建筑物沉降与变形观测施工技术.docx

4-6建筑物沉降与变形观测4-6-1沉降观测水准点的测设4-6-1-1水准点的布设建筑物的沉降观测是根据建筑物附近的水准点进行的，所以这些水准点必须坚固桎定。为了对水准点进行相互校核，防止其本身产生变化，水准点的数目应尽量不少于3个，以组成水准°对水准点要定期进行高程检测,以保证沉降观测成果的正确性。在布设水准点时应考虑下列因素：1 .水准点应尽量与观测点接近，共距值不应超过100m,以保证观测的精度：2 .水准点应布设在受振区域以外的安全地点，以防止受到振动的膨ft:3 .离开公路、铁路、地下管道和滑坡至少5m避免埋设在低洼易积水处及松软土地带：4 .为防止水准点受到冻胀的影响，水准点的埋设深度至少要在冰冻线下0.5n.在一般情况卜.，可以利用工程施工时使用的水准点，作为沉降观测的水准基点。如果由于施工场地的水准点离建筑物较远或条件不好，为了便于进行沉降观测和提面精度，可在建筑物附近另行埋设水准基点。4-6-1-2水准点的形式与埋设沉降观测水准点的形式与埋设要求，一般与三、四等水准点相同，但也应根据现场的具体条件、沉降观测在时间上的要求等决定。当观测急剧沉降的建筑物和构筑物时，若建造水准点己来不及，可在已有房屋或结构物上设置标志作为水准点，但这些房屋或结构物的沉降必须证明已经达到终止。在山区建设中，建筑物附近常有基岩，可在岩石上凿洞,用水泥砂浆直接将金属标志嵌固于岩层之中，但岩石必须稳固。当场地为砂上或其他不利情况卜.，应建造深埋水准点或专用水准点。4-6-1-3沉降观熏水准点高程的清定沉降观测水准点的高程应根据厂区永久水准基点引测，采用H等水准测员的方法测定。往返测误差不得超过±1.6mm（n为测站数），或±4T如果沉降观测水准点与永久水准基点的距离超过20Oom,则不必引测绝对标高，而采取假设高程。4-6-1-4观测点的布量和要求观测点的位置和数量，应根据基础的构造、荷重以及工程地质和水文地质的情况而定。高层建筑物应沿其周闱每隔1530m设点,房角、纵横墙连接处以及沉降的两旁均应设巴观测点。工业厂庆的观测点可布置在基础、柱子、承重墙及厂房转角处。点的密度视厂房结构、吊车起重量及地基土质情况而定。厂房扩建时，应在连接处两侧布置观测点0大型设备基础及较大动荷载的周围、基础形式改变处及地质条件变化之处，皆容易产生沉降，必须布设适量的观测点。烟囱、水塔、高炉、油皤、炼油塔等圆形构筑物，则应在其基础的对称轴线上布设观测点。总之，观测点应设置在能表示出沉降特征的地点。观测点布身合理，就可以全面地精确地查明沉降情况。这项工作应由设计单位或施工技术部门负责确定。如观测点的布巴不便于测故时，测量人员应与设计人员协商，选择合理的布置方案。所有观测点应以I：100-I：500的比例尺绘出平面图，并加以编号，以便进行观测和记录。对观测点的要求如下：1 .观测点本身应牢固稳定，确保点位安全，能长期保存：2 .观测点的上部必须为突出的半球形状或有明显的突出之处，与柱身或墙身保持一定的足巨离：3 .要保证在点上能垂直置尺和良好的通视条件。4-6-1-5观测点的形式与埋设沉降观测点的形式和设置方法应根据工程性痂和施工条件来确定或设计.1 .民用建筑沉降观测点的型式和埋设股民用建筑沉降观测点，大都设置在外墙勒脚处。观测点埋在境内的部分应大于睨出墙外部分的57倍，以便保持观测点的稳定性。一般常用的几种观测点如下：（1）预制墙式观测点（图4-187），它是由混凝上预制而成，其大小可做成普通粘上砖规格的13倍，中间嵌以角钢，加钢棱角向上，并在一端露出50mm。在砌砖墙勒脚时,将预制块砌入墙内,角钢露出端与墙面夹角为50°60°图4787预制墙式观测点（2）利用直径20mm的钢筋，端弯成90°角，端制成燕尾形埋入墙内（图4488）。