洛阳奥体花城小区工程沉降变形观测及其分析.doc

洛阳奥体花城小区工程沉降变形观测及其分析
洛阳奥体花城小区工程沉降变形观测及其分析

摘 要

建筑物的变形监测包括沉降和位移监测，沉降观测能对建筑物提供绝对沉降量，平均沉降量、相对沉降量和沉降速率，通过对所取得数据进行分析，可以了解建筑物的变形情况发现有异常变形时，可以及时分析原因，采取有效措施，避免事故的发生，保证正常生活生产，也为以后建筑物的设计、管理提供真实可靠的依据。根据对洛阳奥体花城小区建筑物进行定期的沉降观测，对所使用仪器，沉降观测路线的布设，测得数据的分析，浅谈沉降观测中的重点难点以及体会。

关键词： 奥体花城小区 ∕ 沉降观测 ∕ 精密水准仪器 ∕ 数据分析

Luoyang, the body of Flower City residential building subsidence deformation observation and its analysis

ABSTRACT

Deformation monitoring of building settlement and displacement monitoring, Settlement observation of buildings provide absolute settlement, the average settlement amount, relative subsidence and sedimentation rate, Through the analysis of the data obtained, we can understand the deformation of the building found to have abnormal deformation, can analyze the causes and take effective measures to avoid accidents, ensure the production of normal life, Also provide true and reliable basis for future building design, management. Luoyang the body of the Flower City District District residential buildings regularly settlement observation, analysis of the use of instruments, settlement observations route laid, the measured data, the key and difficult On the settlement observation and experience.

KEYWORDS The body of the Flower City District District ∕Settlement observation ∕ Precise leveling instruments ∕ Data Analysis

序 言

随着国家经济的不断飞速发展，科学技术的不断提高以及人们对生活的要求和品位的不断提升，设计也各式各样，在奇特唯美的建筑设计背后，人们越来越关注建筑物的技术要求和建设运营管理阶段的安全问题。近年来，重大建筑工程事故不断，损失严重，建筑物沉降观测内容、方法、沉降分析及沉降趋势预测的研究非常必要。如果这些工程有了必要、有效的变形监测，及时发现不利变形，采取措施，就可以减少损失，避免事故的发生。针对不同性质或类型的沉降体进行沉降观测及沉降分折的研究，讨论研究大型建筑物或构筑物的沉降观测方法与数据处理，找出共性的有规律性的东西供日后参考。建筑物沉降观测是测绘工程领域研究的热点之一，文章主要针对建筑物沉降观测系统进行了较详细的分析和研究，讨论了建筑物沉降监测网的布设，沉降观测的基本内容、方法、数据处理与分析。本文结合国家和行业的规范标准和建筑施工过程中沉降观测的实践，对建筑物沉降观测的方法做了比较深入的分析和探讨。

目 录
1 绪论 1
1.1 沉降变形监测概述 1
1.2 沉降观测的目的与意义 1
1.2.1 沉降观测的目的 1
1.2.2 沉降观测的意义 2
1.3 沉降观测技术的发展 3
2 沉降观测网的布设 4
2.1 沉降观测的精度 5
2.1.1 沉降观测的精度要求 5
2.2 观测网的布设 6
2.2.1 水准点布设 6
2.2.2 监测点布设 7
2.3 本章小结 8
3 沉降观测的技术方法 9
3.1 沉降观测的基本方法 9
3.2 水准测量的基本原理与实际操作 9
3.2.1 水准测量的基本原理 9
3.3 本章小结 12
4 沉降观测数据处理 12
4.1 沉降数据的整理 13
4.2 水准测量路线闭合差的计算与分配 13
4.2.1 水准测量路线闭合差的计算 13
4.2.2 高差闭合差的分配 14
4.3 沉降观测的分析 14
4.4 本章小结 16
5 洛阳奥体花城小区工程沉降变形观测 16
5.1 工程概况 16
5.2 沉降观测 17
5.2.1 垂直位移监测网 17
5.2.2 建筑物沉降观测 18
5.3 变形分析 19
5.3.1 外界环境因素对观测精度影响的分析 19
5.3.2 水准基准点的稳定性分析 19
5.3.3 建筑物的稳定性分析 19
5.4 结论 26
结 论 27
致 谢 28
参考文献 29

