项目简介

• 采用水准仪，以一个具体的建筑物的沉降观测为工作任务，使学生掌握掌握建筑物沉降观测的方案确定、组织与实施、数据处理等的能力，使学生了解建筑物倾斜观测的内容。

一、建筑物变形观测概述

建筑物在工程建设中

建筑物在使用过程中

建筑物沉降建筑物位移建筑物挠曲建筑物倾斜

建筑物裂缝

勘察 设计 施工 使用 失误

建筑物特点

工程地质复杂

外界环境变化

建筑物高大 建筑物荷载大

建筑物体形复杂

建筑物荷载不均匀沙质土 淤泥

冻土

地下水位变化

大气温度变化

外界风力变化 地震破坏

其它外力

意大利比莎斜塔 资料介绍：

八层，高 55m ， 1~6 层为大理石砌， 7~8为青砖石砌，内径 7.65m ，呈圆环形。 1173 年— 1371 年竣工，经过 198 年建到四层倾斜，停工 94 年。复建到第七层又停工 83 年，再建时第八层明显有转折。经测量： 塔北侧沉降为量为 90cm ， 塔南侧沉降为量为 270cm ，向南倾 5.5°

塔顶离开竖向中心线为 5m, 倾斜值为0.093

原因： 1. 地基粉砂土，施工不慎，粉砂外挤，偏 心荷载南侧压力大，造成倾斜。 2. 塔基地压力大，超过地基承受力，下沉。 3. 比萨平原深层抽水，使水位下降相当于大

面积加载。

变形观测特点

1. 测量精度高：一般位置精度为 1mm ，相对精度 1ppm 。

2. 重复观测：测量时间跨度大，观测时间和重复周期取决于观测目的、变形量量大小和速度。

3. 严密数据处理方法：数据量大，变形量小，变形原因复杂。

4. 变形资料提供快和准确。

变形观测内容

一、内部监测： 内部应力、应变监测 动力特性监测

加速度监测二、外部监测： 沉降监测

位移监测 倾斜监测 裂缝监测挠度监测

外部变形观测基本方法

常规大地测量方法：水准测量 三角高程测量 三角（边）测量，交会测量 导线测量 全站仪自动跟踪测量

建筑物的变形包括三个方面：沉降、水平位移和倾斜。由于建筑物的重量，使地基受荷载而扰动，引起建筑物沉降；由于横向力作用于建筑物地基，使建筑物产生水平位移；建筑物在平面上不均匀沉降，使建筑物产生倾斜。此外，由于沉降与水平位移的共同作用达到一定程度，使建筑物产生裂缝，直至倒塌。 变形观测就是用测量的手段，观测建筑物沉降、水平位移和倾斜的变化量，并通过一定时间段的变化量，确定建筑物的变形趋势，以利采取相应措施。

建筑物变形观测

对一个实际工程，变形测量的精度等级按以下原则确定：

（ 1 ）绝对沉降（如沉降量、平均沉降量等）的观测中误差，对于特高精度要求的工程可按地基条件，结合经验与分析具体确定；对于其他精度要求的工程，可按低、中、高压缩性地基土的类别，分别选 ±0.5mm 、 ±1.0mm 、 ±2.5mm 。 （ 2 ） 相对沉降（如沉降差、基础倾斜、局部倾斜等）、局部地基沉降（如基坑回弹、地基土分层沉降等）以及膨胀土地基变形等的观测中误差，均不应超过其变形允许值的 1/20 。 （ 3 ）建筑物整体性变形 ( 如工程设施的整体垂直挠曲等 ) 的观测中误差，不应超过允许垂直偏差的 1/10 。 （ 4 ）结构段变形（如平置构件挠度等）的观测中误差，不应超过变形允许值的 1/6 。 （ 5 ）对于科研项目变形量的观测中误差，可视所需提高观测精度的程度，将上列各项观测中误差乘以 1/5—1/2 系数后采用。

二、沉降观测

二、沉降观测1 、高程基准点和沉降观测点的设置

◆ 点位稳固，在沉降变形区以外； ◆ 不宜过远，通常一站能引测到观测点； ◆ 每个工地设置 23 个，以便检核； ◆ 一般需要与国家水准点联测，获得绝对高程； ◆ 冻土地区应埋深至冻土线以下 0.5米处。