图4-188燕尾形观测点（3）用长12Omm的角钢，在端焊期钉头，另一端埋入墙内，并以1：2水泥砂浆填实（图4-189）。图4-189角钢埋设观测点2 .设备基础观测点的型式及埋设i股利用钾钉或钢筋来制作，然后将其埋入混凝土内，其型式如卜.：（1）垫板式用长60mmo直径20mm的御钉,下焊40mm×40mm×5mm的钢板（图4-1.90a）0（2）弯钩式将长约100mm、直径20mm的擦钉一端当成直角（图4-1.90b）.燕尾式将长80100mm、直径20mm的柳!钉，在尾部中间劈开,做成夹角为30°左右的燕尾形（图4-198）。（4）U字式用直径20mm、长约22Omm左右的钢筋弯成+U;形，倒埋在混凝土之中（图4190d）.ffst三（4） （b）（c）（d）图4790设备基础观测点如观测点使用期长，应埋设有保护盖的永久性观测点（图4-1.91.a>.对于般工程，如因施工禁某而观测点加工不及时，可用直径2O3（）mm的例钉或钢筋头（上部锂成半球状）埋置F混凝土中作为观测点（图4-191b）.（6）图4-191永久性观测点在埋设观测点时应注意下列事项：（1）例钉或钢筋埋在混凝土中露出的部分，不宜过高或太低，高了易被碰斜撞弯：低r不易寻找，而且水准尺置在点上会与混凝土面接触，影响观测质量。（2）观测点应垂直埋设，与基础边缘的间距不得小于50mm.埋设后将四周混凝土压实，待混凝上凝固后用红油漆编号。（3）埋点应在基础混凝土将达到设计标高时进行。如混凝土已凝固须增设观测点时,可用钢凿在混凝土面上确定的位置凿一涧,将标志埋入，再以1：2（3）使用固定的水准点；（4）按规定的日期、方法及路线进行观测。3 .对使用仪器的要求对于一般精度要求的沉降观测，要求仪器的望远镜放大率不得小于24倍,气泡灵敏度不得大于15"2mm（有符合水准泯的可放宽一倍可以采用适合四等水准测量的水准仪。但精度要求较衙的沉降观测，应采用相当于N2或Nb级的精密水准仪。4 .确定沉降观测的路线并绘制观测路线图在进行沉降观测时，因施工或生产的影响，造成通视困难，往往为寻找设置仪器的适当位置而花费时间。因此对观测点较多的建筑物、构筑物进行沉降观测前,应到现场进行规划，确定安巴仪器的位置,选定若干较检定的沉降观测点或其他固定点作为临时水准点（转点），并与永久水准点组成环路。最后,应根据选定的临时水准点、设理仪器的位置以及观测路线，绘制沉降观测路线图（图4-194）,以后每次都按固定的路线观测。采用这种方法进行沉降测域,不仅避免了寻找设置仪胧位置的麻烦，加快施测进度：而I1.由于路线固定，比任意选择观测路线可以提高沉降测址的精度.但应注意必须在测定临时水准点高程的同一天内同时观测其他沉降观测点。图4794沉降观测线路I-沉降观测水准点：2-作为临时水准点的观测点：3-观测路线:4.沉降观测点：5前视线：6.祝仪器位祝5 .沉降观测点的首次高程测定沉降观测点首次观测的高程值是以后各次观测用以进行比较的根据，如初测精度不够或存在错误，不仅无法补测,而I1.会造成沉降工作中的矛盾现象，因此必须提面初测精度。如有条件，最好采用N2或N3类型的精密水准仪进行首次高程测定。同时每个沉降观测点首次高程，应在同期进行两次观测后决定。6 .作业中应遵守的规定（1）观测应在成像清晰、稳定时进行：（2）仪器离前、后视水准尺的距离要用皮尺丈属，或用视即法测量，视距一般不应超过50m,前后视距应尽可能相等；（3）前、后视观测最好用同一根水准尺：（4）前视各点观测完毕以后，应回视后视点，最后应闭合于水准点上。4-6-2-2沉班过程中的变形观测在软上地基上建造高层建筑，多采用桩基。如果采用钢管桩、钢筋混凝土打入桩，在打桩过程中由于土体受到挤压等原因而引起地衰土的位移及隆起，因而影响周围的原有建（构）筑物等.为峡利进行打桩施工，确保周围的安全，必须对周围的建（构）筑物等进行沉降、位移、裂缝和倾斜等变形观测。