建筑物沉降与变形观测.doc

建筑物沉降与变形观察 4-6-1 沉降观察水准点测设 4-6-1-1 水准点布设 建筑物沉降观察是依照建筑物附近水准点进行，所以这些水准点必须坚固稳定。为了对水准点进行相互校核，预防其本身产生改变，水准点数目应尽可能不少于3个，以组成水准网。对水准点要定时进行高程检测，以确保沉降观察结果正确性。 在布设水准点时应考虑以下原因： 1水准点应尽可能与观察点靠近，其距离不应超出100m，以确保观察精度； 2水准点应布设在受振区域以外安全地点，以预防受到振动影响； 3离开公路、铁路、地下管道和滑坡最少5m。防止埋设在低洼易积水处及松软土地带； 4为预防水准点受到冻胀影响，水准点埋设深度最少要在冰冻线下0.5m。 在通常情况下，能够利用工程施工时使用水准点，作为沉降观察水准基点。假如因为施工场地水准点离建筑物较远或条件不好为了， 便于进行沉降观察和提升精度，可在建筑物附近另行埋设水准基点。 4-6-1-2 水准点形式与埋设 沉降观察水准点形式与埋设要求，通常与三、四等水准点相同，但也应依照现场详细条件、沉降观察在时间上要求等决定。 当观察急剧沉降建筑物和构筑物时，若建造水准点已来不及，可在已经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沉降必须证实已经达成终止。在山区建设中，建筑物附近常有基岩，可在岩石上凿一洞，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。当场地为砂土或其余不利情况下，应建造深埋水准点或专用水准点。 4-6-1-3 沉降观察水准点高程测定 沉降观察水准点高程应依照厂区永久水准基点引测，采取 II等水准测量方法测定。往返测误差不得超出1nmm （n为测站数），或4L。 假如沉降观察水准点与永久水准基点距离超出m，则无须引测绝对标高，而采取假设高程。 4-6-1-4 观察点布置和要求 观察点位置和数量，应依照基础结构、荷重以及工程地质和水文地质情况而定。高层建筑物应沿其周围每隔1530m 设一点，房角、纵横墙连接处以及沉降缝两旁均应设置观察点。工业厂房观察点可布置在基础、柱子、承重墙及厂房转角处。点密度视厂房结构、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察点。大型设备基础及较大动荷载周围、基础形式改变处及地质条件改变之处，皆轻易产生沉降，必须布设适量观察点。烟囱、水塔、高炉、油罐、炼油塔等圆形构筑物，则应在其基础对称轴线上布设观察点。总之，观察点应设置在能表示出沉降特征地点。 观察点布置合理，就能够全方面地精准地查明沉降情况。这项工作应由设计单位或施工技术部门负责确定。如观察点布置不便于测量时，测量人员应与设计人员协商，选择合理布置方案。全部观察点应以1：1001：500百分比尺绘出平面图，并加以编号，方便进行观察和统计。 对观察点要求以下： 1观察点本身应牢靠稳定，确保点位安全，能长久保留； 2观察点上部必须为突出半球形状或有显著突出之处，与柱身或墙身保持一定足巨离； 3要确保在点上能垂直置尺和良好通视条件。 4-6-1-5 观察点形式与埋设 沉降观察点形式和设置方法应依照工程性质和施工条件来确定或设计。 1民用建筑沉降观察点型式和埋设 通常民用建筑沉降观察点，大都设置在外墙勒脚处。观察点埋在墙内部分应大于露出墙外部分57倍，方便保持观察点稳定性。通常惯用几个观察点以下： （1） 预制墙式观察点（图4-187），它是由混凝土预制而成，其大小可做成普通粘上砖规格13倍，中间嵌以角钢，角钢棱角向上，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5060。 图4-187 预制墙式观察点 （2） 利用直径20mm 钢筋，一端弯成90角，一端制成燕尾形埋入墙内（图4-188）。 图4-188 燕尾形观察点 （3） 用长120mm 角钢，在一端焊一铆钉头，另一端埋入墙内，并以1：2水泥砂浆填实（图4-189）。 