1 绪论
1.1 沉降变形监测概述
变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形形态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测等的各项工作。变形监测工作既是完善工程设计方法的关键性环节，又是进行施工、运行技术决策的重要依据，为人民正常的生活生产提供安全保障。20世纪70年代以来，随着工程形式的多样性的发展，变形监测工作在水利水电、房屋建筑、轨道交通等行业工程中均得到了迅速发展和广泛应用，并日益受到工程技术人员和各级工程决策机构的重视。工程监测技术是综合性新兴的工程应用技术，涉及到地质、土木，安全等世界广泛应用行业。
1.2 沉降观测的目的与意义
1.2.1 沉降观测的目的
监测的目的有很多种：建筑物的沉降速率、高速道路路基的沉降、水利工程的位移形体的变化、地下工程的形体变化等。沉降观测是工程施工过程中必不可少的工作，时时调控工程施工方向，确定工程变形是否处于预计的限差范围，监测的目的也可能是施工控制、诊断不利事件的特性、检验设计的合理程度、证明施工技术在此环境下的适应程度、检验建筑工程的长期运行性能、检验建筑商是否按照技术规范施工的情况、促进技术发展和确定其合法的依据。一般情况下，监测的目的包括：
（1）监测基本的和最重要的目的是评估工程在施工、使用过程中的重要依据，为技术设计提供可靠的数据。
（2）了解围护结构、主体结构的变形情况。由于施工技术和施工材料的限制，施工过程中围护结构、主体结构都会发生一定的形变，监测形变是否超过限差，为围护结构、主体结构的稳定性做进一步的增强，保证工程的优质性。
（3）修改工程设计将现场量测的数据、信息及时反馈以修改和完善设计，使设计达到优质安全、经济合理。
（4）根据监测数据，分析施工引起的地表隆陷，以及地层应力分布、地层变位对紧邻建（构）筑物和市政基础设施的影响；以采取相应的加固、防范措施，确保紧邻建（构）筑物和市政基础设施的安全。例如：地铁施工盾构过程中对土层及周边环境的影响。
（5）验证主题工程的附属结构的稳定性，工程设计阶段对建筑物附近地质处于一种理论状态，缺乏后期勘探，周围土层复杂多变，主体结构荷载不确定，主体结构与附属建筑的关系不是显而易见的，需精密技术支持才能监测。
1.2.2 沉降观测的意义
21世纪，中国经济面临巨大的机遇和挑战，日新月异的城市面貌，使工程建设的进程大大加快，多样式的现代工程建筑物对规模、造型、难度提出了更高的要求，使沉降监测的意义也更加重要。众所周知，工程建筑物在施工和运营期间，都会有或多或少的沉降位移，对于不同的建筑物，对沉降位移的要求也不尽相同，一些精密工程，细微的沉降都可能导致重大损失，为了避免国家与人民财产的损失，沉降观测是必不可少的工作。所以，保证工程建筑物安全是一个十分重要且很现实的问题。为此，沉降监测的首要目的是要掌握沉降的实际性状，为判断其安全提供必要的信息以及在防震救灾和避免工程破坏方面有着重大的意义。
工程建筑物的沉降和变形相似，按其类型来区分,可以分为静态沉降和动态沉降。静态沉降通常是指沉降观测的结果只表示某一期间内的沉降值,也就是说,它是时间的函数。动态沉降是指在外力的影响下而产生的沉降,故它是外力为函数来表示动态系统对于时间的变化,其观测结果是表示建筑物在某个时间的瞬时沉降。沉降观测的任务是周期性地对观测点进行重复观测,求得其在两个观测周期的变化量,而为了求得瞬时变化,则应采用各种自动记录仪器记录其瞬时位置。沉降观测的内容,应根据建 筑物的性质与地基情况来定。
建筑物沉降的原因包括两个方面：主观原因和客观原因。
客观原因主要有：
（1）荷重影响。建筑物本身都是钢筋混凝土结构，压力的传递都在灰质、砂质地基上，土壤被逐渐压缩，地基下沉，引起建筑物的沉降。
（2）外界影响。外界机动车、施工等的震动也会对工程施工有影响。
（3）地下工程的影响。地下商场、地下通道、地铁的影响。
（4）地下采矿影响。采空区没及时加固，造成地面下陷，建筑物变形。
（5）地下水影响。地下水的烂采，造成地下水位不平衡，从而引起地表建筑物的沉降。
（6）其它影响。一些自然灾害的影响，比如说火山、地震、台风等的影响。
主观原因就是施工不规范、前期勘探不准确等。
1.3 沉降观测技术的发展
