建筑物变形观测的方案设计.doc

设计说明书（毕业论文）建筑物变形观测的方案设计学校：123456学院：123456 班级：123456 姓名:123456指导老师:123456。目录第一章 绪论41.1 变形监测的发展趋势41.2 国内外研究现状51。3 研究背景71。4 本文主要研究的内容81.5 本次方案设计内容9第二章 变形观测概述102。1 变形产生的原因102。1。1 自然条件及其变化102。1。2 与建筑物本身相联系的原因102。1。3 人类的活动、工程建设等所造成的原因102。2 变形监测的基本概念11第三章 建筑物变形观测方案设计123。1 建筑物变形监测的内容123。2 变形监测频率的确定143。3 监测部位和测点布置的确定163。3。1 变形网点的布置要求163。3.2 标志埋设173.4 变形监测依据及精度要求18第四章 变形监测方案的设计与实施224。1 工程概况224。2 测量等级的选定224.2.1 沉降观测精度224。2。2 沉降观测周期224.3 沉降点的布置234.4 观测方法步骤234。4。1 建立水准控制网234.4.2 建立固定观测路线244.5 仪器观测方法与过程244.5。1 测量仪器244。5。2 沉降观测方法的选定24第五章 数据处理255.1 观测资料的整理255.2 观测资料的处理255。3 沉降观测成果整理255。4 沉降观测数据的计算255。5 绘制沉降观测图34第六章 监测数据回归分析366。1 回归分析的概念366.2 回归分析预测法的基本程序与方法366。2.1 回归分析预测法的基本程序366。2。2 回归模型的建立方法366.3 一元线性回归模型376.4 恒大华府沉降变形预测386。4。1 线性回归分析386。4。2灰色系统预测分析44结论48致谢49参考文献50第一章绪论1.1 变形监测的发展趋势随着现代科学技术的不断进步,变形监测的方法与技术也快速的发展。以沉降仪、测斜仪、应变计为代表的地下测量技术正朝着自动化、数字化、网络化的方向发展;而对于地面测量技术,测量机器人和三维激光扫描仪的问世,极大的提高了传统地面测量的效率，初步实现了地面观测自动化与数字化；在变形监测技术方面，光、机、电技术的飞速发展，研制出一些可以自动监测的高精度的监测仪器，为实现了在线分布式的监测； 随着以上各种技术的不断发展，现代变形测量技术正在向多层次、高精度、高效率、自动化的方向发展。在二十世纪八十年代以前,变形监测技术主要是采用常规大地测量的方法来监测变形体的变形情况。常规大地测量是主要是采用全站仪、经纬仪、水准仪、测距仪等常规的测量仪器来测定变形监测点的变形值，它是过去以及现在进行变形监测的主要手段.在许多国家,传统常规大地测量方法仍然是变形监测的主要手段，其他技术(如空间定位技术、摄影测量技术）尚无法替代.比如工程建筑物的沉降观测,传统常规大地测量精密水准测量仍然是成果最可靠、精度最高且简单易行的方法。因此传统测量方法,在国民经济的发展建设中仍然具有重大的不可忽视的作用.但不可否认的是,传统测量方法也有许多缺点,比如，测量效率低、自动化程度较差.但随着激光三维扫描技术和测量机器人的出现，将改变以全站仪、经纬仪、水准仪等为主的传统地面观测技术的局面。摄影测量技术包括地面摄影测量技术和航空摄影测量技术。摄影测量的方法有很多的优点，可以在同一时刻对变形体进行大范围的观测,并且具有外业工作量小、效率高的特点.近几年来，近景摄影测量在桥梁、隧道、滑坡、大坝、结构工程及高层建筑的变形监测在许多方面得到了广泛的应用,并且它的监测精度可以达到毫米级的水平.伴随着计算机技术及人工智能技术的快速发展，摄影测量技术已进入了数字摄影测量的时代。数字摄影测量技术就是通过将摄影的相片转换成数字影像，然后利用数字影像处理技术和数字影像匹配技术,从而获得同名像点的坐标,进而计算出对应物点的空间坐标的方法，将具有更高的效率和更高的精度。随着地面摄影测量技术的不断完善，将会在变形监测中发挥越来越大的作用.GPS系统的建立给定位技术带来了革命性的巨大变化.