大同煤矿集团有限公司综合图书培训中心工程变形观测方案.docx

大同煤矿集团有限公司综合图书培训中心工程
位移沉降观测实施方案

批 准：
审 核：
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编 制：

2010年十一月

一、 任务来源及工程概况
本院受大同煤矿集团有限公司委托，对其新建的综合图书培训中心大楼进行位移沉降观测，以便有效了解建筑物的稳定性，以便及时采取预防措施；在检查和处理有关工程质量事故中，籍以做出真确的判断和分析；为今后类似设计提供基础分析数据。
本工程位于大同市口泉区新平旺中心区，同泉路西侧，建设面积为59240M2。工程分为主楼和裙楼两部分：主楼地下一层，主要功能为设备用房，地上二十六层，主要功能为普通办公及高层办公；裙楼地下一层，主要为地下车库，地上四层，主要功能为展览、办公、会议、培训。结构为框架剪力墙结构。
二、 任务及目的
本次监测的任务为建筑物主体的位移和沉降。通过观测，取得位移和沉降的精确可靠的数据，了解该建筑物在使用期间的安全。
三、 编制依据
1）《工程测量规范》 GB50026-93
2）《国家一、二等水准测量规范》 GB12897-91
3）《建筑变形测量规范》 JGJ/T8-97
4）《城市测量规范》 CJJ8-99
5）《全球定位系统(GPS)测量规范》GB/T 18314-2001
四、技术方案
1位移观测
根据规范要求，该工程位移观测拟采用二级观测精度进行。形式采用测角网进行变形监测。
平面控制网精度要求