随着时代的发展，人们对于变形监测精度的要求也随着不断地提高。在20世纪80年代以前，变常规地面测量是形监测经常采用的方法，但是也会使用一些特殊的测量方法。其中常规地面测量主要是采用经纬仪、水准仪、全站仪等其它常规测量仪器来测定被监测对象特征点的点位形变量。这样做的优点有：（1）它能够给出变形体整体的形变状况；（2）这种变形监测方法适用于不同的监测环境、不同精度要求、不同类型的变形体；（3）这种变形监测方法可以提供被监测对象的绝对变形信息。但由于外业工作量大和观测点的布设受地形条件影响较大，造成这种方法不容易实现自动化监测。而特殊测量方法主要包括应变测量、倾斜测量和准直测量，但这种方法一般只提供局部的或相对的变形信息。在过去的10年来，近景摄影测量技术在高层建筑变形监测方面得到了广泛地应用。近景摄影测量的优点有以下几点：（1）实现了瞬间精确记录被摄物体点位关系及信息；（2）可以对不可接触物体、不规则或者规则的建筑物进行变形监测；（3）摄影测量得到的像片，它的信息丰富而客观并且可以长期保存，对于变形的对比分析十分有利；（4）摄影测量方法的监测工作快速、简单、安全。特别是近几年迅速发展起来的数字摄影测量，在高层建筑物变形监测中得到了成功应用，它显示出十分光明的应用前景。到现在为止，应用于变形监测的最新技术是变形监测机器人。建筑物变形观测就是在建筑物选择一定数量的观测点，这些观测点要能够反映出建筑物的结构特点，并且通过对这些点的重复观测得到的数据进行分析，并描述被监测对象的相关几何量的变化情况，通过对观测结果的整理，得到建筑物的变形规律。变形观测一般在监测对象上设置基准点、工作点和观测点。其中基准点要求做到尽可能稳固且应长期保存，所以通常将其埋设在变形范围以外的比较稳固的基岩上，并把它作为分析比较变形量的基准。而工作点要求在观测期间保持稳定，所以一般将其埋设在被观测对象的附近，观测时一般在工作点上架设仪器，然后直接对观测点进行测量，如果条件允许，基准点也可作为工作点使用。观测点要求能够准确地反映建筑物的状态，所以一般把观测点设置在建筑物上和它的地基上，并且要在观测点上设立照准标志以便于观测瞄准。
2 沉降观测网的布设
沉降观测网对于高层建筑物的水平位移监测的测点的布设最好是按2个层次，也就是既有由控制点组成的控制网，又有观测点及和由它进行联测组成的扩展网。控制网的具体布设方法一般可以采用测角网、边角网、测边网和导线网等其它形式进行，扩展网和单一层次的布网形式主要有：交会法，基准线和复合导线等形式。如果只是对于一个建筑物进行监测，可以采用单层次布设的方法。但是布网的形式都应该考虑网形的强度，而且所布设网的长短边的长度不应该悬殊过大。在网的布设过程中为保证变形监测结果的准确可靠，通常要求一个测区内的基准点的点数不应少于两个，任何一个测区内的工作基点的点数也要求有不能少于两个。基准点和工作基点应该根据建筑物的实际情况布设，并且能够构成一定的网形，而且对于布设的基准点和工作基点应该满足规范要求中所规定的精度，并且对各点进行定期检测，平面控制点标志的选择和埋设应符合下列条件：
（1）在选点过程中对于特级、一级、二级和有特殊要求的三级位移观测控制点都应该为其建造观测墩或者埋设专门的观测标志，并且应该根据所使用的仪器和照准标志的类型，如果其不满足观测精度的要求，则需要配备强制对中装置。而且为了长期保存变形监测观测网的观测墩，它在建立时应该安装特有的防盗螺栓。而且被用于进行位移监测的基准点，它应该稳定可靠，并且能够长期保存。在选择点的建立地点时，要选择便于观测的稳定地带，一般情况下，观测墩应建立在基岩上。位移观测点应注意与变形体紧密结合，这样才能代表变形体该部位的变形特征。
（2）为了提高测量精度和方便观测，观测点应该建立混凝土标志，并且应该埋设强制使用具有明显的几何中心或者轴线的照准装置，而且它应该具有图像反差较大，相位差较小，图像对称，和本身不发生变形的特点。
2.1 沉降观测的精度
2.1.1 沉降观测的精度要求
沉降观测的必要精度取决于具体工程允许沉降值的大小和观测目的。《工程测量规范》中规定：“相对沉降、局部地基沉降及膨胀土地基变形等的观测误差，均不应超过允许变形值的1/20” [1]。由于威胁建筑物安全的主要是基础沉降不均匀造成建筑物倾斜或剪断。如果仅作为反映变形值不超过某一允许的数值而确保建筑物的安全的话，采用不超过允许变形值的1/10[2]。沉降监测主要技术要求和监测方法如表2-1