沉降观测就是测定建（构）筑物上一些点子的淘程随时间和打桩数量变化的工作。位移观测就是测定建（构）筑物的平面位置随时间和打桩数量移动的工作。裂缝观/1就是测定建筑物随时间和打桩数量产生不均匀沉降出现裂缝进行观测的工作.帧斜观测是用测量仪器或其他专用仪器测量建筑物的倾斜度随时间和打桩数显:变化的工作。I.沉降观测水准点的测设（1）水准点的布设沉降观测一般应利用就近的成市水准点作为基准点引测，如果就近无成市水准点时，可以白行埋设水准点。建筑物的沉降观测是根据建筑物附近的水准点进行的，所以这些水准点必须坚固板定。为了对水准点进行相"校核，防止其本身产生变化，水准点的数目应不少于3个，以组成水准,对水准点要进行定期高程检测，以保证沉降观测成果的正确性.在布设水准点时应考虑卜列因素：I）水准点应尽量与观测点接近，其距离不应超过100m,以保证观测精度O2）水准点应布置在受猥区以外的安全地点，以防止受鹿动的影响。3）水准点应埋设在坚实的土层，避免埋设在低洼积水和松软土地带。（2）水准点的形式与埋设沉降观测水准点的形式与埋设要求，一般与三、四等水准点相同，但也应根据现场的具体条件、沉降观测在时间上的要求等决定。（3）沉降观测水准点高程的测定沉降观测水准点的i程应根据成市永久水准点引测,采用I1.等水准测量的方法测定。往返测误差不得超过±Gmm（,为测站数），或±4（1.为公里数）.如果沉降观测水准点与永久水准点的距离超过200Om,则不必引测绝对标高，而采用假设高程。（4）观测点的布置和要求观测点的位巴选择和数量，应根据被观测物的具体状况和技术要求决定。如民用建筑物应布置在房角、纵横墙的交接处、沉降缝的两旁，工业建筑应布置在基础、柱子、承揖墙或厂房转角处，地下管线设施应布置在管线设施的上方（最好应开挖暴露，直接布设其上）。总之，观测点应布置在能表示沉降特征的地点。观测点布巴合理，就可以全面地精确地杳明沉降情况。这项工作应由设计堆位或施工技术部门负货确定。所有观测点应绘制1：100或1：500平面图，并注意点位编号，以便进行观测和记录。对观测点的要求如下：1）观测点应埋设牢固稳定，能长期保存.2）观测点的上部应制成胞菇形状或有明显的突出处，与堵、柱身保持一定的距离。3）要保证在点上能垂直置尺和通视条件良好。（5）观测点的形式与埋设沉降观测点形式和埋设应根据工程性质和施工条图4-211(4-93)/1=(«2-1-«k-1.)yI/2=(«p-2«1-2)/2,式中一相应方向的坐标方位角。为了计克TI点的坐标，现以点I为独立坐标系的原点，1-2点的连线为y轴，则T1.点的初始坐标按下式计算:x=Z>sin7=2,sin2*(4-94)ybcosi=力sin力。ctg>I或x=&sinsin2sin(t+力)1Iyr=bcosYsin2sin(/1+力)经过整理得：bj>-CtgZi+ctgz2/.,、八(4-95)by-CgZ1.CtgZ2+1同理，根据式(4-95)可以写出第i个测回建筑物位移观测点7；的坐标公式:k(4-96)x-r1*Ctg(X1+7)+ctg(r2+z2)ft、-tg(z+)ctg(yj÷y2)+1式中7,2角力和角力在测回间的角差。将式(4-%)展开成级数并取至二次项，即可得出第，个测回确定建筑物位移观测点的坐保公式：,47,XT1r1.Fb,fi-sin2r1.b'p.sin2y222(4-97)=JTJtgy14%3CtgyzyyJ工、6Sin2Xip6cos2tPJ将式(4-97)式代入式(4-96)式有:.611.b172nt-nt=x三1.+r=-i>bPbPJ1(仆98).61i,11>-y,=y1=-大m1+六5在式(4-98)中力与力前面的系数对每个位移观测点都是常数，故“求得：r2Ctgr八B=C=D-于是：r=i+B72I(4-100)y=-C1.