与传统方法相比,GPS技术在变形监测方面不仅具有精度高、速度快、效率高、操作简便等优点,而且当利用GPS技术与计算机技术、数据传输、处理与分析技术进行集成时,可以实现从数据采集、管理、传输到变形分析及预报的高度自动化,并且达到远程实时监控的目的建立技术先进而又实用的GPS变形在线监控实时分析系统，对于大坝、桥梁、高层建筑物，滑坡体和地区性地壳变形监测具有重要的意义.并且随着各种科学技术的发展与完善,使得高精度、实时、连续、自动监测的GPS测量技术的逐渐走向现实。空间定位系统、地理信息系统、遥感与摄影测量并称为“3S”.而“3S技术已经从各自独立发展进入到三种技术相互集成融合并且飞速发展的阶段.单一的一种技术具有一定的局限性，但“3S技术的集成则可以全面的分析、研究包括变形信息在内的各种灾变信息之间的相互关系，并且能够提供有力的技术支撑.而TGPS(时态GPS技术)具有更加深入的技术。它不但具有GIS的一般功能外，而且能够清晰的记载研究区域内各种地质现象随时间的演绎变化过程，描述四维空间的地质现象，而这对滑坡等地质灾害的监测预报具有十分重要的作用。因此，研究“3S”集成变形监测系统的技术，也是变形监测技术的发展趋势之一.1。2国内外研究现状目前建筑物的变形监测，由传统的单一固定的监测方法向点、线、面的空间立体交叉监测的模式发展。但传统常规测量方法精密水准测量仍然是高精度变形监测信息获取的主要手段。纵观国内外数十年变形监测手段的发展与进步，建筑物变形监测技术的发展成果主要有下几个方面（1）测量机器人，是一种能够自动精确照准读数获取角度、距离、三维坐标等信息并且代替人进行自动搜索、跟踪、辨识、分析、判断、推理及自我控制的智能型电子全站仪.它是以全站仪为基础，并集成步进马达、CCD影像传感器从而构成视频成像系统，并且能够智能化的控制应用软件进行计算.这种技术实现了建筑物一定范围内的无人职守、全天候、全方位的变形自动监测，是一种很好的技术手段.（2)摄影测量技术.地面摄影测量是利用地面基线两端点上的专用摄影机拍摄的相片对目标进行摄影测量。基本过程如下：用摄影经纬仪对观测目标进行摄像,获取相片后用扫描仪数字化，输入计算机得到数字影像，然后通过内业量测和数据处理得到变形体的二维或是三维坐标，比较不同时刻相同目标点的位移情况，平差计算建立变形体的表面数值模型。这种通过将摄影的相片转换成数字影像，然后再利用数字影像处理技术和数字影像匹配技术获得同名像点的坐标，进而获得变形物点的坐标，具有效率高、劳动强度低等优点。地面摄影测量可用于房屋建筑、桥梁隧道、道路边坡、水电工程、地下工程、高耸构筑物的变形观测，精度可达亚毫米级。 (3）高精度GPS形变测量.GPS系统的建立给定位技术带来了革命性的变化。应用GPS静态定位技术在多个测站上进行长时间观测，得到的数据后利用计算机进行处理,可以在几百公里甚至上千公里的距离上达到厘米级甚至毫米级的观测精度。由于GPS技术具有精度高、速度快、操作便捷等优点，而且当通过利用GPS技术和计算机技术、数据传输、处理与分析技术进行集成时,可实现从数据采集、传输、管理到变形分析及预报的自动化,达到远程网络实时监控的目的，而且当GPS用于变形监测时具有很高的精度,它的平面位置精度可达12mm，高程精度可达23mm，因此在建筑物变形监测方面具有很强的优势。它在建立和维持全球和地区的地心坐标框架、地震预报、精密形变测量、地球动力学研究及精化大地水准面等方面都发挥十分重要的作用.(4）合成孔径雷达干涉测量，是一种新型的极具潜力的空间对地观测技术，是继GPS之后，在测绘领域又发生的一次革命性变化。InSAR是根据时间测距的成像机理,充分利用了雷达回波信号所携带的相位信息，能全天候、全天时地获取地面精确三维信息。其原理是通过两幅天线同时观测或两次平行的对某一区域进行观测，从而获得同一地区的重复观测数据,然后提取地球表面三维的信息。目前，在InSAR基础上扩展的差分干涉技术和集成技术，对于研究地表变形、火山运动、冰川漂移、城市沉降、山体滑坡、大坝监测等方面具有极大的优势。（5）三维激光扫描技术。它是二十世纪九十年代中期出现的一项高新测量技术.它具有高效率、不接触、实时、动态、主动性、高精度、数字化、自动化等特性.它通过高速激光扫描测量的方法，大面积、高分辨率地快速获取被测表面对象的三维坐标数据，并且定期或周期对监测体的扫描数据对比分析,做出对检测对象的正确评估,对变形监测而言，这种技术具有重要的意义，它可以实时的对测量数据进行对比,判断位移及变形情况.