表2-1：观测精度指标
等级
高程中误差(mm)
相邻点高差中误差(mm)
往返较差，附合或环线闭合差 (mm)
主要监测方法
一级
±0.3
±0.1
0.15
水准测量
二级
±0.5
±0.3
0.30
水准测量
三级
±1.0
±0.5
0.60
水准测量

建筑变形测量的级别、精度指标及其适用范围如表2-2

表2-2: 建筑变形测量的级别、精度指标及其适用范围
变形监测等级
垂直沉降监测
水平位移监测
适用范围
变形点的高程中误差(mm)
相邻变形点高差中误差(mm)
变形点的点位中误差(mm)
一级
±0.3
±0.1
±1.5
线路精线对变形特别敏感的超高层、高耸建筑、精密工程设施、重要占建筑等以及有高精度要求的监测对象
二级
±0.5
±0.3
±3.0
线路沿线对变形比较敏感的高层建筑、地下管线；建设工程的支护、结构，隧道拱顶下沉、结构收敛和运营阶段结构、轨道和道床以及有中等精度要求的监测对象
三级
±1.0
±0.5
±6.0
线路沿线一般多层建筑、地表及施工和运营中的次要结构等以及有低等精度要求的监测对象
2.2 观测网的布设
根据地形环境条件，沉降监测控制网可布设成附合水准路线、闭合水准路线、支水准路线，水准网等形式。在具体的施测中，一般都是多种水准路线杂合，复测以检核其精度，保证观测数据的可靠性。
2.2.1 水准点布设
布设水准基点时，必须考虑以下因素：(1)应布设在拟监测的建筑物之间，距离一般为20-40m，工业与民用建筑物应不小于15m，较大型并略有振动的工业建筑物 应不小于25m，高层建筑物应不小于30m；(2)监测单独的建筑物时，至少布设三个水准基点， 以便互相检核，用于判断水准点高程有无变动。 对占地面积大于5000平方米或高层建筑物，则应适当增加水准基点的个数；(3)当设置水准基点处有基岩漏出时，可以用水泥砂浆直接将水准点浇注在岩层中，一般水准点应埋设在冻土线以下0.5m处；(4)各类水准基点应避开交通干道、地下管线、仓库堆栈、水源地、河岸、松软填土、滑坡地段、机器振动区，以及其它能使标石、标志遭受腐蚀和破坏的地点。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。如图2-1