图4-189 角钢埋设观察点 2设备基础观察点型式及埋设 通常利用铆钉或钢筋来制作，然后将其埋入混凝土内，其型式以下：（1）垫板式 用长60mm 、直径20mm 铆钉，下焊40mm 40mm 5mm 钢板（图4-190a）。 （2） 弯钩式 将长约100mm 、直径20mm 铆钉一端弯成直角（图4-190b）。 （3） 燕尾式 将长80100mm 、直径20mm 铆钉，在尾部中间劈开，做成夹角为30左右燕尾形（图4-190c）。 （4） U 字式 用直径20mm 、长约220mm 左右钢筋弯成+U;形，倒埋在混凝土之中（图 4-190d）。 图4-190 设备基础观察点 如观察点使用期长，应埋设有保护盖永久性观察点（图4-191a）。对于通常工程，如因施工担心而观察点加工不及时，可用直径2030mm 铆钉或钢筋头（上部锉成半球状）埋置于混凝土中作为观察点（图4-191b）。 图4-191 永久性观察点在埋设观察点时应注意以下事项： （1） 铆钉或钢筋埋在混凝土中露出部分，不宜过高或太低，高了易被碰斜撞弯；低了不易寻找，而且水准尺置在点上会与混凝土面接触，影响观察质量。 （2） 观察点应垂直埋设，与基础边缘间距不得小于 50mm ，埋设后将四面混凝土压实，待混凝土凝固后用红油漆编号。 （3） 埋点应在基础混凝土将达成设计标高时进行。如混凝土已凝固须增设观察点时，可用钢凿在混凝土面上确定位置凿一洞，将标志埋入，再以 1：2 水泥砂浆灌实。 3柱基础及柱身观察点柱基础沉降观察点型式和埋设方法与设备基础相同。不过当柱子安装后进行二次灌浆时，原设置观察点将被砂浆埋掉，因而必须在二次灌浆前，及时在柱身上设置新观察点。 柱身观察点型式及设置方法以下： （1） 钢筋混凝土柱 用钢凿在柱子0标高以上1050cm 处凿洞（或在预制时留孔），将直径20mm 以上钢筋或铆钉，制成弯钩形，平向插入洞内，再以1：2水泥砂浆填实（图4-192a）。亦可采取角钢作为标志，埋设时使其与柱面成5060倾斜角（图4-192b）。 图4-192 钢筋混凝土柱观察点 （2） 钢柱 将角钢一端切成使脊背与柱面成 5060倾斜角，将此端焊在钢柱上（图 4-193a）；或者将铆钉弯成钩形，将其一端焊在钢柱上（图4-193b）。 图4-193 钢柱观察点 （3） 在柱子上设置新观察点时应注意事项： 1） 新观察点应在柱子校正后二次灌浆前，将高程引测至新观察点上，以保持沉降观察连贯性； 2） 新旧观察点水平距离不应大于1.5m，以确保新旧点观察结果相互联络。新旧点高差不应大于 1.5m，以免由旧点高程引测于新点时，因增加转点而产生误差； 3） 观察点与柱面应有3040mm 空隙，方便于放置水准尺； 4） 在混凝土柱上埋标时，埋入柱内长度应大于露出部分，以确保点位稳定。 4-6-2 建筑物沉降观察 4-6-2-1 沉降观察方法和通常要求 1沉降观察时间和次数 沉降观察时间和次数，应依照工程性质、工程进度、地基土质情况及基础荷重增加情况等决定。 在施工期间沉降观察次数： （1） 较大荷重增加前后（如基础浇灌、回填土、安装柱子、房架、砖墙每砌筑一层楼、设备安装、设备运转、工业炉砌筑期间、烟囱每增加15m 左右等），均应进行观察； （2） 如施工期间中途停工时间较长，应在停工时和复工前进行观察； （3） 当基础附近地面荷重突然增加，周围大量积水及暴雨后，或周围大量挖方等，均应观察。 工程投产后沉降观察时间： 工程投入生产后，应连续进行观察，观察时间间隔，可按沉降量大小及速度而定，在开始时间隔短一些，以后伴随沉降速度减慢，可逐步延长，直到沉降稳定为止。 2沉降观察工作要求 沉降观察是一项较长久系统观察工作，为了确保观察结果正确性，应尽可能做到四定： （1） 固定人员观察和整理结果； （2） 固定使用水准仪及水准尺； （3） 使用固定水准点； （4） 按要求日期、方法及路线进行观察。 3对使用仪器要求 对于通常精度要求沉降观察，要求仪器望远镜放大率不得小于24倍，气泡灵敏度不得大于 15/2mm（有符合水准器可放宽一倍）。