度度前方交會法法測量，如圖圖3-2，在煙囪附附近布設基線線AB，分別安置置經緯儀于A、B兩點，測定定頂部P兩側切線與與基線的夾角角，取其平均圖3-2前方交會法法觀測傾斜圖圖3-3經緯儀投點法觀測傾斜斜值，即可得圖中之之1、β1，利用前方方交會公式（10－4）可計算出P的坐標，同法可得P點的坐標，則P與P兩點間的平距可由坐標反算公式求得，實際上即為傾斜位移值Δ。2）經緯儀投點法利用經緯儀在兩個個互相垂直的的方向上進行行交會投點，將將建筑物向外外傾斜的一個個上部角點投投影至平地，直接量取其與下部角點的傾斜位移值分量、，則傾斜位移值，如圖3-3所示。3）懸掛垂球法此法是測量建筑物物上部傾斜的的最簡單方法法，適合于內內部有垂直通通道的建筑物物。從上部掛掛下垂球，根根據上、下應應在同一位置置上的點，直直接測定傾斜斜位移值Δ。再根據公公式（3-3）計算傾斜斜度。4）激光鉛直儀觀測測法在頂部適當位置安安置接收靶，在在其垂線下的的地面或地板板上安置激光光鉛直儀或激激光經緯儀，按按一定周期觀觀測，在接收收靶上直接讀讀取或量出頂頂部的水平位位移量和位移移方向，再根根據公式（3-3）計算傾斜斜度。作業中，儀儀器應嚴格置置平、對中。3.4氣泡傾斜斜儀觀測氣泡傾斜儀由一個個高靈敏度的的氣泡水準管管e（見圖3-4）和一套精精密的測微器器組成。測微微器中包括測測微桿g，讀數盤h和指標k。氣泡水準準管e固定在支架a上，a可繞c點轉動，a下裝一彈簧簧片d，在底板b下有置放裝裝置m。將傾斜儀儀安置在需要要的位置上以以后，轉動讀讀數盤，使測測微桿向上或或向下移動，直直至水準管氣氣泡居中為止止。此時，在在讀數盤上讀讀數，即可得得出該處的傾傾斜度。我國制造的氣泡傾傾斜儀，靈敏敏度為2，總的觀測測范圍為1。氣泡傾斜斜儀適用于觀觀測較大的傾傾斜角或量測測局部區域的的變形，例如如測定設備基基礎和平臺的的傾斜。圖3-4氣氣泡傾斜儀為了實現傾斜觀測測的自動化，可可采用電子水水準器，它是是在普通的玻玻璃管水準器器（內裝酒精精和乙醚的混混合液，并留留有空氣氣泡泡）的上、下下面裝上三個個電極形成差差動電容器的的一種裝置。這這種電子水準準器可固定地地安置在建筑筑物（如大壩壩、橋梁）或或設備的適當當位置上，能能自動地進行行傾斜觀測，因因而特別適用用于作動態觀觀測。當測量量范圍在200以內時時，測定傾斜斜值的中誤差差在0.2以下。3.5觀測結果果與結果判定定1.觀測結果傾斜觀測工作結束束后，應提交交下列成果：：傾斜觀測點點位布置圖、觀測數據表、成果圖、主體傾斜曲線圖、觀測結果分析資料。2.結果判定建筑物主體傾斜觀觀測結果須小小于傾斜容許許值。建筑物物主體傾斜的的容許值見表表3-2。表3-2建筑物物主體傾斜的的容許值多層和高層建筑的的整體傾斜高聳結構基礎的傾傾斜建筑物高度傾斜允許值建筑物高度傾斜允許值Hg≤2240.004Hg≤2200.00824＜Hg≤600.00320＜Hg≤500.00660＜Hg≤1000.002550＜Hg≤1000.005100＜Hg0.002100＜Hg≤11500.004150＜Hg≤22000.003200＜Hg≤22500.002檢測依據《建筑物變形測量量規范》JGJJ/T8-997《建筑地基基礎設設計規范》GB550007--2002儀器設備及環境經緯儀、激光鉛直直儀激光位移移計、傾斜儀儀（如水管式式傾斜儀、水水平擺傾斜儀儀、氣泡傾斜斜儀或電子傾傾斜儀）。傾斜觀測應該避開開強日照和風風荷載影響大大的時間段。3.6傾斜觀測測實例1.概況某六層住宅樓，對對該住宅樓的的東、南、西西、北四個樓樓角位置進行行了傾斜觀測測。2.檢測儀器采用拓普康GPTT-60022LP全站儀3.測量結果（1）傾斜測量成果說說明：①所有點位的的偏移量均為為該樓最上面面點相對于最最下面點（勒勒腳處）沿南南北向或東西西向的偏移量量。