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1、测绘信息网 http:/特别敏感建筑变形监测刘义志，张兴，郑禄辉江西核工业测绘院 南昌 330038 摘 要 本文介绍了对某变形特别敏感的居民楼进行全方位变形监测的详尽方案，解决了对建筑变形进行全方位精密控制的问题，对高精度的变形测量工程有借鉴意义。关键词 敏感建筑 变形观测 沉降观测 倾斜观测 水平位移监测 回归分析1 引言测绘信息网 http:/某小区建成交付使用已有近四年时间，近日其 13#楼发现墙体开裂，底层地面变形，目测两单元伸缩缝间铁皮有脱落，西面墙基周围有明显的沉陷痕迹。经概略投影房屋拐角算出顶部相对墙基有 15cm 的倾斜（倾斜方向为西偏南） ，初步判定为西面基础和南面基础不均
2、匀沉陷所致。13#楼位于该小区西面，为六层框架结构，已有一半居民入住。建筑物西面紧邻一高差较大的自然斜坡（斜坡未做加固处理） 。该小区地基原是一座山，地质条件复杂，采用的地基处理方式各个部分也各有不同，13#楼所处区域地基为回填土，地质条件不良，旁边又是高大斜坡，存在滑坡的隐患，若遇到雨季，形势非常危险！与 13 号楼邻的有 5#，9#，和14#楼，其中 14#为高层。测绘信息网 http:/建成初期由于没有进行规范的沉降观测，以至到现在才发现建筑物变形严重，目前，该建筑对变形已非常敏感，任何细小的变形时刻都有可能带来不可想象的后果。开发商高度重视此事，一定要确保业主和建筑安全，拟尽快采取相应
3、的补救措施。为了及时精确的获得建筑的变形量和变形趋势，分析变形原因，给相应决策提供技术支持，我院承担了变形监测的任务。参照国家相关规范，结合本工程的特点，制定了本观测方案，以尽可能高的精度实时监测该建筑群的变形情况。2 执行技术标准测绘信息网 http:/序号 标 准 名 称 标 准 代 号 标 准 等 级1 工程测量规范 GB/50026-1993 国标2 建筑变形测量规程 JGJ/T 8-97 行标3 国家一、二等水准测量规范 GB/12897-1991 国标测绘信息网 http:/3 仪器配置测绘信息网 http:/（1）ZEISS DINI12 电子水准仪（0.3mm）及相应的进口专用
4、数码铟瓦标尺；（2）NIKON DTM530E 电子全站仪(2”级) ；（3）专用棱镜组合两套；（4）专用微棱镜；4 观测方案经初测 13#楼变形较大，特重点监测。根据甲方要求，每天观测两次 13#楼的沉降、水平位移、倾斜变形。5#、9#、14#楼因与 13#楼邻近且基础地质构造有相关性，也一并列入监测范围，但经初测垂直度偏差很小，故采用半个月为周期的沉降观测，根据一段时间的观测结果以后再调整。测绘信息网 http:/41 基准点布设与检测远经东公司与工程部磋商，13#楼东侧广场地基以前地质情况较好，离变形区有一定距离，周围也无重荷载，因此将基准点布设在广场内，平面基准点和高程基准点重合，构成
5、互相通视的平高三角形，图形结构强，有利于检测基准点的稳定性。基准点埋设采用深挖、混凝土浇铸，挖土深度达 1m 以下，都已挖到硬土层，标石顶部为 50*50cm，中心设置专用不锈钢定位标志。基准点采用假定坐标系统，以最近点 B2 为起算点（1000，1000，100） ，B2 、B1 方向为零方向，经全站仪精确量边后作为起算边，用全站仪进行三角测量，最后进行三角形平差，计算出 B1、B3 的坐标，作为整个监测网的平面控制。并每隔一周进行一次基准点平面稳定性检查，方法为测角和量边，如果差值在限差范围内，则继续采用以前的坐标值，若差值过大，则分析松动点位，重新建立基准。高程基准采用水准仪以 B2 为