目前国外已对该领域做了大量的研究精度可以达到毫米水平.1。3研究背景近20年来，我国兴建了大量的工业与交通建筑物、城市高层建筑物和地下工程设施、安装了许多大型精密机械和科学的实验设施等。这其中不可避免的因为建筑物变形的原因导致的安全事故，给人民生命和国家造成不可挽回的财产损失.事故的产生有很多原因，比如说，建筑物变形的影响。在工程建筑物及其设备的施工运营过程中,都会产生变形。当这种变形在一定的允许范围之内时，应认为是正常的现象,但是如果当变形值超过了允许的限度时，就会影响建筑物的正常运营与使用，严重时甚至会危及建筑物的安全造成建筑物的垮塌等严重安全事故。因此，变形观测作为工程建筑物施工及运营期间十分重要一部分也越来越引起各个部门的重视。故而，在工程建筑物的施工和运营期间，必须对其进行变形监测,以判断建筑物的安全性.建筑物变形观测能够在建筑物的沉降期间获得建筑物的沉降资料，然后通过分析研究变形观测过程中获取的的资料以监视工程建筑物的状态的变化和运营的情况.在发现不正常的变形现象时，及时的分析就建筑物变化趋势和原因，判断建筑物的变形情况，采取适当的措施来防止事故发生，并改善建筑物运营方式,以保证安全.其次,通过对观测资料的分析和研究，可以验证地基与基础的计算方法是否正确,工程结构的设计方法是否合理。工程建构筑物的设计、施工、管理和研究工作需要参考资料和经验数据，而在施工及运营期间的变形观测可以对不同基础与工程结构的建筑物规定合理的允许的变形值。而且也可以为建筑物施工过程中最适合采用的哪种结构、材料以及施工工艺提供安全可靠及科学客观的依据.建筑物的沉降观测是安全运营必不可少的监测手段,它提供了建筑物的施工运营期间动态变化和工作情况，这对分析建筑物变形原因和及时采取必要的措施，防止事故发生，改善运行管理方式，保证建筑物安全是十分重要的.在变形观测资料的内业的处理方面，相继发展了过程线，回归性分析,统计分析等分析手段，变形监测技术正在飞速发展,所有这些理论以数学模型与理论为基础，促进了变形监测分析技术的发展，确保了建筑物的安全。我国于1998年由建设部颁布了建筑物变形测量规程，这充分表明了变形监测的重要性以及我国对变形观测技术的重视。对工程建筑物进行定期、系统的监测发现异常及时采取工程补救，不论是施工期间还是运营期间非常重要.变形监测对掌握变形体的实际性状,为判断其安全提供必要的信息。比如，1985年6月12日长江三峡新滩大滑坡的成功预报，保证灾害的损失达到最低的限度。它不仅使滑坡区1371人在滑坡前夕安全撤离,并且使下游的客轮及时避险，为国家减少直接经济损失8700万。通过对变形监测资料进行严密的数据处理,做出变形体变形的几何反洗和物理解释，更好的理解变形机理,可验证有关工程设计理论和变形的模型假设，以改进现行的工程设计理论,建立、健全科学的变形预报理论和方法.1。4本文主要研究的内容本文首先论述的是变形监测的基本概念、监测内容及方法、以及具体的精度要求及规范；着重研究高层建筑物的变形观测方案设计及数据处理;最后依据数据处理结果作为高层建筑物变形回归分析的重要依据,从而预测建筑物变形的发展趋势,避免因变形原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的变形，也为以后的勘察设计提供可靠的资料及相应的变形数据。主要研究内容如下(1）广泛查阅资料，初步分析和探讨高层建筑物变形监测的内容、分类；（2)深入分析和探讨建筑物的沉降观测和主体倾斜观测方案设计方法和分析处理数据处理技巧；(3）探讨变形数据对建筑物变形的影响及更好的预防和发现高层建筑的变形来源。1。5本次方案设计内容（1）沉降监测基准网的布设、测量及成果处理形成稳固可靠的沉降观测基准网（2）按设计图纸及规范要求,布设沉降观测点，埋设观测原器件（3）沉降观测点的沉降观测（4）观测资料的汇总，审核，成果的处理（5）对观测成果进行回归分析,预测建筑物的沉降情况第二章变形观测概述2。1 变形产生的原因各种工程建筑物都要求坚固稳定，使变形量达到最小,以延长使用年限，但是不可避免的，任何建筑物都或多或少的产生变性.