+DAy21由式(4-99)可以看出，当测定位移观测点的坐标增St时,不必直接计算点位的坐标值。在式(4-100)中，当40与的数值分别随角值力和力的增大而增大，则符号力与力为正值，否1«为负。若的与，2的数值在随后的测回里减小,则角度差九和Z2为正值。建筑物位移现测点的水平位移总次投下式计算：Q=r+y(4-101)而水平位移的方向或坐标方位角M为：M=Oq-(-aj)(4-102)式中八独立坐标系中位移的坐标方位角；a在按立坐标系中TIT方向的坐标方位角。从公式(4102)中可知，调定水平位移增加的精度取决于连接角观测的精度。当Zi=2=45*.bt=b2i6R500m及ET=±2*时，总水平位移Q的中误差m1.3=±7mm。4-6-4-7用后方交会法测定建筑物的水平位移建筑物的平面位移观测，在我国用丁水利工程上较多，例如大坝、护坡、护岸等工程。位移观测的方法很多，有方向线法、三角测量法、综合测量法，还有视准线法、引某线法,正、倒垂线法等等。在上节我们介绍了用角度前方交会法测定建筑物的水平位移，本节我们将介绍用后方交会法测定建筑物的水平位移。为了测定单体建筑物的水平位移，可在被测建筑物本体上设立测站，要求测站标志必须和建筑物连成一个整体。在建筑物周围，当然应在变形范用之外，寻找45个固定方向，要求测站点和观测点都有强制归心设饴，以克服偏心误差的影响.常见的对中装置有下列三种：1 .三叉式对中盘：如图4-212所示，盘上铳出三条辐射形凹槽，三条凹槽夹角为120°,对中时必须先把基座的底板却掉，将三只脚螺旋尖端安放在三条凹槽中后，经纬仪就在对中就上定位了。图4-212三叉式对中盘2 .点、线、面式对中盘：如图4-213所示，盘上有三个小金属块，分别是点、线、面。"点”是金属块上有一个圆俳形凹穴，脚螺旋尖端对准放上去后即不可移动：“线”是金属块上，有一条线形凹槽，脚螺旋尖端在凹槽内可以沿柏线移动。第三块是一个平面，脚螺旋尖端在上面有二维自由度，当脚螺旋间距与这三个金属块间距大致相等时，仪器可以在对中盘上精确就位。0图4-213点、线、面式对中盘3 .球、孔式对中装理：如图4-214所示，固定在标志体上的对中盘上有一个圆柱形的对中孔，另有一个对中球（或IMI柱）通过螺纹可以旋在基底的底板下，对中球外径与对中孔的内径匹配,旋上对中球的测星仪器通过球、孔接口，可以精确地就位于对中盘上.图4-214球、孔式对中奘置仪器和观测标志都设置强制归心设备之后，即可在测站上进行多次后方交会观测，这样定期地观测若干组观测值，在假定原仃固定方向的位置没有变化的情况下，根据几组观测成果，可以推算出本测站的平面位移量。用后方交会法测定建筑物平面位移的基本原理如卜丁如图4-215所示，A为动点，即待测水平位移的测站点。设未移动前的坐标为4，.W，发生位移后A移动到A，位置.，其移动后的坐标为心±d-±aB为设置在变形影响范围之外的固定点，其坐标为口，yb°八8边的方向角为,当A点移到井点时，则AB边的方向角为士而“图4-215巳知：(4-103)tga,1.工徽分式(4-103)得:因(Hb-N)Scoa,b(3b-九)Ssintb则有：J女d旭_(S.COSa)._立"(Ssin)cos1PSjcos1由此用da=fe+气5(4-104)OJ令()三三psina(6)=则上式可改写为公=崎4上+”再令3=&SS则将方向角斌分公式的最后形式为：da=a4r.+b当采用角度观测平差，观濯了个角则根据式：V-A4r.Bydyvj三j<x+BidyV."A.dr.+Bndy式中A,"i-ai.1.B,b,b,tI=A-Ama=曜26s25组成法方程式：AAdxt+ABdyt+AB<£r.+BBdy.+计算位移分最：.AB现1-Ff->COS4I1.