级别
平均边长（m）
角度中误差（”）
边长中误差（mm）
最弱边边长相对中误差
一级
200
±1.0
±1.0
1:200000
二级
300
±1.5
±3.0
1:100000
三级
500
±2.5
±10.0
1:50000
注：最弱边边长相对中误差中未计入基线边长误差影响
实际边长与表中相差较大
采用边角组合网时
不易按不规定执行
（1） 基准点布设及位置要求
位移基准点是位移观测数据的基本控制点。本工程拟布置三个基本控制点（其中一个作为校核点），基准点布置在距离建筑物300M左右的沉降影响区之外，要求埋设在车辆、行人比较少，通视且易保存观测的地方。
基准点宜避开地下管线、尽可能避开规划道路未施工路段，距待建建筑物150左右，点间距约300M。埋设形式见附图。
因基准点拟采用静态GPS进行测量，所以点位还应满足如下要求：
1、 点位应便于校核检验
2、 应便于安置仪器和操作
3、 离电视台、电台、微波站等大功率无线电发射源的距离不应小于200M，离高压输电线微波无线电信号传输通道的距离不应小于50M，附近不应有强烈反射卫星信号的大面积水域、大型建筑以及热源等
4、 通视条件好，应方便后续采用常规测量手段进行联测
（2） 位移工作点的布设
为了监测该建筑物在使用期间的位移变化，拟在该建筑物顶部两边独立布设两个位移工作点，与地面的基准点形成一个两个独立的三角形。用红漆标出并编号。
（3） 观测技术要求
控制测量
三个位移基准点采用静态GPS测量，等级采用C级精度要求进行测设。
本工程计划共采用四台套TRIMBLE R8 GPS双频卫星接收机，标称精度为5mm+D×10-6,满足规范要求。全部接收机均经山西测绘局检验合格，均可提供年检报告。当基准点稳定后，既进行静态测量。
本次作业技术要求应满足如下要求：
1、卫星截止高度角大于15。
2、有效卫星观测数大于5
3、观测时段大于45分钟
4、数据采样间隔15秒
5、PDOP小于6
GPS静态观测作业时，应符合下列规定：
1、使用零相位天线和强制对中器安置GPS接收机天线，对中精度应高于±0.5mm。
2、作业中应严格按照规定的时间计划进行观测。
3、经检查各种线缆连接无误后，方可开机观测。
4、开机后经检验有关指示灯与面板显示正常后，方可进行自测试，输入测站名和时段等控制信息。
5、接收机起动前和接收中，应填写测量手簿中的记录项目。
6、每时段要进行一次气象观测。
7、每时段开始时、结束后应分别量取一次天线高，取其平均值作为天线高。
8、接收期间应防止仪器振动，并防止人员和其他物体碰到天线和遮挡信号。
9、观测期间，不得在接受机旁使用电台、手机、对讲机等无线电通讯设备。
10、雷电、风雨等恶劣天气不宜进行观测作业。
11、同一观测时段内不得进行如下操作：
接收机关闭又从新启动
进行自测试
改变卫星截止高度角
改变数据采样间隔
改变接收机天线位置
按动关闭文件或删除文件功能键
12、数据处理应按照国标《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T 18314相应规定执行，数据采用率宜大于95%。
位移监测
位移监测利用静态GPS三个基准点和建筑物顶部两个工作点组成两个独立三角形，按照三角测量进行施测。因建筑物顶部两个点距离较近，为了不降低精度，故不将其放在一起进行联测。
水平角观测
本工程拟采用经过鉴定的LEICA TCA2003精密自照准全站仪进行观测，其标称精度为0.5秒，满足规范规定。
水平角观测采用方向观测法，技术指标应满足如下规定：
1、当方向数少于三个时，可不进行归零
2、按照规范规定，水平角观测采用四测回，不进行度盘配置
3、两次照准目标读数差要小于2秒、一测回2C差小于5秒、同一方向值各测回互差小于3秒（当垂直角超过±3度时，可按同一观测时段内相邻测回进行比较）
4、三角形闭合差不大于2√3M0，M0为测角中误差。
水平角观测作业符合下列要求：
1、使用的仪器应在项目开始前进行检验，在项目进行中也应定时进行检验。
2、观测应在通视良好、成像清晰稳定时进行。晴天的日出、日落时和太阳中天时前后不宜观测。作业中仪器不得受阳光直射，当气泡偏离一格时，应在测回间重新整置仪器。当视线靠近吸热或放热强烈的地形地物时，应选择阴天或有风但不影响仪器稳定的时间段进行观测。当需消减时间性水平折光影响时，应按不同时段进行观测。
3、在观测中宜采用双照准法，在半测回中每个方向连续照准两次，并各读数一次。每站观测中，应避免二次对焦，当观测方向的边长悬殊较大时，有关方向调焦时，宜采用正倒镜同时观测法，不可不考虑2C变动范围。对于大倾斜方向的观测，应严格控制水平气泡的偏移，当垂直角超过3度时，应进行仪器的竖轴倾斜改正。
4、当观测成果超限时，应按下列规定重测：
当2C互差或各测回互差超限时，应重测超限方向，并联测零方向。
当归零差超限或零方向2C互差超限，重测该测回。
当重测方向数超过所测方向总数的1/3时，重测该测回。
在一个测站上，当基本测回重测得方向测回数超过全部全部方向测回总数的1/3时，应重测该测站。
基本测回成果和重测成果均应计入手簿。重测成果和基本测回结果之间不得取平均，每一测回只应取用一个符合限差的结果。
当三角形闭合差超限时，应进行分析，选择有关测站进行重测。
数据处理
基准点的数据处理，按照规范要求，利用TRIMBLE自带的TGO静态数据处理软件进行平差，当精度符合规范要求时，将其启用，作为本工程位移监测的基本起算点。为了保证成果的准确无误，基本控制点应半年复测一次，以校核检验基本控制点的点位是否牢固可靠。
监测数据的处理使用清华三维平差软件，按照边角网进行平差数据处理。
2、沉降观测
根据规范要求及本工程的具体情况，本工程拟采用一级和二级观测精度。一级使用于基准点间和引测部分的控制测量，二级使用于沉降点间的水准测量其精度要求如下表：

