沉降

第十一章建（构）筑物变形监测变形监测概述变形监测目的变形监测内容建筑物沉降观测§11.1变形监测概述建筑物在工程建设中建筑物在使用过程中建筑物沉降建筑物位移建筑物挠曲建筑物倾斜建筑物裂缝勘察设计施工使用失误建筑物特点工程地质复杂外界环境变化建筑物高大建筑物荷载大建筑物体形复杂建筑物荷载不均匀沙质土淤泥冻土地下水位变化大气温度变化外界风力变化地震破坏其它外力一、概述意大利比莎斜塔资料介绍：八层，高55m，1~6层为大理石砌，7~8为青砖石砌，内径7.65m，呈圆环形。1173年—1371年竣工，经过198年建到四层倾斜，停工94年。复建到第七层又停工83年，再建时第八层明显有转折。经测量：塔北侧沉降为量为90cm，塔南侧沉降为量为270cm，向南倾5.5°塔顶离开竖向中心线为5m,倾斜值为0.093原因：1.地基粉砂土，施工不慎，粉砂外挤，偏心荷载南侧压力大，造成倾斜。2.塔基地压力大，超过地基承受力，下沉。3.比萨平原深层抽水，使水位下降相当于大面积加载。天津市人民会堂办公楼新建天津市科学会堂学术楼相邻高5.6m(办公楼)27m30m27m18m（学术楼）高22m开裂宽度100mm原因：两楼太近，学术楼产生地基附加应用，扩散到办公楼地基中，造成下沉。天津市人民会堂办公楼墙体开裂情况（1986年7月摄）香港、重庆人口稠密建筑密集，所以房子建在山坡上，一次滑坡造成数万立方米土下滑，土下滑造成建筑物倒塌，北京昆仑饭店29层，高102m，深基槽长190m，宽79m，深12.5m，滑坡长10m，宽3m，高7m。原因：边坡太陡二、变形监测目的通过对变形体动态监测，获得精确观测数据，对监测数据综合分析，达到以下目的：对各种工程建筑物在施工或使用过程中的异常变形作出预报，提供施工和管理方法，以便及时采取措施，，保证工程质量和建筑物安全。了解变形机理，验证工程设计理论和地壳运动假说。对采用新结构、新材料、新工艺性能做出客观评价。建立正确的监测预报理论和方法。三、变形监测内容一、内部监测：内部应力、应变监测动力特性监测加速度监测二、外部监测：沉降监测位移监测倾斜监测裂缝监测挠度监测静态监测动态监测四、变形监测特点1.测量精度高：一般位置精度为1mm，相对精度1ppm。2.重复观测：测量时间跨度大，观测时间和重复周期取决于观测目的、变形量量大小和速度。3.严密数据处理方法：数据量大，变形量小，变形原因复杂。4.变形资料提供快和准确。五、外部变形监测基本方法1.常规大地测量方法：几何水准测量三角高程测量三角（边）测量，交会测量导线测量全站仪自动跟踪测量北京西客站沉降观测沉降观测基准点在施工现场进行沉降观测沉降观测现场桥沉降观测中央彩电发射塔倾斜与日照变形观测雄伟的二滩水电站大坝使用TCA—2003A全站仪对大坝变形自动观测2.摄影测量方法：框幅式立体摄影测量CCD立体摄影测量PSD立体摄影测量三维激光扫描测量近景摄影测量（地面摄影测量）空中摄影测量多光谱遥感合成孔径雷达和干涉测量2.物理仪器法：激光准直仪测量倾斜仪测量静力水准测量应变仪测量3.空间测量技术：甚长基线干涉测量（VLBI）卫星激光测距全球卫星定位系统（GPS、GLONASS双星）在Palabora地区进行的GPS结果一个监测周期坐标比较常规值减快速静态结果测站东方向（E）北方向（N）高程（H）CrushFaulltFosROrKopMicaNorthPiteauSouthWattWest0-4-23-50-15-740-47000426510-305-7-7435[在Helmert转后]GPS测站观测时间：对于5颗以上卫星，10分钟观测时间基坑工程施工现场§11.2建筑物沉降观测一、概述建筑物沉降——是指建筑物及其基础在垂直方向上的变形即垂直位移，通过测定观测点与基准点之间高差随时间变化量。