工程建筑物产生变形主要由三方面的原因引起，一是自然条件及其变化，二是与建筑物本身相联系的原因，三是由于人类的活动.其沉降的具体原因有下列几种因素2.1。1自然条件及其变化建筑物地基工程地质、水文地质、岩土的物理力学性质、大气温度和地下水位的变化等.例如，建筑物基础的地质条件不同，有的稳定、有的不稳定、会引起建筑物的不均匀沉陷,使其发生倾斜:建筑在土基上的建筑物，由于土基的塑性变形而引起沉陷；由于温度与地下水的季节性和周期性的变化，会引起建筑物的规律变形.另外，地震作为一种自然灾害，它的破坏是巨大的。地震后对地面的影响是巨大的，它会使地面产生大面积的沉降.例如,1966年3月邢台地震后表明，有的地区地面升高7厘米，有的地方则下沉30厘米多。2.1。2与建筑物本身相联系的原因建筑物本身的荷重、建筑物的结构及荷载（如风力、震动等）的作用。当在不稳定的地基上,修建大型的厂房、水塔或高层建筑物时,随着荷载的增加，基础的压力会逐渐增加，土层会被压缩，地基逐渐下沉，进而引起建筑物的沉降变形。2。1。3人类的活动、工程建设等所造成的原因矿产资源的开采满足了国家的能源需求，为国家的生产建设提供原材料。但地下开采引发的开采沉陷又反过来对地表造成破坏,伴随着我国经济的发展,地下开采的规模也不断扩大，地表的沉降变形问题也日趋严重.此外，地下水的升降对建筑物的影响是巨大的,由于过量的使用地下水,会使城市地基发生大面积的沉降,进而使建筑的产生变形。比如20世纪50年代和60年代初上海地区地面沉降监测结果表明，地面沉降量每年约为几厘米.而且外界的爆破、重载运输产生的连续性的机械振动,对建筑物的变形产生连续性的影响,会引起建筑物所在地表移动而产生变形。此外，还有其它因素导致建筑物的变形,比如，由于勘测、设计、施工以及运营管理工作不够完善，或是由于建筑物本身的质量问题，附近工程建筑物的兴建改变了地面原有的状态，对于建筑物的地基施加了一定的外力，由于地下工程的开挖，使得其上部或周围建筑物本身及其基础的原有应力状态失去平衡，都会使建筑物产生变形。2.2变形监测的基本概念所谓变形监测,就是利用专用的测量仪器对变形体的变形现象进行观测的工作。具体上,是周期性的对变形体上的监测点进行测量,得到一组可靠的数据，对数据进行处理，进而判断变形体的变形情况。其任务是确定在外力作用下，变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。变形监测的研究对象大到整个地球,比如地级移动监测、地球板块运动的监测,也可以小到一个工程建筑物或构筑物,比如高层建筑物的沉陷观测,滑坡体的滑动监测,基坑的变形监测。而建筑物的变形观测就是测定建筑物及其地基在建筑物荷重和外力作用下随时间而产生的变形的工作.建筑物的变形是指在建筑物施工和使用运营过程中，建筑物会逐渐产生不同程度的变形,并使周围地表及附属物产生变化的现象，通常指建筑物（构筑物）的沉降、位移、倾斜以及由以上原因可能产生的裂缝、扰曲、扭转等情况。建筑物变形监测的任务是周期性的对变形观测点进行观测,从观测点的三维坐标的变化情况中了解建筑物变形的空间，并通过对历次观测结果进行反复比较，了解其变形随时间的变化情况。第三章建筑物变形观测方案设计建筑物变形监测的内容包括沉降观测、水平位移观测、倾斜观测、裂缝和挠度观测.通常所说的建筑物变形观测是指沉降观测，建筑物沉降量一般不大,在短期内一般不会产生显著的变化，因而要进行长期而细致的沉降监测.沉降观测工作通常自地基基础施工完毕后或基础垫底浇灌完成后开始,直到沉降稳定变形量达到合理范围,都要进行定期的沉降监测，以便得出地基和基础在施工和运营期间最全面的质量指标，由所得到的观测资料可以选择加固地基和基础的方法.要达到变形监测的预期目的，必须通过对监测对象的分析，提出监测的精度，合适的监测频次，制定相应的监测方案。3.1建筑物变形监测的内容1、 沉降观测建筑物的沉降是地基、基础、上层结构及外界影响力共同作用的结果。沉陷观测又称为垂直位移观测，它是测定建筑物基础及其本身在垂直方向上的随时间的变化量。这种变化一般是由于地基不稳固、负载变化以及自重压力所产生的，同时季节及气温的变化也会产生影响.