能够采取适合四等水准测量水准仪。但精度要求较高沉降观察，应采取相当于N 或N 级23 精密水准仪。 4确定沉降观察路线并绘制观察路线图 在进行沉降观察时，因施工或生产影响，造成通视困难，往往为寻找设置仪器适当位置而花费时间。所以对观察点较多建筑物、构筑物进行沉降观察前，应到现场进行规划，确定安置仪器位置，选定若干较稳定沉降观察点或其余固定点作为暂时水准点（转点），并与永久水准点组成环路。最终，应依照选定暂时水准点、设置仪器位置以及观察路线，绘制沉降观察路线图（图 4-194），以后每次都按固定路线观察。采取这种方法进行沉降测量，不但防止了寻找设置仪器位置麻烦，加紧施测进度；而且因为路线固定，比任意选择观察路线能够提升沉降测量精度。但应注意必须在测定暂时水准点高程同一天内同时观察其余沉降观察点。 图4-194 沉降观察线路 1-沉降观察水准点；2-作为暂时水准点观察点；3-观察路线； 4-沉降观察点；5-前视线；6-置仪器位置 5沉降观察点首次高程测定 沉降观察点首次观察高程值是以后各次观察用以进行比较依照，如初测精度不够或存在错误，不但无法补测，而且会造成沉降工作中矛盾现象，所以必须提升初测精度。如有条件，最好采取N 或N 类型精密水准仪进行首次高23程测定。同时每个沉降观察点首次高程，应在同期进行两次观察后决定。 6作业中应恪守要求 （1） 观察应在成像清楚、稳定时进行； （2） 仪器离前、后视水准尺距离要用皮尺丈量，或用视距法测量，视距通常不应超出50m。前后视距应尽可能相等； （3） 前、后视观察最好用同一根水准尺； （4） 前视各点观察完成以后，应回视后视点，最终应闭合于水准点上。 4-6-2-2 沉桩过程中变形观察 在软土地基上建造高层建筑，多采取桩基。假如采取钢管桩、钢筋混凝土打入桩，在打桩过程中因为土体受到挤压等原因而引发地表土位移及隆起，因而影响周围原有建（构）筑物等。为了顺利进行打桩施工，确保周围安全，必须对周围建（构）筑物等进行沉降、位移、裂缝和倾斜等变形观察。 沉降观察就是测定建（构）筑物上一些点子高程随时间和打桩数量改变工作。 位移观察就是测定建（构）筑物平面位置随时间和打桩数量移动工作。 裂缝观察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察工作。 倾斜观察是用测量仪器或其余专用仪器测量建筑物倾斜度随时间和打桩数量改变工作。 1沉降观察水准点测设 （1）水准点布设沉降观察通常应利用就近城市水准点作为基准点引测，假如就近无城市水准点时，能够自行埋设水准点。 建筑物沉降观察是依照建筑物附近水准点进行，所以这些水准点必须坚固稳定。为了对水准点进行相互校核，预防其本身产生改变，水准点数目应不少于3个，以组成水准网，对水准点要进行定时高程检测，以确保沉降观察结果正确性。 在布设水准点时应考虑以下原因： 1）水准点应尽可能与观察点靠近，其距离不应超出100m，以确保观察精度。 2）水准点应布置在受震区以外安全地点，以预防受震动影响。 3）水准点应埋设在坚实土层，防止埋设在低洼积水和松软土地带。 （2） 水准点形式与埋设 沉降观察水准点形式与埋设要求，通常与三、四等水准点相同，但也应依照现场详细条件、沉降观察在时间上要求等决定。 （3） 沉降观察水准点高程测定 沉降观察水准点高程应依照城市永久水准点引测，采取II等水准测量方法测定。往返测误差不得超出1nmm（，为测站数），或4L（L 为公里数）。 假如沉降观察水准点与永久水准点距离超出 m，则无须引测绝对标高，而采取假设高程。 （4） 观察点布置和要求 观察点位置选择和数量，应依照被观察物详细情况和技术要求决定。如民用建筑物应布置在房角、纵横墙交接处、沉降缝两旁，工业建筑应布置在基础、柱子、承重墙或厂房转角处，地下管线设施应布置在管线设施上方（最好应开挖暴露，直接布置其上）。总之，观察点应布置在能表示沉降特征地点。 观察点布置合理，就能够全方面地精准地查明沉降情况。