②該樓樓角編編號及樓角高高度見下圖所所示。圖3-5住宅樓樓樓角編號及及樓角高度（2）傾斜測量成果表3-3傾斜量量成果表點號傾斜方向偏移方向偏移量（mm）傾斜率（‰）1＃南北向南9.40.5東西向東6.40.42#南北向南11.20.6東西向西3.20.23#南北向南6.40.3東西向西15.60.84#南北向北7.60.4東西向西17.91.04水平位移觀測4.1水平位移移觀測概述1）水平位移觀測的的內容建筑物水平位移觀觀測包括位于于特殊性土地地區的建筑物物地基基礎水水平位移觀測測、受高層建建筑基礎施工工影響的建筑筑物及工程設設施水平位移移觀測以及擋擋土墻、大面面積堆載等工工程中所需的的地基土深層層側向位移觀觀測等，應測測定在規定平平面位置上隨隨時間變化的的位移量和位位移速度。2）觀測點的布設（1）水平位移觀測點點位的選設觀測點的位置，對對建筑物應選選在墻角、柱柱基及裂縫兩兩邊等處；地地下管線應選選在端點、轉轉角點及必要要的中間部位位；護坡工程程應按待測坡坡面成排布點點；測定深層層側向位移的的點位與數量量，應按工程程需要確定。控控制點的點位位應根據觀測測點的分布情情況來確定。（2）水平位移觀測點點的標志和標標石設置建筑物上的觀測點點，可采用墻墻上或基礎標標志；土體上上的觀測點，可可采用混凝土土標志；地下下管線的觀測測點，應采用用窨井式標志志。各種標志志的型式及埋埋設，應根據據點位條件和和觀測要求設設計確定。控制點的標石、標標志，應按《建建筑變形測量量規程》中的的規定采用。對對于如膨脹土土等特殊性土土地區的固定定基點，亦可可采用深埋鉆鉆孔樁標石，但但須用套管樁樁與周圍土體體隔開。3）精度要求（1）先根據表1-33，確定最終終位移量觀測測中誤差；（2）再以最終位移量量觀測中誤差差估算單位權權中誤差，估估算公式為：：（4-1）（4-2）式中ms為位移分量量s的觀測中誤誤差（mm）；m△s為位移分量量差△s的觀測中誤誤差（mm）；QX為網中最弱弱觀測點坐標標的權倒數；；Q△X為網中待求求觀測點間坐坐標差△X的權倒數。（3）求出觀測值測站站高差中誤差差后，根據表表1-1的規定選擇擇位移測量的的精度等級。4）觀測措施（1）儀器：盡可能采采用先進的精精密儀器。（2）采用強制對中：設設置強制對中中固定觀測墩墩（見圖4-1），使儀器器強制對中，即即對中誤差為為零。目前一一般采用鋼筋筋混凝土結構構的觀測墩。觀觀測墩各部分分有關尺寸可可參考圖4-1，觀測墩底底座部分要求求直接澆筑在在基巖上，以以確保其穩定定性。并在觀觀測墩頂面常常埋設固定的的強制對中裝裝置，該裝置置能使儀器及及覘牌的偏心心誤差小于0.1mm。圖4-1觀測墩墩滿足這一精度要求求的強制對中中裝置式樣很很多，有采用用圓錐、圓球球插入式的，有有采用埋設中中心螺桿的，也也有采用置中中圓盤的（見見圖4-2）。置中圓圓盤的優點是是適用于多種種儀器，對儀儀器沒有損傷傷，但加工精精度要求較高高。（3）照準覘牌：目標標點應設置成成（平面形狀狀的）覘牌，覘牌圖案應自自行設計。視視準線法的主主要誤差來源源是照準誤差差，研究覘牌牌形狀、尺寸寸及顏色對于于提高視準線線法的觀測精精度具有重要要意義。圖4-2強制對中中裝置一般地說，覘牌設設計應考慮以以下五個方面面。①反差大：用不同顏顏色的覘牌所所進行的試驗驗表明，以白白色作底色，以以黑色作圖案案的覘牌效果果最好。白色色與紅色配合合，雖然能獲獲得較好的反反差，但是它它相對于前者者而言容易使使觀測者產生生疲勞。②沒有相位差：采用用平面覘牌可可以消除相位位差，在視準準線法觀測中中一般采用平平面覘牌。③圖案應對稱。④應有適當的參考面面積：為了精精確照準，應應使十字絲兩兩邊有足夠的的比較面積，圖案間隔應根據觀測點與目標點之間的距離來確定。