变形
测量
等级
观测点
测站
高差
中误差
mm
基辅
分划
读数
之差
mm
基辅
分划
高差
之差
mm
往返
较差
（附合或
闭合路线）
mm
检测
已测
高差
之差
mm
一级
±0.15
±0.30
±0.50
±0.3√n
±0.45√n
二级
±0.50
±0.50
±0.70
±1.0√n
±1.5√n
N为测站数
（1）基准点布设及要求
建筑物附近埋设的水准点必须牢固稳定，本工程拟布设七个水准基点，便于互相校核，并做到在场内任何地区架设仪器至少后视到两个水准点。
对水准点定期进行高程检查，防止本身发生变化，保证沉降成果的准确无误。
为保证观测精度，水准点应尽量与观测点接近，距离不应超过100米。
水准点应布设在建筑物沉降范围之外的安全地方，远离马路，避免振动，并避免埋设在低洼积水和松软土地地带。
水准点的埋深应要符合二等水准的要求，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。
埋设方法见附图
基准点高程的确定
基准点稳定后，根据建设方提供的水准基点，使用精密电子水准仪测设一条二等闭合水准路线，往返测，联测7个水准点，平差计算出各水准点的高程，作为沉降观测的起算基准点。
（2）观测点的布设要求
为了反映出建筑物的准确沉降情况，沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。根据本工程特点，沉降点均埋设在建筑物四角和受力柱上，中部每隔15~30米设一沉降点，总计20个。
埋设方法见附图
（3）观测技术要求
水准测量技术要求
本工程沉降观测采用LEICA N03精密水准仪进行观测，其标称精度为0.3mm/KM，满足规范要求，并经山西测绘局检验通过，能够提供检查报告。
本次沉降观测按规范要求，按二等水准测量精度进行，采用往返测。
水准观测的视线长度、前后视距差和视线高度满足下表规定

级别
视线长度
前后视距差
前后视距差累积
视线高度
一级
30
0.7
1
0.5
二级
50
2.0
3.0
0.3
注：表中视线高度为下丝读数
当采用数字水准仪观测时，最短视线长度不宜小于3M，最低水平视线高不应低于0.6米
表中数字单位以米计
使用的水准仪和水准尺在项目开始前和结束后应进行检验，项目进行中也应定期检验。检验和校正应按规范执行。检验后应符合下列要求：
I角不得大于15秒，补偿式自动安平水准仪的补偿误差绝对值不得大于0.2秒。
水准标尺分划线的分米分划线和米分划线间隔真长与名义长度之差，对线条式因瓦合金标尺不应大于0.1 mm。
水准观测作业应符合下列要求：
应在标尺分划线成像清晰和稳定的条件下进行观测。不得在日出后或日落前半小时、太阳中天前后、风力大于四级、气温突变时以及标尺分划线的成像跳动而难以照准时进行观测。阴天可全天观测。
观测前半小时，应将仪器置于露天阴影下，使仪器与外界气温趋于一致。设站时，应用测伞遮蔽阳光。使用数字水准仪前，应进行预热。
使用数字水准仪，应避免望远镜直对太阳，并避免视线被遮挡。仪器应在其生产厂家规定的温度范围内工作。振动源造成的振动消失后，才能启动测量键。当地面振动较大时，应随时增加重复测量次数。
每测段往测与返测得测站数均应为偶数，否则应加入标尺零点差改正。由往测转为返测时，两标尺应互换位置，并应重新整置仪器。在同一测站上观测时，不得两次调焦。转动仪器的倾斜螺旋和测微鼓时，其最后旋进方向，应均为旋进。
对个周期观测过程中发现的相邻点高差变动迹象、地质地貌异常、附近建筑基础和墙体裂缝等情况，应做好记录，并画好草图。
凡超规范成果，均应先分析原因再进行重测。当测站观测超限时，应立即进行重测，当迁站后发现超限时，应从稳固可靠的固定点开始重测。
在连续个测站上安置水平仪的三角架时，应使其中两脚与水平路线的方向平行，而第三只脚轮换置于路线的左侧和右侧。
数据处理
外业手簿经100%检查无误后，代入清华三维测量平差软件，进行平差计算，作为沉降点的高程数据。
五、 位移沉降观测应遵循的一般原则
为了观测数据的准确性和连续性，在整个观测期间应遵循如下一般规定：
1、为了降低观测人员对观测结果的影响，应保持观测小组人员的固定，不应随便更换作业人员。
2、为了仪器本身的误差对观测精度的影响稳定性，不应在观测期间更换仪器，如不的不更换时，也应换高一等级的仪器，而不应同等级或低等级更换，在数据处理时，应考虑其影响。
3、每次观测时，应保持相同的观测路线和使用同样的观测方法和手段，而不应该随意更改。
4、每次观测，应基本保持在相差不大的条件下进行观测作业，如相差台大或条件过于恶劣时，不应进行观测。
六、观测周期及作业次序安排
本工程主要为观测建筑物在运营期间的位移沉降变化，所以本工程拟在第一年安排观测四次，第二年观测三次，第三年观测两次，如稳定，将不再安排观测，计划三年。如若期间出现变形异常或三年后不能稳定，将加密安排观测和持续观测，直至建筑物稳定为止。
位移和沉降观测同步进行，位移基准点每半年复测一次，以保证起算点起算数据的真实可靠，但每次位移观测前，均应校核基准点的稳固性。沉降基准点，每次观测前，均应和业主提供的起算点按照二等水准要求进行联测，以确保基准点的稳固可靠和观测数据的准确无误（因其离建筑物较近，宜受建筑物沉降影响，所以每次都必须进行复测）。
七、成果整理及计算要求
原始数据必须要准确可靠，记录计算要符合施工测量规范要求，依据真确，严谨有序，步步校核，结果有效的原则进行成果整理及计算。
1、将各次记录整理，经人工和计算机100%检查无误后，代入计算机，利用平差软件进行平差计算，求出各次每个观测点的坐标和高程。从而确定出每个观测点的位移量和沉降量。
2、统计表汇总
根据各观测周期平差计算的沉降量，列统计表，进行汇总。
绘制各观测点的位移和沉降曲线
八、设备、人员安排
为了准确高效的完成整个项目的观测任务，本院在本项目将安排精干高效的测量班组完成整个监测项目。本项目拟安排两名经验丰富的监测工程师负责此项目的监测工作，一名负责测量工作，一名负责岩土变形数据处理。另外安排两名助工，负责数据采集和一般数据处理，最后安排一名经验丰富的测量技师和四名测工负责外业测量数据的采集。技师按照技术设计书负责安排整个数据采集过程。
本工程本院将采用如下高精度，高自动化的测量仪器用于本工程的测量工程。
1、 TRIMBLE R8 GPS双频接收机四台套
2、 GPS静态数据处理软件TGO一套
3、 LEICA TCA2003高精度，自照准全站仪及配套设备一套
4、 LEICA N03高精度电子水准仪及配套设备一套
5、 清华三维测量平差软件一套
6、 DELL笔记本电脑一台，对讲机5台套
7、 电台、汽车等辅助设备