被测建筑物：高层建筑物高层建筑物重要厂房柱基及主要设备基础高大构筑物——水塔、烟囱、高炉等人工加固地基等深坑基采用方法：精密水准测量静力水准测量二、沉降观测监测网的布设沉降观测监测网点包括基准点和观测点1.基准点：是沉降观测的基准，应埋设在建筑物变形影响范围之外，距开挖边线50m之外，按二、三等水准点规格埋石，个数不少于3个。2.观测点：观测点设立在变形体上，能反应变形的特征点深基坑支护结构观测点埋设在锁口架上，一般20m埋设一个,在支护的阳角处和距基坑很近的原建筑物应加密观测点。建筑物——在建筑物四角沿外墙间隔10~15米处布设，在柱上每隔2~3根柱设一个点。圆形构筑物——在基础轴线对称部位设点，不少于四个点。不同建筑物分界处：人工地基和天然地基接壤处，烈缝、伸缩缝处，不同高度建筑交接处，新旧建筑物交接处。3.观测点埋设：三、精密水准测量方法1.观测周期（1）基准点应在建筑物基坑开挖前布设，并与已知水准点联测。（2）观测点埋设稳定后，应与基准点联测两次，作为沉降观测数据处理基础。（3）施工过程中深基坑开挖时1~2天出现暴雨，管涌应加密浇筑地下室底扳后3~4天建筑物主体施工1~2层结构封顶后3个月竣工投入使用3个月直至沿体稳定观测周期2.观测方法仪器技术标准观测方法限差（mm）精密水准仪二等水准测量闭合水准闭合差容许值±0.6附合水准n精度要求：一般建筑物能反映2mm重要建筑物能反映1mm精密工程0.2mm3、成果整理1.采用专用记录手簿——逐步检查2.每次观测当日计算成果，分析成果。3.及时上报沉降结果4.绘制沉降曲线图5.沉降观测总结报告。计算各观测点高程计算相邻两次观测沉降量计算累积沉降量四、静力水准测量方法1.静力水准测量——根据静止液体在重力作用下，保护同一水准面的原理，测定观测点的高程变化，从而得到沉降。可达到二等水准精度。2.静力水准仪：由测高仪、观测器、控制系统、溢水器、连通道等构成。五、建筑物水平位移测量1.水平位移—指建筑水平内的变形，表现为不同时期的平面坐标或距离的变化。基准线法小三角活动觇标法激光准直法引张线法2.常用方法：基准线法导线法前方交会法六、基准线法测水平位移1.基准线法观测墩BA工作基点2.小三角法△βD观测墩ABPP′D2.引张线法是利用一根在两端拉紧的钢丝（或高强尼龙丝）建立基准面来测定偏移值的方法。六、导线法和前方交会法此方法常用于非直线建筑物——如曲线型建筑物的位移测量β1bβnbnA12n-1nB采用无定向导线——利用A、B连线为x轴假定坐标系。七、建筑物倾斜测量建筑物不均匀的水平位移——高程建筑物建筑物不均匀的沉降——基础倾斜多层和高层建筑物基础倾斜容许值倾斜原因：建筑物高度（m）≤2424~6060~100＞100倾斜容许值（mm）4321.5高耸结构基础的倾斜容许值建筑物高度（m）≤2020~5050~100100~150150~200200~250倾斜容许值（mm）865432测量方法一、深基坑的倾斜测量——采用钻孔测斜仪测斜仪探头：竖直角传感器——圆气泡测倾斜方位传感器——指南针测方位CCD摄象系统微机：将图象处理成坐标二、房物建筑的倾斜观测——直接利用经纬仪投点法测量Hai三、塔式建筑物的倾斜测量测定顶部中心相对于底部中心的偏心位移量224321::2BABBBAAAAHiRDARDBaaaaBOAO烟囱倾斜度：方向倾斜分量方向倾斜分量八、挠度和裂缝测量一、挠度测量——是通过测量建筑物沉降量计算得到ABBCcSLLLSf211基础挠度：二、裂缝观测当挠度过大建筑物会由于剪切破坏产生裂缝，这时除增加沉降观测次数，还应进行裂缝观测。九、构筑物动态变形监测高大建筑物桥梁大射电望远镜风荷载加重荷载加温荷载虎门大桥：1.温度变形2.车载变形虎门大桥单点振动虎门大桥全桥振动虎门大桥车振反应虎门大桥24小时桥形变化大射电望远镜