这项工作应由设计单位或施工技术部门负责确定。全部观察点应绘制1：100或1：500平面图，并注意点位编号，方便进行观察和统计。 对观察点要求以下： 1） 观察点应埋设牢靠稳定，能长久保留。 2） 观察点上部应制成蘑菇形状或有显著突出处，与墙、柱身保持一定距离。 3） 要确保在点上能垂直置尺和通视条件良好。 （5）观察点形式与埋设沉降观察点形式和埋设应依照工程性质和施工条件来确定或设计。高层建筑在打桩过程中对周围建（构）筑物影响，为此观察点应设在原有建（构）筑物上，通常惯用几个观察点以下： 1） 利用直径20mm 钢筋，一端弯成90角，一端制成燕尾形埋入墙内（图4-195）。 图4-195 燕尾形观察点 2） 用长120mm 角钢，在一端焊一铆钉头，另一端埋入墙内，用1：2水泥砂浆填实（图4-196）。 图4-196 角钢埋设观察点 管线上观察点，依照详细情况而定，最好将管线开挖暴露，直接进行观察其本身升降量，或用间接观察方法在管线旁边埋设观察点，推算其管线升降量（图4-197）。 图4-197 地下管线观察点 2建（构）筑物沉降观察 （1）沉降观察方法和通常要求： 1） 沉降观察时间和次数，应依照高层建筑打桩数量和深度，工程进度，地基土质情况等决定。通常由甲方召集设计、施工、监测以及管线、房管、道路等关于部门协调会决定观察时间和次数。通常要求打桩期间天天观察一次，如科研需要，需知回弹量，那么最好天天在打桩前和打桩后进行观察。如施工期间中途停工时间较长，应在停工时和复工前进行观察。 2） 沉降观察工作要求 沉降观察是一项较长久系统观察工作，为了确保观察结果正确性，应尽可能做到四定：固定人员观察和整理结果；固定使用水准仪及水准尺；使用固定水准点；按要求日期、方法及路线进行观察。 3） 使用仪器工具要求 高层建筑沉降观察所用仪器要求较高，通常都采取可测II等水准精密水准仪和铟钢水准尺。 4） 确定沉降观察线路并绘制观察路线图 进行沉降观察时，因施工或生产影响，造成通视困难，往往为寻找设置仪器适当位置而花费时间。所以对观察点较多建筑物、构筑物进行沉降观察前，应到现场进行规划，确定安置仪器位置，选定若干较稳定沉降观察点或其余固定点作为暂时水准点（转点），并与永久水准点组成环路。最终，应依照选定水准点，设置仪器位置以及观察路线，绘制沉降观察路线图，以后每次都按固定路线观察。采取这种方法进行沉降测量，不但能够防止寻找设置仪器麻烦，加紧施测进度；而且因为路线固定，比任意选择观察路线能够提升沉降测量精度。但应注意必须在测定暂时水准点高程同一天内同时观察其余沉降观察点。 5） 沉降观察点首次高程测定 沉降观察点首次观察高程值是以后各次观察用以比较依照，如初测精度不够或存在错误，不但无法补测，而且会造成沉降工作中矛盾现象，所以必须提升初测精度。如有条件，最好采取N 或N23 类型精密水准仪进行首次测定。同时每个沉降观察点首次高程，应在同期进行两次观察后决定。 6） 观察方法及作业中应恪守要求 使用精密水准仪光学测微法后、前、前、后进行观察，观察应在成像清楚、稳定时进行，有多个前视观察点时前视各点观察完成以后，应回测后视点，最终应闭合于水准点上。一个测站上观察限差如表4-48所表示。 一个测站上观察限差 表4-48 类别 项目 高精度 较高精度 中精度 视线长度（m） 20 30 40 前后视距差（m） 0.50.5 1.0 前后视距累计差（m） 1.5 1.5 3.0 视线离地面高度（m） 0.5 0.5 0.5 基辅分划读数差（mm ） 0.2 0.3 0.4 基辅分划所测高差之差（mm ） 0.3 0.4 0.6 （2）沉降观察精度及结果整理。打桩期间沉降观察是对施工区周围建（构）筑物改变观察，其精度可略低于高层建筑施工过程中沉降观察。打桩期间通常要求沉降观察点相对于后视点高差测定允许偏差为1mm（即仪器在一测站观察完前视各点以后，再回测后视点，两次读数之差不得超出1mm ）。