因此，沉陷观测一般在地基基础施工时就开始进行，直至施工若干年后,有足够的数据表示其停止位移，才能停止观测。具体方法为:在建筑物在施工运营期间，定期用精密水准测量仪器，对埋设在建筑物地基及附近的观测点测量其高程,比较不同周期的高程求得其沉降值。通过计算分析相对沉降是否有异常，来判断建筑物的安全性。同时，也可用其它方法测定沉降值,比如:地面立体摄影测量的方法、液体静力水准测量的方法.2、水平位移观测指建筑物整体在平面方向上的的位移。水平位移观测是测定建筑物上的观测点的平面位置随时间而产生变化量的工作。位移产生的原因有：外界压力、地基不稳、荷载的变化等因素。由于外力作用的不稳定性,因此建筑物发生位移并不能够确定，可能是任意方向的,也可能是某一特定的方向。当建筑物的位移发生在任意方向时，常用的测定位移方法为前方交会法,对于那些由于视线的阻挡而不宜用交会法观测的建筑物，可采用导线测量的方法，变化位移值可通过计算不同观测周期所获得的观测点坐标求得.而对于特定方向位移的测定常用基准线法,由于建筑物的基线及其平行线可认为是固定不变的，所以可以用测量仪器定期测定建筑物相对于它的偏离值，以计算位移值。但要求该基准线两端基点应选在变形影响范围之外，并设立牢固标石以防止其发生位移。此外，水平位移的测量，也可采用边角交会法、极坐标法、三角测量法等。3、倾斜观测由于建筑物地基有差异沉降或受外力不均匀，而使建筑物竖直轴线产生垂直偏差。测定建筑物倾斜的方法有两种：一种是直接测定建筑物的倾斜,悬吊垂球法是直接测定建筑物倾斜的方法中最简单的，通过测定建筑物相对垂球偏差值可直接测定倾斜量.而对于测定建筑物主体的倾斜,可以通过周期性的测量建筑物顶部及其对应底部的观测点或顶部中心点相对于底部中心点的相对位移值，便可以测定建筑物的偏移值.而对于另一种,建筑物沉降是不均匀的，可以测定建筑物的相对沉陷来计算建筑物的倾斜量.比如测定整体度较好的建筑物的倾斜观测，便可以根据基础差异沉降推算主体倾斜值4、裂缝观测建筑物裂缝往往出现在建筑物基础局部产生不均匀沉降时的墙体。由于受到建筑物差异沉降或其它因素的影响时,其墙、柱、梁、板等部位都有可能产生裂缝。而裂缝观测就是测定建筑物上裂缝随时间的发展情况的工作。通过裂缝观测可以测定建筑物裂缝的位置、走向、长度和宽度变化，来判断裂缝是否危及建筑物的安全.一般情况下,建筑物、构筑物和水坝的裂缝观测，宜在裂缝两侧设置观测标志，定期观测其位置的变化，以取得裂缝的大小和走向及变化情况。而对于较大的裂缝,应在其最宽处及裂缝末端至少布设一对观测标志。裂缝观测结果常与其它数据一起供探讨建筑物变形的原因、变形的发展趋势和判断建筑物的安全等参考。5、挠度观测测定建筑物在受力后挠曲程度的工作称为挠度观测。具体的观测内容是测定建筑物的监测点在铅垂面内的高程值相对于底部的高程值的差值。高层建筑物通常采用的方法为前方交会法。而当建筑物内部有竖直通道时，多采用垂线观测来测定建筑物的挠曲度,也就是从建筑物的顶部附近直到建筑物底部悬挂一根下挂重锤的不锈钢丝,并将观测点设置在建筑物不同高程上,用测量仪器定期测出各点与垂线最低点的相对位移,通过计算并比较不同周期的观测成果，从而求得建筑物的挠度值。对于目前比较先进的电子传感设备，由于电子设备的敏感度较高，可将观测点相对于垂线的微小位移变换成电感输出，经放大后由电桥测定便可显示各点的挠度值。总体上来说，变形监测的方法的选定，有许多因素的影响,其主要依据有：监测项目的特点、精度要求、变形速率以及监测体的安全性等指标。表3。1 建筑物变形监测类别与方法的选定类别监测方法水平位移监测三角形网、极坐标法、交会法、GPS测量、正倒垂线法、视准线法、引张线法、激光准直法、精密测距、伸缩仪法、多点位移计、倾斜仪等垂直位移监测水准测量、液体静力水准测量、电磁波测距三角高程测量等三维位移监测全站仪自动跟踪测量法、卫星实时定位测量（RTK）、摄影测量法等主体倾斜经纬仪投点法、差异沉降法、激光准直法、垂线法、倾斜仪、电垂直梁等挠度观测垂线法、差异沉降法、位移计、挠度计等监测体裂缝精密测距、伸缩仪、测缝计、位移计、摄影测量等应力、应变监测应力计、应变计3。2变形监测频率的确定变形监测的频率取决于变形的大小、速度、观测的目的以及安全性的要求。