图2-1：水准基点
2.2.2 监测点布设
布设监测点时，应根据建筑物的大小、基础形式、结构特征及地质条件等因素确定。一般考虑以下几点进行布置：(1)监测点应布置在建筑物沉降变化较显著的地方，要在施工过程及竣工后方便实测；(2)建筑物的转点、承重点都要布设监测点；(3)连接建筑物的连接处要设置监测点；(4)工厂或大厅的柱子上要设置监测点；(5)地基土质不均匀出要适当埋设监测点；(6)重型设备基础的四周及邻近堆置重物之处，即有大面积堆荷的地方，也应布设监测点；(7)沉降监测点的埋设标高，一般在室外地坪+0.5m较为适宜，但在布置时应根据建筑物层高、管道标高、室内走廊、 平顶标高等情况来综合考虑。同时还要注意所埋设的监测点要让开柱间横隔墙、外墙上的雨水管等，以免所埋设的监测点无法监测而影响监测资料的完整性；(8)在浇筑基础时，应根据沉降监测点的相应位置，埋设临时的基础监测点。若基础本身荷载很大，可能在基础施工时就产生一定的沉降，即应埋设临时的垫层监测点，或基础杯口上的临时监测点，待永久监测点埋设完毕后，立即将高程引到永久监测点上。在监测期间，如发现监测点被损坏，应立即补上。钢筋观测点标志与埋设将直径为18～22mm的钢筋锯成为230～250mm的节，将每节钢筋弯成U形， 一端顶部加工成半球形。在离地面300～500mm的墙上凿孔，孔深120-140mm。如图2.3所示，将钢筋水平嵌入墙孔内，半球端垂直向上，钢筋露出墙面约40mm，用水泥沙浆灌实并与墙面抹平。如图2-2

图2-2：监测点
2.3 本章小结
本章主要讲述沉降观测网的布设、观测的精度要求以及沉降观测水准点、监测点的布设要求。接下来阐述沉降观测的技术方法，所使用的仪器，测量原理。

3 沉降观测的技术方法
3.1 沉降观测的基本方法
沉降观测主要使用的是几何水准测量，首次观测的各个沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础，其精度要求非常高，施测时一般用测量高差中误差不大于± 0.1mm的精密水准仪，并且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定。 随着结构每升高一层， 临时观测点移上一层并进行观测直到+0.00再按规定埋设永久观测点， 然后每施工一层就复测一次，直至竣工。
3.2 水准测量的基本原理与实际操作
3.2.1 水准测量的基本原理
3.2.1.1 水准测量概述
水准测量又名“几何水准测量”，是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法。在地面两点间安置水准仪，通过观测竖立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差。实际工作中，都是从一已知高程点出发，沿着一定的水准路线，测到另一未知高程点或已知高程点上，对测得的数据进行平差，得到未知点的高程[4]。如图3-1

图3-1水准测量
如图3-2所示，在实际水准测量工作中， 测量距离一般较远，仅仅使用一站水准测量难以达到预期的精度，此时就要在中间设置多个转点，用于高程的传递。

图3-2：联系水准测量
3.2.1.2 水准点
水准测量中用于控制高程的已知点，一般缩写为BM。
3.2.1.3 水准路线
水准路线依据工程的性质和测区情况，可布设成以下几种形式：
（1） 闭合水准路线：是水准测量从已知高程的水准点开始，最后又闭合到其实点上的水准路线。这种形式的水准路线也可以使测量结果得到检核。
（2） 附合水准路线：是水准测量从一个高级水准点开始，结束于另一高级水准点的水准路线。这种形式的水准路线可使测量成果得到可靠的检核。
（3） 支水准路线：是由一已知高程的水准点开始，最后又闭合到 起始点上的水准路线。这种形式的水准路线由于不能对测量成果自行检核，所以必须进行往返测，或者用两组仪器进行并测。如图3-3
图3-3:水准路线布网方式
3.2.1.4水准测量的外业实施
水准测量的技术要求有：（1）水准仪安置在离前、后视距离大致相等之处。 （2）为及时发现观测中的错误，通常采用“双面尺法”。双面尺法，①红黑面之差<±3mm ② h黑 -h 红 <± 5mm 。如表3-1：水准测量记录手簿