每次观察结束后，要检验统计计算是否正确，精度是否合格，并进行误差分配，然后将观察高程列入沉降观察结果表中，计算相邻两次观察之间沉降量，并注明观察日期，为了更清楚地表示沉降与时间相互关系，还要画出每一观察点时间与沉降量关系曲线图，如图 4-198所表示。 图4-198 沉降位移曲线图 3位移观察 当要测定某大型建筑物和主要构筑物水平位移时，能够依照建（构）筑物形状和大小，布设各种形式控制网进行水平位移观察。观察点与控制点应位于同一直线上。控制点最少须埋设三个，控制点之距离及观察点与相邻控制点间距离要大于30m，以确保测量精度。当要测定建（构）筑物在某一特定方向上位移量时，能够在垂直于待测定方向上建立一条基准线，定时地测量观察标志偏离基准线距离，就能够了解建（构）筑物水平位移情况。位移观察控制点应设在打桩区影响之外（通常设在 100m 之外），打桩（尤其是钢筋混凝土桩）影响范围通常为桩长1.5倍，如400mm 400mm 27000mm 混凝土方桩影响范围在3040m 之间，当然它还与桩密度，打桩速率等关于。打桩过程中变形观察，最好在打桩前和打桩后各测一次，也能够天天打桩后进行一次观察。观察后及时整理统计并于次日提交资料，一个阶段后除了提交观察资料外，还要绘制变形曲线图，方便及时分析原因，采取方法，预防事故发生。 （1）视准线法 由经纬仪视准面形成基准面基准线法称为视准线法。视准线法又分为直接观察法、角度改变法（即小角法）和移位法（即活动觇牌法）三种。 1） 直接观察法 可采取J 级经纬仪正倒镜投点方法直接求出位移值，此2种方法最简单且直接正确，为惯用方法之一，如图4-199所表示。 图4-199 直接观察示意 仪器架在控制点A，正镜瞄准控制点B，投影至观察点1，用小钢皮尺直接读数；倒镜再瞄准B，投影至1再读数，取两读数平均值，即观察点1水平位移值。 2） 小角法是利用精密经纬仪，精准测出基准线与置镜端点到观察点视线之间所夹角度，如图4-200所表示。 图4-200 小角法位移观察示意 如图4-200所表示，A、B、C 为控制点；M 为观察点。控制点必须埋设牢靠稳定标桩，每次观察前对所使用控制点应进行检验，以预防其改变。建（构）筑物上观察点标志要牢靠、显著。 设第一次在A 点所测之角度为，第二次测得之角度为，两次观察角度1 2 差数 2 1 则建筑物之位移值： DbAMd= （4-70） r式中 位移值； AM A 点至M 距离； 206265。 3） 激光准直法 激光准直法可分两类：第一类是激光束准直法。它是经过望远镜发射激光束，在需要准直观察点上用光电探测器接收。因为这种方法是以可见光束代替望远镜视线，用光电探测器探测激光光斑能量中心，所以惯用于施工机械导向自动化和变形观察。第二类是波带板激光准直系统，波带板是一个特殊设计屏，它能把一束单色相干光会聚成一个亮点。波带板激光准直系统由激光器点光源、波带板装置和光电探测器或自动数码显示器三部分组成。第二类方法准直精度高于第一类，可达10-610-7以上。 （2）用前方交会法测定建筑物水平位移 在测定大型工程建筑物（比如塔形建筑物、水工建筑物等）水平位移时，可利用变形影响范围以外控制点用前方交会法进行。 如图4-201所表示，A、B 点为相互通视控制点，P 为建筑物上位移观察点。首先仪器架设A，后视B，前视P，测得角BAP 外角，（360），1然后架设 B，后视 A，前视 P，测得 ，经过内业计算求得 P 点坐标。当、 角值改变而P点坐标亦随之改变，再依照公式计算其位移量。 图4-201 前方交会示意 （4-71） 前方交会通用方法： 1）已知点坐标反算 2） 求待测边方位角和边长 3） 待测点坐标计算 4-6-2-3 各施工阶段中变形观察 前面介绍了打桩阶段变形观察，下面分别介绍高层建筑其余各施工阶段变形观察。 1井点降水与挖土阶段变形观察 在软土地基上建造高层建筑，采取桩基加箱基较多，其特点是：（1）基础埋置较深，通常大多为5m，有达10余米，视详细情况而定；（2）如地下水位较高，在基础施工时多采取井点降水法来降低地下水位，方便利开挖基础和基坑施工。