基准点

◆沉降点埋设图：◆沉降点分布示意图：

沉降观测点的布置 ●一定密度、均匀分布在待观 测建筑物外围，能反映建筑 物整体沉降情形的位置。

◆ 观测时间按工程进展具体确定。 ◆ 观测精度须使用 DS1级精密水准仪及铟钢 带精密水准尺，沉降数据报至 1mm0.1mm 。 ◆控制视线长度，一般不超过 50m 。 ◆ 测站位置相对固定，以尽量减少仪器 i角 的影响。

2 、沉降观测的时间、方法和精度要求

《中华人民共和国行业标准 · 建筑变形测量规程 JGJ/T 8-

97 》规定：建筑物使用阶段的观测次数，应视地基土类型和沉降速度大小而定。除有特殊要求者外，一般情况下，可在第一年观测 3 ～ 4 次，第二年观测 2~3 次，第三年后每年1 次，直至稳定为止。观测期限一般不少于如下规定：砂土地基 2 年，膨胀土地基 3 年，粘土地基 5 年，软土地基 10

年。沉降是否进入稳定阶段，应由沉降量与时间关系曲线判定。一般观测工程，若沉降速度小于 0.01~0.04mm ／ d ，可认为已进入稳定阶段，具体取值宜根据各地区地基土的压缩性确定。

沉降观测

观测的周期和观测量时间

（ 1 ）建筑物施工阶段的观测，应随施工进度及时进行。一般建筑，可在基础完工后或地下室施工完成后开始观测。大型、高层建筑，可在基础垫层或基础底部完成后开始观测。观测次数与间隔时间应视地基与加荷情况而定。民用建筑可每加高 1~5 层观测一次：工业建筑可按不同施工阶段 ( 如回填基坑、安装柱子和屋架、砌筑墙体、设备安装等 ) 分别进行观测。如建筑物均匀增高，应至少在增加荷载的 25 ％、 50 ％、 75 ％和 100 ％时各测一次。施工过程中如暂时停工，在停工时及重新开工时应各观测一次。停工期间，可每隔 2 ～ 3 个月观测一次。

（ 2 ）在观测过程中，如有基础附近地面荷载突然增减、基础四周大量积水、长时间连续降雨等情况，均应及时增加观测次数。当建筑物突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时，应立即进行逐日甚至一天数次的连续观测。

沉降观测成果内容 ◆ 基准点与沉降点的点位分布图； ◆ 沉降观测日报表 (当次观测结果 )； ◆ 沉降观测汇总表； ◆ 沉降曲线图； ◆ 沉降观测总结报告 (一个阶段观测全部结束 )。

沉降观测成果整理◆ 每次观测成果精度应符合要求。◆ 每次观测成果须及时上报 (上报“本次沉降”与“累 计沉降”数据 )，当沉降变化异常时，工程施工及时 采取措施。

3 、沉降观测的成果整理

1 、基础倾斜观测

L

B1

B2

hi

倾斜度 i=——hL

（一）倾斜观测（一）倾斜观测三、其他变形测量

2 、上部倾斜观测 ●通常采用直接观测法： ◆挂垂球法 ◆经纬仪 ( 全站仪 ) 垂直投影法。

◆ 由于高度角较大，投影读数以盘左、盘右取平均；◆ 观测位置过近时，可加装直角目镜，以利观测高处。◆ 加测水平距离，可根据垂直角计算出观测高度 H。

H倾斜度 i=—H

D

H H=Dtan

1 、基准点上观测法 测定观测点的 角度变化，计 算位移量：

=D— ″

◆瞄准测点的视线方向必须与测点的位移方向基本　垂直。◆精度要求较高时，可在 A 点建立观测墩，以消除对 　中误差。

（二）位移观测（二）位移观测

D

A

B

位移前

位移后

三、其他变形测量

2 、位移点上观测法 以位移点M为测站，观测对基准点 A 、 B 的水平角 变化 =- ，从而计算位移量：

M

M

ABD1D2

◆位移点 M 与基准点 A 、 B 位于基本一直线上，且 M 点 位移方向垂直于 A 、 B 直线。

"

"

21

21

DD

DD

'

• 梁、板、屋架挠度测量– 拉铁丝法– 水准仪测量：将标杆分别垂直立于梁、板等构件两端和跨中，通过水准仪测出同一水准高度时标杆上的读数，

挠度f1 f0

f2

1 20 ,

2

f ff f

至少测 3 次，求平均值

屋架的倾斜变位测量

倾斜值

三、其他变形测量