变形监测频率的大小应能反映出变形体的变形规律,并可随单位时间内的变形量大小而定；大坝随水位的高低而确定观测频率。当变形量较大时,应增大监测频率,来监测建筑物可能出现的问题，确保建筑的安全；当变形量减小时,说明建筑物的变形已达到稳定，可减小监测频率,以节约相应的人力物力。沉降观测周期可用以下经验公式确定:表示沉降观测点的高差中误差表示沉降观测速度,一般取平均沉降量与观测日的比值表示变形值与其误差比通常在使用阶段，沉降观测的周期可参照下表表3。2 沉降观测周期的选定沉降速度/(mm/d）观测周期/月沉降速度/(mm/d）观测周期/月通常情况下,在工程建筑物建成的初期，变形速度较快，经过一段时间后建筑物的变形趋于稳定，因此初始阶段的观测频率也要大一些，后期可以适当减少观测次数，但仍然不能够停止观测，仍需进行定期观测.具体可以根据以下原则1、根据编制的工程施测方案对埋设的观测点进行初测,初测应增加观测量，以提高初始值的可靠性。2、在施工阶段,变形观测的观测周期应按照施测方案设计的内容进行。对于一般性建筑，对于精度的要求并不高，可以在地下室砌完或基础完工后开始观测，而对于高层建筑物，则需要从基础底部完工或基础垫层后开始观测。观测次数与时间的确定应根据施工进度及荷载情况。对于民用建筑，观测周期可每加高层观测一次，如建筑物均匀增高,荷载每增加25时各测一次；而工业建筑物可以按不同施工阶段分别进行观测，比如，由于某种原因的暂时停工,可在停工时和重新开工时各观测一次。而在停工期间，为了保证建筑物的安全,可每隔月观测一次.3、在建筑物使用阶段,观测次数的确定应根据沉降速度大小和地基土类型。一般情况下,在第一年应观测次，第二年应观测次，第三年后每年至少一次,直至建筑物达到稳定为止。4、当出现特殊情况时,比如荷载突然增加、长时间连续降水使基础四周大量积水等情况，都应该增加变形观测次数，以确保建筑物的安全。当遇到突发状况时，比如建筑物突然发生大面积沉降或严重裂缝时，需进行每日或天一次的连续观测。3。3监测部位和测点布置的确定对建筑物进行变形监测时，通常需要在建筑物的特征部位埋设变形监测点，以代表整个建筑物的变形情况。还需要在变形影响范围之外的地方埋设基准点,定期的测量观测点相对于基准点的变形值，以达到控制变形观测精度，保证变形观测顺利实施的目的.3。3.1 变形网点的布置要求变形监测网的网点，分为基准点、工作基点和变形观测点，可分为二级控制,也可以由基准点直接控制观测点.通常情况下，其布设应符合下列要求1 、基准点，作为变形监测的控制点，应选在变形影响区域之外的位置来保证其稳固可靠。每个工程至少应有三个间隔尽量相等、间距一般不大于的基准点,这样有利于检查三点之间的高差变化。对于大型的工程项目,其基准点的安置有特殊要求，应采用带有强制归心装置的观测墩，或者采用双金属标钢管标.2 、工作基点，作为基准点与观测点的过渡点一般选在地基比较稳定且便于使用的位置。通常将工作基点布设于靠近建筑物，尽量不受其变形影响且距观测点,稳固，便于长期保存的位置，埋设深度应在地下水位之下级冻土层以下。同样，在大型工程施工区域内，水平位移监测工作基点宜采用带有强制归心装置的观测墩，垂直位移监测工作基点可采用钢管标。而对通视条件较好的小型工程,可不设立工作基点，在基准点上直接测定变形观测点.3、变形观测点，应设立在能够反映监测体变形特征的位置或监测断面上,监测断面一般分为：关键断面、重要断面和一般断面。需要时，还应埋设一定数量的应力、应变传感器.建筑物变形观测点一般选择在地基基础上。具体位置要求如下：1、建筑物的四角及沿承重墙每隔812m或间隔23个筑基上设置一个观测点，高于15m的建筑物,其内部承重柱上应布设观测点。2、建筑物的拐角处、高低层之间或新旧建筑物连接处、纵横交接处的两侧应布设观测点。3、设备基础的纵横轴线两端,基础四角，负重、结构、基础变化处，填挖方分界线两侧，沉降缝两侧均应设置观测点。4、高耸型建筑物应在其四周对称布设观测点。3。3.2 标志埋设变形监测基准点是控制变形监测精度的基础，因此要认真对待布设一定数量(不少于三个）的基准点位.需要保证所设置的变形网点牢固、便于长期保存与利用，并且尽量避免气温变化过大与加固群楼基础而进行打桩对其的影响。