表3-1：水准测量记录
测站
点号
水准尺读数
高差h
平均高差
改正后高差
高程H
前尺
后尺
1

2

3

4

5

∑

水准测量数据处理
（1） 计算闭合差，高差闭合差限差在允许误差内
（2） 分配高差闭合差
3.3 本章小结
本章介绍了沉降观测用到的主要仪器——水准仪。通过对水准测量的原理与操作的介绍，进一步分析了数字水准仪的工作原理、读数方法及误差来源；数字水准仪具有读数客观，精度高，速度快，效率高，仪器重量轻，操作简便，减轻作业员的劳动强度，易于实现测量内外一体化等优点，从而为沉降观测提供有力的技术方法。
4 沉降观测数据处理
沉降观测数据都是经过严谨的实测得到的，有很高的利用价值，对沉降观测数据的处理可以得到工程沉降的情况，便于采取相应措施。对沉降观测数据处理方法有很多种。变形监测数据是否能够进行有效地处理，准确的分析处理将直接影响到观测网中的，观测点的位移计算结果的正确性。因为点的位移变化量与该点所选的参考系有关，如果参考系发生了变化，那么其内的变形监测点也会随着发生变化，它所得到的位移结果值也会受到影响。不同的参考系下，其平差方法也不同。选择要采用哪一种平差方法其实是选择一种比较符合该工程的实际情况的数学模型，并以此为基础对变形监测所得到的结果进行处理。按照控制网的特点的不同可以分为以下三种平差方法：经典平差、自由网平差和拟稳平差。所以选择合适的平差方法，既不能对于观测的描述不准确，有药能够较好地反应各个监测点的变化情况。但是在具体的分析处理过程中要对于全面进行考虑，从中选择出对于该项目工程最为合适的平差方法。
4.1 沉降数据的整理
通过野外数据采集得到的数据具有可信性，以此数据进行分析建筑物的沉降也具有可靠性，对野外采集的数据进行精选，原始数据具有随机性，可去除一部分由于偶然误差造成的可例性数据，综合大量的数据，通过初步的分析，了解建筑物的沉降原因。
4.2 水准测量路线闭合差的计算与分配
由于测量误差的影响，使得同一事物的观测值不完全相同，观测值与实际值的差值就成为闭合差。对于在误差允许范围内的高差闭合差要按照一定的规律分配，使其不完全累加在一段数据上[4]。
4.2.1 水准测量路线闭合差的计算
水准路线的布设形式不同，高差闭合差的计算也不同，具体如下：
（1） 附合水准路线 实测高差的总和与始、终已知水准点高差之差的值称为附合水准路线高差闭合差。
（4-1）

（2） 闭合水准路线 实测高差的代数和不等于零，其差值就是闭合水准路线高差闭合差。
（4-2）

（3） 支水准路线 实测往返高差的绝对值之差称为支水准路线高差闭合差。
（4-3）

4.2.2 高差闭合差的分配
高差闭合差的分配原则是按照水准路线的测站数或距离长度成正比，将闭合差反号分配到个测段上，并进行实测高差的改正计算。
（1）按测站数分配高差闭合差 当水准路线布设在地面起伏较大的山区时，按照测站数分配高差闭合差较合理，某一测段高差改正数为
（4-4）