因为井点降水和挖土影响，施工地域及四面地面会产生下沉，邻近建筑物受其影响亦同时下沉，这么就影响了邻近建筑物正常使用。为此要在邻近建筑物上埋设变形观察点，通常要埋设沉降观察、位移观察、裂缝观察和倾斜观察点。图4-202所表示为上海新锦江宾馆工程变形观察点布置。在井点降水时，西侧民房沉降量超出了极限，达成184.2mm，裂缝宽度达成78mm ，因为及时提供观察数据，为确保居民安全让其搬迁后再继续进行井点降水及开挖。又如上海商城工程在8m 深基础施工井点降水和挖土阶段，西边民房最大沉降量分别达成 191.4mm 和200.9mm ，因为及时采取了加固方法才确保了居民和住宅安全。 图4-202 新锦江宾馆变形观察点布置图 A、A 、A 、A 为基准点；A 为平面位移兼沉降点； 16711iB 为墙上沉降点；D 点为倾斜观察点 i2基础和结构施工阶段变形观察 为了了解地基变形规律，要经过各阶段实测沉降量与各阶段土工模拟试验所做试验结果进行比较，以验证计算精准度。所以，高层建筑沉降观察应从基础施工开始一直进行观察，方便取得完整资料。 为了确保第一性资料正确，沉降观察点、暂时点、永久点均必须牢靠，不易损坏。 设备基础观察点埋设通常利用铆钉或钢筋来制作，然后将其埋入混凝土内，其形式如4-6-1-5埋设形式。 3柱基础及柱身观察点详见4-6-1-5。 4-6-2-4 建筑物全部完工后沉降变形观察 在高层建筑施工过程中，因为速度较快，土层不可能立刻承受到全部荷载，伴随时间进展，沉降量也随之增加。所以，高层建筑完工后亦需进行变形观察。从积累以往资料来分析，完工后第一年应每个月一次，第二年每两个月一次、第三年每六个月一次，第四年开始每年观察一次，直至稳定为止。但在软土层地基建造高层，虽采取了打桩，深基础等方法，沉降是不可防止。为此，能够进行长久观察，确保建筑物安全。如有不均匀沉降，可及时采取方法。 高层建筑中沉降观察以 II等水准精度要求。位移观察准确至毫米，读数至0.5mm。用角度观察时必须用2级以上精度经纬仪进行观察，能算至0.5mm 为宜。 4-6-2-5 沉降观察精度及结果整理 沉降观察精度通常应符合以下要求： 1连续生产设备基础和动力设备基础、高层钢筋混凝土框架结构及地基土质不均匀主要建筑物，沉降观察点相对于后视点高差测定允许偏差为1mm（即仪器在每一测站观察完前视各点以后，再回视后视点，两次读数之差不得超出1mm ）。 2通常厂房、基础和构筑物，沉降观察点相对于后视点高差测定允许偏差为2mm 。 3每次观察结束后，要检验统计计算是否正确，精度是否合格，并进行误差分配，然后将观察高程列入沉降观察结果表中，计算相邻两次观察之间沉降量，并注明观察日期和荷重情况。为了更清楚地表示沉降、时间、荷重之间相互关系，还要画出每一观察点时间与沉降量关系曲线及时间与荷重关系曲线，如图4-203所表示。 图4-203 沉降曲线 时间与沉降量关系曲线，系以沉降量 S 为纵轴，时间 T 为横轴，依照每次观察日期和每次下沉量按百分比画出各点，然后将各点连接起来，并在曲线一端注明观察点号。 时间与荷重关系曲线，系以荷载重量 P 为纵轴，时间 T 为横轴，依照每次观察日期和每次荷载重量画出各点，然后将各点连接起来。 两种关系曲线合画在同一图上，方便能更清楚地表明每个观察点在一定时间内，所受到荷重及沉降量。 4-6-3 沉降观察中常碰到问题及其处理 在沉降观察工作中常碰到一些矛盾现象，并从沉降与时间关系曲线上表现出来。对于这些问题，必须分析产生原因，给予合理处理。兹将常见几个现象分述以下： 4-6-3-1 曲线在首次观察后即发生回升现象 在第二次观察时即发觉曲线上升，至第三次后，曲线又逐步下降。发生此种现象，通常都是因为初测精度不高，而使观察结果存在较大误差所引发。 在处理这种情况时，如曲线回升超出 5mm ，应将第一次观察结果作废，而采取第二次观察结果作为初测结果；如曲线回升在5mm 之内，则可调整初测标高与第二次观察标高一致。 