布置变形网点时根据在施工前所收集的资料，比如建筑平面图、地层结构图,并考虑建筑场地实际条件，最后与建筑施工单位有关人员商议从而确定变形网点的布置。在布设过程中,尽量避免将所有的变形网点布设于建筑物的同一方向，要使布设的变形网点平均分布于建筑物的四周，使局部的微小变形对此次观测的影响达到最小。变形网点的埋设应根据附近建筑物的分布情况、土壤的坚实程度以及监测对象的特点来确定.通常情况下,变形网点应埋设在不易受土壤膨胀和收缩的影响的基岩上，这样便可保证变形网点的稳固可靠.如下图1所示,水准基点的埋设按以下要求进行。为确保不受冬季冻涨变形的影响，用 钢筋和混凝土埋入地表下.对于建筑物的沉降观测,观测点应布设在最能够反映建筑物变形的点上。观测点的布设要考虑到基础的地质条件、建筑结构、内部应力的分布等因素。埋设时要保证观测点与建筑物的连接要牢固,使得观测点的变化能真正反映建筑物的沉陷情况。随着工程基础框架由地面向上延伸，将一根带十字标志的钢筋的观测点应埋设在浇注建筑物每根混凝土的基柱中，如图2所示，在施工过程中直到变形观测工作结束要保证标志始终露在外面,以便根据它们获得柱子的精确高程。钢筋标志要放入浇注的混凝土中，使它牢固，否则会影响观测精度。图1 水准基点的布设 图2 沉降观测点的布置3。4变形监测依据及精度要求由于变形监测涉及的安全问题,故与其他测量工作相比，变形监测的精度要求更高.确定合理的测量精度是很重要的,过高的精度要求使测量工作复杂，增加费用和时间，而精度定的太低又不能保证建筑物的安全性，并且增加变形分析的困难。不同类型的工程建筑物，变形观测的精度要求差别较大。对于同类工程建筑物，根据其结构、形状不同,要求的精度也有差异。即使同一建筑物，不同部位的精度要求也不同.因此，制定合理的变形观测精度，对工程施工是极为重要的.变形监测的精度及规范主要依据：1、建筑物沉降变形测量规程（JB12897-2006）2、工程测量规范（JB500262007）3、变形监测等级划分及精度要求表3.3变形监测等级划分及精度要求等级垂直位移监测水平位移监测适用情况变形观测点的高程中误差（mm）相邻变形观测点的高程中误差（mm）变形观测点的点位中误差(mm)一等0.30。11。5变形特别敏感的高层建筑物、高耸构筑物、工业建筑、重要古建筑、大型坝体、精密工程设施、特大型桥梁、大型直立岩体、大型坝体地壳变形监测等二等0。50。33。0变形特别敏感的高层建筑物、高耸构筑物、工业建筑、古建筑、特大型和大型桥梁、大中型坝体、直立岩体、高边坡、重要工程设施、重大地下工程、危害性较大的滑坡监测等、三等1.00。56。0一般性的高层建筑、多层建筑、工业建筑、高耸构筑物、直立岩体、高边坡、深基坑、一般地下工程、危害性一般的的滑坡监测、大型桥梁等四等2.01.012.0观测精度要求较低的建筑物、普通滑坡监测大型桥梁等4、水平位移监测基准网主要技术要求表3。4水平位移监测基准网主要技术要求等级相邻基准点的点位中误差(）平均边长L()测角中误差（)测角相对中误差水平角观测测回数1级仪器2级仪器一等1.53000.71300000122001.012000009-二等3.04001。0120000092001。8110000069三等6。04501。81100000693502.518000046四等12.06002。5180000465、监测基准网边长,宜采用电磁波测距。其主要技术要求表3.5监测基准网边长主要技术要求等级仪器精度等级每边测回数一测回读数较差(mm）单程各测回较差（mm）气象数据测定的最小读数往返较差（mm)温度(）气压（Pa)往返一等1mm级仪器4411。50.250二等2mm级仪器3334三等5mm级仪器2257四等10mm级仪器48106、沉降变形监测网主要技术要求表3.6沉降变形监测网主要技术要求等级相邻基准点高差中误差（mm)每站高差中误差（mm）往返较差、附和和闭合差(mm）检测已测高差较差（mm)一等0。30。07二等0。50。15三等1.00.3四等2。00。7第四章变形监测方案的设计与实施4。1工程概况包头市恒大华府项目位于包头市九原区,具体位置位于巴音高勒公园的北侧，九原区新政府的东侧.包头市恒大华府项目总体占地面积进1000亩.