=dy式(4-105),+，2十八AZ-<(BZJ=CJB1.IA/(4-105)可组成如下”个谡龙方程(4-106)(4-107)1I(4-108)(4-109)(4-110)(4-111)(4-112)卬D.IabII/W】-aa11&j,-D式中D=AABB-角度观测值中误差：w,0'1点位中误差：用ABi!式中PX=上(4-U3)算例:1.计算由起始观测值化为方向角及方向系数，如表4-51所示。方向角及方向系数表4-51点号距离S(m)观测方南值A(起始值)化为方向角。Q18始值方向累散系敷(«)C)41b126.2040000.(T270,0000.(T-20.W0-7.切02X),5S15,22.4322,1S,22.472.8-U.31-4.14-5.353J9.7114320.24,40,20.r8.61-18.742.19-4.724105.81533802.6.63-5802.6*18.54-9.041.75-0.17527.42235S,25.0B5-S8*25.0>14.M*14.335.425.23在表4-51中,计算，I及6时，S以IOm为单位。2.按观测值计算常数项/及误差方程式系数,参看表4-52所示。常数项及误差方程式系数表4-52At起始方向值7化为角度P本次现现方向值，化为角度居常效用明.叫|B产%f0,0000.0*521572.4ooo-oo.0-sr5M.r-16.4-3.735.35251572.4-6T2H5215,8.862,24,42.6-15.8-6.33-0.633H4020.r11440,21.4W11,24.17.7÷0.44-4.5541.5358'O2.6W!741.8'srs,45.r5223S8*25.<W00'224'22J57,4O,2W59M.r27.7-3.67-5.403.组成误差方程式：”1=-3.73txa+5.35dy1.-16.4V26.33dxt-0.63dyt+15.8Vj=O.44x1-4.55dyt+17.7施工现场安全施工注意事项：1、施工人员进入施工现场前，必须要进行施工安全、消防知识的教育和考核工作，对考核不合格的职工，禁止进入施工现场参加施工.2,进入施工现场必须戴好安全帽，系好帽带，并正确使用个人劳动防护用品.3、严格执行操作规程，不得违章指挥和违章作业，对违章作业的指令有权拒绝并有责任制止他人违章作业.4、施工作业时必须正确穿戡个人防护用品，进入施工现场必须戴安全帽。不许私自用火，严禁酒后操作。5、穿拖鞋、高跟鞋、赤脚或赤膊不准进入施工现场。6、穿硬底鞋不得进行登高作业。7,在高空、钢筋、结构上作业时，一定要穿防滑鞋.8、现场用电,一定要有专人管理，同时设专用配电箱，严禁乱接乱拉，采取用电挂牌制度,尤其杜绝违章作业，防止人身、线路，设备事故的发生。9.电钻、电锤、电焊机等电动机具用电、配电箱必须要有漏电保护装置和良好的接地保护地线，所有电动机具和线缆必须定期检查,保证绝缘良好，使用电动机具时应穿绝绿鞋，戴绝缘手套。10、工地施工照明用电,必须使用36伏以下安全电压,所有电器机具在不使用时，必须随时切断电源,防止烧坏设法.11、在用喷灯、电焊机以及必要:生火的地方，要填写用火申请登记和设专人看管，随带消防器材等，保证消防措施的落实。施焊时，特别注意检杳下方有无易燃物，并做好相应的防护，用完后要检查，确认无火后再离开.12、未经安全教育培训合格不得上岗，非操作者严禁进入危险区域：特种作业必须持特种作业资格证上岗。13、凡2m以上的高处作业无安全设施,必须系好安全带：安全带必须先挂牢后再作业。14、高处作业材料和工具等物件不得上抛卜.掷.15、从事高空作业人员要定期体验。凡患有高血压、心脏病、贫血症、施痛病以及不适于高空作业的人员，不得从事高空作业。