同心圓環圖案對精確照準是不利的。⑤便于安置：所設計計的覘牌希望望能隨意安置置，即當覘牌牌有一定傾斜斜時仍能保證證精確照準。圖4-3為一個覘牌設計圖圖案；觀測時時，覘牌也應該強強制對中。圖4-3照準覘覘牌5）觀測方法水平位移觀測的主主要方法有：：前方交會法法、精密導線線測量法、基基準線法等，而而基準線法又又包括：視準準線法（測小小角法和活動動覘牌法）、激激光準直法、引引張線法等。水平位移的觀測方法可根據需要與現場條件選用，見表10-1。表4-1水平位移移觀測方法的的選用序號具體情況或要求方法選用1測量地面觀測點在在特定方向的的位移基準線法（包括視視準線法、激激光準直法、引引張線法等）2測量觀測點任意方方向位移可視觀測點的分布布情況，采用用前方交會法法或方向差交交會法、精密密導線測量法法或近景攝影影測量等方法法3對于觀測內容較多多的大測區或或觀測點遠離離穩定地區的的測區宜采用三角、三邊邊、邊角測量量與基準線法法相結合的綜綜合測量方法法4測量土體內部側向向位移可采用測斜儀觀測測方法6）觀測周期水平位移觀測的周周期，對于不不良地基土地地區的觀測，可可與一并進行行的沉降觀測測協調考慮確確定；對于受受基礎施工影影響的位移觀觀測，應按施施工進度的需需要確定，可可逐日或隔數數日觀測一次次，直至施工工結束；對于于土體內部側側向位移觀測測，應視變形形情況和工程程進展而定。7）提交成果（1）水平位移觀測點點位布置圖；；（2）觀測成果表；（3）水平位移曲線圖圖；（4）地基土深層側向向位移圖（視視需要提交）；；（5）當基礎的水平位位移與沉降同同時觀測時，可可選擇典型剖剖面，繪制兩兩者的關系曲曲線；（6）觀測成果分析資資料。4.2平面控制測測量1）平面控制的網點點布設要求（1）對于建筑物地基基基礎及場地地的位移觀測測，宜按兩個個層次布設，即即由控制點組組成控制網、由由觀測點及所所聯測的控制制點組成擴展展網；對于單單個建筑物上上部或構件的的位移觀測，可可將控制點連連同觀測點按按單一層次布布設。（2）控制網可采用測測角網、測邊邊網、邊角網網或導線網或或GPS網，擴展網和單單一層次布網網可采用測角角交會、測邊邊交會、邊角角交會、基準準線或附合導導線等形式。各各種布網均應應考慮網形強強度，長短邊邊不宜懸殊過過大。（3）基準點（包括控控制網的基線線端點、單獨獨設置的基準準點）、工作作基點（包括括控制網中的的工作基點、基基準線端點、導導線端點、交交會法的測站站點等）以及及聯系點、檢檢核點和定向向點，應根據據不同布網方方式與構形，按按《建筑變形形測量規程》中中的有關規定定進行選設。每每一測區的基基準點不應少少于2個，每一測測區的工作基基點亦不應少少于2個。（4）對特級、一級、二二級及有需要要的三級位移移觀測的控制制點，應建造造觀測墩或埋埋設專門觀測測標石，并應應根據使用儀儀器和照準標標志的類型，顧顧及觀測精度度要求，配備備強制對中裝裝置。強制對對中裝置的對對中誤差最大大不應超過00.1mm。（5）照準標志應具有有明顯的幾何何中心或軸線線，并應符合合圖像反差大大、圖案對稱稱、相位差小小和本身不變變形等要求。根根據點位不同同情況可選用用重力平衡球球式標、旋入入式桿狀標、直直插式覘牌、屋屋頂標和墻上上標等型式的的標志。（6）對用作基準點的的深埋式標志志、兼作高程程控制的標石石和標志以及及特殊土地區區或有特殊要要求的標石、標標志及其埋設設應另行設計計。2）平面控制測量精精度等級的確確定先根據表1-3，確確定最終位移移量觀測中誤誤差；再根據據公式（4-1）或公式（44-2）估算單位位權中誤差；；最后根據與與表8-1的規定選擇擇位移測量的的精度等級。3）平面控制網的技技術要求測角控制網的技術術要求見表44-2，測邊控制制網技