共分为三期开发，首期占地面积为480亩,主要由11层和18层的小高层组成。恒大华府项目将人类生活环境与自然紧密的结合在一起,小区内湖景园林的总占地面积为129000平方米，并且包括一个面积达24000平方米人工湖,湖水贯穿于小区之中，绿树成荫，环境优美。本次对包头恒大华府项目首一期工程2楼进行沉降观测,得到观测的数据。此建筑物地上18层，地下1层，为剪力墙结构，地基建在基岩上，非常稳定。分十九次观测，得到的观测数据均为实测，施工顺利进行，并能够真实的反映此建筑物在施工过程中的形变.监测时间自2008年6月3日至2011年11月12日，共计1355天.4。2测量等级的选定4.2.1沉降观测精度本次对包头恒大华府A2楼进行沉降观测,采用三等观测精度，沉降基准网观测采用三等水准测量，往返高差较差或高差闭合差应（n为测站数），最大不超过，沉降观测往返高差或高差闭合差应，最大不超过。观测点测站高差中误差:；观测的视线长度：前后视距差：视距累积差:4。2。2 沉降观测周期本次观测采用精密水准测量，观测的对象属于一般高层建筑物，在基础施工完毕即开始首次观测,由于首次观测结果是建筑物变形分析的基础值,一般重复观测两次观测取其平均值来保证其结果的准确性.观测时严格按照三等水准测量的要求进行，采用红黑尺并按后前前后的观测顺序进行，为提高观测的精度,尽量使后视与前视的距离相等，保证每圈的观测站数为偶数并按照“三固”原则，即每次观测都采用固定作业人员、固定的仪器设备、固定仪器站的办法。在作业过程中及时检查各项限差,如有超限应返工重测.每个周期的观测必须连续进行并记录好观测时间及工程进度。4。3 沉降点的布置4.4观测方法步骤4.4.1建立水准控制网根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案,由建设单位提供的水准控制点（或城市精密导线点)根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网。要求:（1） 一般高层建筑物周围要布置3个以上水准点,其间距不大于100米.（2） 在场区内任何地方架设仪器至少后视能看到到2个水准点，并且场区内各水准点构成闭合图形，以便闭合检校。(3) 各水准点要设在建筑物开挖、地面沉降和震动区范围之外,水准点的埋深要符合二等水准测量的要求（大于1.5米）,根据工程特点,建立合理的水准控制网,与基准点联测,平差计算出各水准点的高程.4.4。2建立固定观测路线根据以上原则并结合工程的特点，此楼共布设了13个沉降观测点.另外,需在建筑物附近较隐蔽且土层较稳定的地方设置不少于3个永久基准点,每次观测先校核基准点的稳定性，判断选择稳定点作为沉降观测的起算点，基准点的布设是根据现场踏勘的情况考虑基准点的稳定性和观测精度要求布设的，变形监测的基准点选在远离该建筑物50米外的坚固地方。4。5仪器观测方法与过程4。5.1测量仪器本工程采用日本索佳SDL30M电子精密水准仪一套,铟钢水准尺一对4。5.2 沉降观测方法的选定本次观测作业采用精密水准仪进行观测，因为它具有理论严密、简便易行精度高、稳定可靠、可以测定绝对垂直位移等诸多优点，使用它观测很容易达到观测目的，且由于恒大华府周边地势平坦、视野开阔，使用精密水准测量很容易实现。第五章数据处理5.1观测资料的整理沉降观测成果包括外业采集的各种原始观测数据和将原始观测数据经过处理所得到的结果.它们以数字的形式来表现。对于沉降观测的周期观测数据需进行观测值的质量检查，如完整性、一致性质量检查，进行粗差和系统误差检验，方差分量估计，保证沉降观测数据处理结果正确可靠。对于各监测点上的时间序列实测资料，通过插值方法或拟合方法整理成等间隔的观测序列以便提供沉降分析使用.对沉降观测所采集到的原始数据进行整理是沉降观测重要的一个步骤，因为它有利于原始数据的存档保管和进一步利用。由于沉降观测的数据不能一次得到,而需要经过多次不同时期的观测来完成。因此,对每次采集到的数据进行整理就显得更为重要。5。2观测资料的处理外业观测所得到的数据由于受到测量仪器，观测者和外界环境的影响，都会产生这样那样的误差，所以要通过一定的数学模型，对所测得的数据进行平差计算。将各次观测记录整理检查无误后，进行平差计