九、 监测管理体系
监测组织机构
针对本工程监测项目的特点建立专业组织机构，由4~5个人组成监控量测及信息反馈小组，组员有多年从事工程施工及监测经验的人员组成，组长由具有多年丰富施工经验，具有较高结构分析和计算能力的工程师担任。监测小组在组长的领导下负责日常监测工作及资料整理工作。
机构组织图如下：
人员组织
严格按规范作业，实行两级检查，两级验收制度，确保观测精度，保证质量。
十、监测管理体系保证措施
为了保证量测数据的真实可靠及连续性，特制订以下各项质量保证措施
1测点布置力求合理，能反映出施工过程中的实际变形及对周边环境的影响。
2所用仪器设备均采用正规厂家的产品，并定时校核
3测点埋设达到设计要求，并做到位置准确，安全稳固，设立明显醒目的保护装置。
4监测工作由多年从事监测及类似工程经验的工程师负责，并保证小组人员的相对固定，保证数据资料的连续性。
5监测数据均经现场检查，室内复核后方可上报，如发现数据异常，立即复测，并检查仪器、方法及计算过程，确认正确无误后，立即上报业主，以便采取相关措施。
十一、提交资料
外业观测结束后，三天内提交技术报告
1）、点位布置图
2）、位移沉降观测成果表
3）、位移沉降曲线图
4）、位移沉降分析总结报告

钢管标埋设示意图

位移砼高墩示意图
浅埋钢管水准标示意图
沉降位移工作点示意图