4-6-3-2 曲线在中间某点突然回升 发生此种现象原因，多半是因为水准点或观察点被碰动所致；而且只有当水准点碰动后低于被碰前标高及观察点被碰后高于被碰前标高时，才有出现回升现象可能。 因为水准点或观察点被碰撞，其外形必有损伤，比较轻易发觉。如水准点被碰动时，可改用其余水准点来继续观察。如观察点被碰后已活动，则需另行埋设新点；若碰后点位尚牢靠，则可继续使用。但因为标高改变，对这个问题必须进行合理处理，其方法是：选择结构、荷重及地质等条件都相同邻近另一沉降观察点，取该点在同一期间内沉降量，作为被碰观察点之沉降量。此法虽不能真正反应被碰观察点沉降量，但如选择适当，可得到比较靠近实际情况结果。 4-6-3-3 曲线自某点起渐渐回升 产生此种现象通常是因为水准点下沉所致，如采取设置于建筑物上水准点，因为建筑物还未稳定而下沉；或者新埋设水准点，因为埋设地点不妥，时间不长，以致发生下沉现象。水准点是逐步下沉，而且沉降量较小，但建筑物早期沉降量较大，即当建筑物沉降量大于水准点沉降量时，曲线不发生回升。到了后期，建筑物下沉逐步稳定，如水准点继续下沉，则曲线就会发生逐步回升现象。 所以在选择或埋设水准点时，尤其是在建筑物上设置水准点时，应确保其点位稳定性。如已查明确系水准点下沉而使曲线渐渐回升，则应测出水准点下沉量，方便修正观察点标高。 4-6-3-4 曲线波浪起伏现象 曲线在后期展现波浪起伏现象，此种现象在沉降观察中最常碰到。其原因并非建筑物下沉所致，而是测量误差所造成。曲线在前期波浪起伏所以不突出，是因下沉量大于测量误差之故；但到后期，因为建筑物下沉极微或已靠近稳定，所以在曲线上就出现测量误差比较突出现象。 处理这种现象时，应依照整个情况进行分析，决定自某点起，将波浪形曲线改成为水平线。 4-6-3-5 曲线中止现象 因为沉降观察点开始是埋设在柱基础面上进行观察，在柱基础二次灌浆时没有埋设新点并进行观察；或者因为观察点被碰毁，日后设置之观察点绝对标高不一致，而使曲线中止。 为了将中止曲线连接起来，可按照处理曲线在中间某点突然回升现象方法，估求出未作观察期间沉降量；并将新设置沉降点不计其绝对标高，而取其沉降量，一并加在旧沉降点累计沉降量中去（图4-204）。 图4-204 沉降曲线中止示意 4-6-4 建筑物变形与裂缝观察 4-6-4-1 倾斜观察 在进行观察之前，首先要在进行倾斜观察建筑物上设置上、下两点或上、中、下三点标志，作为观察点，各点应位于同一垂直视准面内。如图4-205所表示，M、N 为观察点。假如建筑物发生倾斜，MN 将由垂直线变为倾斜线。观察时，经纬仪位置距离建筑物应大于建筑物高度，瞄准上部观察点M，用正倒镜法向下投点得N，如N与N 点不重合，则说明建筑物发生倾斜，以a表示N、N 之间水平距离，a即为建筑物倾斜值。若以H 表示其高度，则倾斜度为： 图4-205 倾斜观察 i=arcsin（a/H） （4-83） 高层建筑物倾斜观察，必须分别在互成垂直两个方向上进行。 当测定圆形构筑物（如烟囱、水塔、炼油塔）倾斜度时（图4-206），首先要求得顶部中心对底部中心偏距。 为此，可在构筑物底部放一块木板，木板要放平放稳。用经纬仪将顶部边缘两点A、A投影至木板上而取其中心A ，再将底0部边缘上两点 B 与B也投影至木板上而取其中心B ，A B 之间距离a就是00 0 顶部中心偏离底部中心距离。同法可测出与其垂直另一方向上顶部中心偏离底部中心距离b。再用矢量相加方法，即可求得建筑物总偏心距即倾斜值。即： c= a2 +b2 （4-84） 图4-206 偏心距观察构筑物倾斜度为： ic/H （4-85） 4-6-4-2 裂缝观察 建筑物发觉裂缝，除了要增加沉降观察次数外，应立刻进行裂缝改变观察。为了观察裂缝发展情况，要在裂缝处设置观察标志。设置标志基本要求是，当裂缝开展时标志就能对应开裂或改变，正确反应建筑物裂缝发展情况。其形式有以下三种： 1石膏板标志 用厚10mm ，宽约5080mm 石膏板（长度视裂缝大小而定），在裂缝两边固定牢靠。当裂缝继续发展时，石膏板也随之开裂，从而观察裂缝继续发展情况。 