式中 ——水准路线各测段的测站数总和；
——某一测段的测站数。
（2）按照测段长度分配高差闭合差 当水准路线布设于平坦地区时，按照测段长度分配高差闭合差，某一测段高差改正数为
（4-5）
式中 ——水准路线各测段的总长度，km；
——某一测段的长度，km。
4.3 沉降观测的分析
具体工程项目的施工负复杂导致了其变形体的结构的复杂，我们可以把它看做一个复杂的系统来进行处理，在这个系统里存在了很多数据，它们之间有线性的和非线性相关的，还有确定的和不确定的等其它错综复杂的关系，这些复杂的关系并不是相互独立的，恰恰相反它们之间相互联系，互相作用，形成了复杂的力学现象。所以这也造成了变形预测的不确定性，也使变形监测数据的分析具有很大的难度。变形观测分析按照不同的分析方法可以分为静态分析和动态分析两种。变形预报就是对被监测对象的未来的状态做出一定的判断，要想获得正确的变形监测监测网就要队对该建筑物的以前的历史资料进行深入地分析和处理，并且在这个基础上进行分析和处理。其中科学预测的主要途径有：因果分析方法，它是通过对变形体的变形原因进行分析，用此来预测该监测对象的未来的发展状况。类比方法，它是类似体系结构和变化具有一定的规模的一种分析方法。统计分析方法，它是以回归模型为主，主要通过对监测对象的变形原因的内因和外因的相关性进行分析，并以此为基础来建立变形体各个因素之间的关系数据模型，因为这种方法主要是利用以往的数据进行分析的，所以它是具有 “后验”性质。动态变形分析。它是用于监测变形体的具体变形情况的一种变形的监测网，如果想要查明观测点的点位在两个观测周期之间的稳定性，为了保证正确就需要在不同时间的重复观测。其中对于建筑物的几何变形分析，目前使用较为完善的方法是常规地面测量技术，它的主要工作是进行周期性监测，这种方法被称为静态监测。静态监测的主要方法有散点图、表格、曲线和数学表达式的形式来描述该监测对象在各个监测周期内形变量之间的关系[8]。
(1)作图法
作图法是将变形监测得到的数据用图表的形式表达出来，这样做可以使监测结果的表达更加形象，具体，能够收到更好的效果。在具体的工程施工中，一般使用变形曲线图和变形等值线图，这样的分析方法可以用于描述变形体在不同的观测周期内的变化状况。
(2) 统计分析法
统计分析法就是通过把一些看起来很杂乱无关的监测数据综合分析，结合某种特定的具体的模型，最后可以得到一些简明的参数。作图的特定在于可以直观明朗地描述监测结果，然而统计数据分析更适合定性分析，也可进行定量分析。
(3)多元线性回归分析
多元线性回归分析的主要思想研究变量之间的非确定关系，通常是研究一个因变量与多个自变量之间关系的一种常用方法。
(4)趋势分析方法
趋势分析方法也被称为趋势曲线分析、曲线拟合分析或曲线回归。这种方法一般利用光滑的曲线来描述监测对象的未来发展趋势，并且可以直观的表达出来。
4.4 本章小结
对沉降观测的数据整理和沉降分析可以清楚了解建筑物的变形情况，不同的工程对沉降量的要求不同，对于一些变形较大的建筑物采取一定的措施，保证人民的生命财产安全。
5 洛阳奥体花城小区工程沉降变形观测
5.1 工程概况
奥体花城二期5#楼位于洛阳市古城西段。该楼地上26层，结构类型为框架、剪力墙结构。
为了系统检测建筑物随静荷载的不断增加和建成后动荷载的影响所引起的基础变形的规律，并为建筑物地基基础部分的工程质量检查提供科学的依据，以及建筑物在施工和运营期间的安全监测，受建设单位洛阳盛世弘强房地产开发有限公司委托，我公司对其奥体花城二期5#楼在施工及装修期间进行了沉降观测。
技术要求：
1.《工程测量规范》（GB 50026-2007）
2.《建筑变形测量规范》（JGJ 8-2007）
3.《国家一、二等水准测量规范》（GB 12897-2006）
4. 洛阳市建设委员会[2006]327号文件。
观测周期：
本次沉降观测自2012年1月20日开始，至2013年4月15日，在此期间该楼共进行17次观测。（运营期间待测）
5.2 沉降观测
5.2.1 垂直位移监测网
5.2.1.1 水准基准点的埋设
根据《工程测量规范》、《建筑变形测量规范》在施工现场拟建高层建筑物产生的压力影响范围外，宜于长期保存的地方埋设了稳固可靠的水准基点标石5座，水准基准标石的埋设采用洛阳铲挖浇灌混凝土的方法，直径30cm，埋深3～4米。
5.2.1.2 垂直位移监测网的观测
本次沉降观测共埋设水准基准点5座，编号为AT01、AT02、AT03、AT04、AT05，并与洛阳市二级导线点（编号为01930）联测，以引入初始高程，五个水准基点坐标如表表5-1。高程系统采用1985国家高程基准。整个水准监测网由5个基准点组成五个点的环形水准网，其具体位置分布图5-1。

图5-1：监测点分布示意图

表5-1：水准点坐标
测 点
第一次高程(m)
第二次高程（m）
第三次高程（m）
备 注
AT01
142.85384
142.85434
142.85391
水准基点
AT02
142.72292
142.72344
142.72286
水准基点
AT03
142.20969
142.20994
142.20975
水准基点
AT04
142.33421
142.33433
142.33417
水准基点
AT05
142.78285
142.78289
142.78277
水准基点