2白铁片标志 如图4-207所表示，用两块白铁片，一片取150mm 150mm 正方形，固定在裂缝一侧，并使其一边和裂缝边缘对齐。另一片为50mm 200mm ，固定在裂缝另一侧，并使其中一部分紧贴相邻正方形白铁片。 当两块白铁片固定好以后，在其表面均涂上红色油漆。假如裂缝继续发展，两白铁片将逐步拉开，露出正方形白铁上原被覆盖没有涂油漆部分， 其宽度即为裂缝加大宽度，可用尺子量出。 图4-207 白铁片标志 3金属棒标志（图 4-208） 在裂缝两边凿孔，将长约10cm 直径10mm 以上钢筋头插入，并使其露出墙外约 2cm 左右，用水泥砂浆填灌牢靠。在两钢筋头埋设前，应先把钢筋一端锉平，在上面刻画十字线或中心点，作为量取其间距依据。待水泥砂浆凝固后，量出两金属棒之间距离，并统计下来。以后如裂缝继续发展，则金属棒间距也就不停加大。定时测量两棒之间距并进行比较，即可掌握裂缝开展情况。 图4-208 金属棒标志 4-6-4-3 位移观察 当建筑物在平面上产生位移时，为了进行位移测量，应在其纵横方向上设置观察点及控制点。如已知其位移方向，则只在此方向上进行观察即可。观察点与控制点应位于同一直线上，控制点最少须埋设三个，控制点之间距离及观察点与相邻控制点间距离要大于30m，以确保测量精度。如图4-209所表示， A、B、C 为控制点，M 为观察点。控制点必须埋设牢靠稳定标桩，每次观察前，对所使用控制点应进行检验，以预防其改变。建筑物上观察点标志要牢靠、显著。 图4-209 位移观察 位移观察可采取正倒镜投点方法求出位移值。亦可采取测角方法。如图4-209所表示，设第一次在A 点所测之角度为，第二次测得之角度为，两次1 2观察角度差数，则建筑物之位移值 2 1DbAMd= （4-86） r式中 206265。 位移测量允许偏差为3mm ，进行重复观察评定。 4-6-4-4 用三角高程测量法测定建筑物沉降变形 在兴建和运行管理期间对大型工程建筑物沉降观察，通常采取静力水准测量或高精度水准测量，这就要求要设置精巧标志，使用精密水准尺及其余高精度设备。为了降低成本和满足沉降观察急需，可采取短边三角高程测量法进行建筑物沉降观察，其方法以下： 如图4-210所表示，在建筑物上分别固定标志1和2，在建筑物之间安置精密光学经纬仪，测定倾斜角及。当及很小情况下，标志高程H，可1212 按下式计算： 图4-210 aH =l （4-87） r式中 l仪器到标志斜距； 206265。 则两个标志之间高差h 即可求得。当lll，和时，且测角121212和量距误差对高差为等影响时，则对量距和测角精度要求为： m rm = k （4-88） 12am rm = k （4-89） a2l由式（4-88）可知测角和量距误差大小，都与 m 关于，其影响大小，分 k 别如表4-49及表4-50所表示。 表4-49 当mk为以下五种误差时，m1误差值（mm） 0.05 0.1 0.20.3 0.4 186 172 343515 684 2 43 86172 258 343 3 2957 114 172 229 4 21 4386 129 172 5 1734 69 103 137 10 8.617 34 52 69 20 4.38.6 17 26 34 302.9 5.7 11 17 23 1 1.4 2.9 5.7 8.611 2 0.7 1.42.9 4.3 5.7 3 0.5 1.01.9 2.93.8 4 0.4 0.7 1.4 2.1 2.95 0.3 0.61.1 1.7 2.3表4-50 l （m） 当mk为以下五种误差时，m误差值（mm） 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 15.2 10.3 20.6 30.9 41.2 22.6 5.2 10.3 15.5 20.6 31.7 3.4 6.9 10.313.8 4 1.3 2.6 5.2 7.7 10.3 51.0 2.1 4.16.2 8.3 6 0.8 1.7 3.45.2 6.97