观测仪器使用蔡司Ni002自动安平水准仪及其配套的1米、2米铟瓦水准尺，采用精密几何水准测量的方法，变形测量级别为《建筑变形测量规范》中的二级，作业过程按国家二等水准测量的技术要求进行。
5.2.2 建筑物沉降观测
5.2.2.1 沉降观测点的布设
根据设计图纸及规范要求，考虑建筑物的结构及变形特征，该楼共布设沉降观测点17个。
5.2.2.2 建筑物的观测周期
根据设计及规范要求，建筑物从基础完工后开始观测，每施工二层观测一次，直至封顶，在此期间该楼共进行沉降观测13次。建筑物装修期间，进行沉降观测4次，工程竣工后还有两次尚未观测。
5.2.2.3 沉降观测点的观测
采用精密几何水准测量的方法，将基准点与观测点纳入水准网中，从基准点依次观测各沉降观测点之间的高差，组成水准网。通过平差计算各沉降观测点的高程，并与上期相应点高程比较计算出本期沉降量。
沉降观测点的测量级别为《建筑变形测量规范》中的二级，作业过程按国家二等水准测量的技术要求进行。观测所采用的仪器为蔡司Ni002自动安平水准仪及其配套的1米、2米铟瓦水准尺。
5.3 变形分析
5.3.1 外界环境因素对观测精度影响的分析
外界环境因素对沉降观测的影响，主要表现在温度变化对观测结果的影响上。而本次沉降观测工作，虽然时间跨度较长，从2012年1月至2013年4月，期间外界气温变化较大，但针对于观测所使用的Ni002自动安平水准仪而言，温度的变化对仪器观测不产生影响，因此也就不影响其观测精度；而于该仪器配套使用的1米、2米精密铟瓦尺，外界温度每增加或减少10℃时,对其尺长的影响也就在±1×10-5ｍｍ之间，由此可以看出，外界温度的变化对沉降观测精度的影响可以忽略。由于外界环境因素对观测精度基本不产生影响，因此，本次沉降观测的数据也就能真实地反映出建筑物的实际沉降过程。
5.3.2 水准基准点的稳定性分析
本次沉降观测工作，共设有五个水准基准点，并定期对其进行了观测。观测成果见《水准基准点观测成果表》，从该表可以看出所埋设的水准基准点日均沉降量均很小，基准点本身沉降量对建筑物沉降数据的影响可以忽略。

5.3.3 建筑物的稳定性分析
该建筑物从土建施工直至竣工的各期沉降观测数据见《沉降观测成果表》。
根据该建筑物的施工情况，结合沉降观测成果表和p-t-s（荷载、时间、沉降量）曲线图，把该建筑物的沉降情况分三阶段来考虑：第一阶段为土建施工开始到主体封顶；第二阶段为装修阶段（主体封顶到竣工）；第三阶段为运营阶段（还有二次待测）。设各沉降观测点第一阶段的沉降量为S1，观测天数为T1 ，平均每天沉降量为V1；第二阶段的沉降量为S2 ，观测天数为T2 ，平均每天沉降量为V2 ；第三阶段的沉降量为S3 ，观测天数为T3 ，平均每天沉降量为V3 ；具体数据列于表5-2：

表5-2：奥体花城二期5#楼（一）
点号
第一阶段
第二阶段
第三阶段(待测)
S1(mm)
T1(天）
V1(mm/d)
S2(mm)
T2(天）
V2(mm/d)
S3(mm)
T3(天）
V3(mm/d)
D1
10.5
199
0.05
-0.1
430
0.00

D2
7.5
199
0.04
0.4
430
0.00

D3
3.7
199
0.02
0.3
430
0.00

D4
3.2
199
0.02
2.1
430
0.00

D5
8.3
199
0.04
2.0
430
0.00

D6
3.7
199
0.02
2.1
430
0.00

D7
3.6
199
0.02
2.0
430
0.00

D8
5.6
199
0.03
2.8
430
0.01

D9
8.3
199
0.04
1.0
430
0.00

D10
9.8
199
0.05
0.8
430
0.00

D11
11.1
199
0.06
0.4
430
0.00

D12
7.9
199
0.04
2.1
430
0.00

D13
3.0
199
0.02
1.2
430
0.00

D14
2.8
199
0.01
0.7
430
0.00

D15
3.6
199
0.02
2.2
430
0.01

D16
6.8
199
0.03
2.5
430
0.01

D17
4.6
199
0.02
0.6
430
0.00

备注：

表5-3：奥体花城二期5#楼（二）
周期
第一次 （2层）
第二次 （4层）
第三次