6、起算点将B1、B3 连为一个闭合环，精确测定高差算得两点高程，每周进行一次基准点检查，处理方法同平面基准点。图-1 基准点布设测绘信息网 http:/42 沉降监测测绘信息网 http:/沉降变形是所有建筑物不可避免的，如果变形在一定的限度之内属正常现象，但一旦超过某一限度，就会危及建筑物的安全。因此，必须对建筑物进行安全监测，以便及时掌握变形情况。参照设计图纸，在建筑物的四角极大转角处、主要承重柱部位、纵横墙的交接处两侧、建筑物伸缩缝两侧、基础埋深相差悬殊处结合本工程的特点布设观测点，测点标志采用在墙基打入膨胀镙丝。观测点布设见下图-2、图-3、图-4、图-5 。利用世界上精度最高的电子水准
7、仪 DINI12 按二等水准的精度测定观测点相对于基准点的高程变化情况进而分析基础的沉降情况。13#楼每天观测两次，并计算本次沉降和累计沉降，其它三栋每半个月观测一次。观测时以 B2 为起算点，将每一栋的观测点分别组成一个闭合水准路线，采用“后前前后”的观测顺序，仪器自动读数和存贮，全部观测完成后，自动计算闭合差和进行线路平差，最后将成果通过 PC 卡输出。执行的技术要求见表 -1：表-1 沉降观测执行技术要求图-2 14#楼沉降点布设方案相邻基准点高差中误差（mm）站高差中误差(mm)已测高差较差（mm）每千米高差全中误差（ mm）仪器型号水准尺视距(m)前后视距较差(m)视距累计差(m)环
8、 线 闭 合 差 （mm）1.0 0.3 0.8 2 DS05 铟瓦 50 1 3 0.3 n测绘信息网 http:/图-3 13#楼沉降点布设方案图-4 9#楼沉降点布设方案图-5 5#楼沉降点布设方案观测成果取小数点后五位，精确到 0.01mm，观测时间累计到一周后，根据观测数据绘制沉降曲线，以反映一周内的各点沉降趋势和点间的沉降量是否均匀。观测时间满一月后再进行一次汇总，进行回归分析，判断沉降是否趋于稳定和正常，并提出下一阶段的观测方案。测绘信息网 http:/当遇到建筑物周围施工、大雨、久雨等特殊情况，视情况增加观测次数。测绘信息网 http:/43 倾斜监测倾斜观测采用全站仪垂直投影
9、法，测定房屋顶部相对于底部基础的偏移量和偏移方向，观测计算方法见图-6。测绘信息网 http:/图-6 全站仪投影倾斜观测示意图在房顶两侧相互垂直的面上设置照准标志，再在距房屋约 11.5 倍房高且垂直于观测墙面的地方埋设固定点位，利用全站仪盘左盘右投影到墙底，将钢尺用水泥固定在墙底水平位置，读出钢尺的读数，最后再将盘左盘右读数取平均，作为初始观测值，再加测平距和垂直角，计算出房高 H。每天在固定测站利用同样的方法投测 A、B 点，读取钢尺读数，进而计算出顶部相对于底部在两个墙面方向上的偏移矢量和偏角，再将两个偏移矢量迭加，则得到该房角的总体偏移矢量L，根据公式计算出该房角的倾角。 测绘信息网
10、http:/本次观测在 13#楼共观测三个房角点（两个垂直方向）和四个伸缩缝角点H=DtanL AH H DH倾角=arctan(L/H)H=（H A+HB）/2L=L A +L BA B测绘信息网 http:/（单向） ，见图-7。图-7 倾斜观测点布设图44 水平位移监测由于 13#楼西面地基处回填土区，为了监测基础是否存在整体移动，即整体滑动（滑坡） ，在两个单元的四外主拐角点设置水平位移监测点，在墙基嵌入不锈钢镙套，镙套型号与微棱镜镙旋一致，确保微棱镜每次能完全旋紧。在镙套顶部设置水平照准标志，13#楼共布设 8 个水平位移观测点，见图-8。图-8 水平位移观测点布设图为测定 8 个水
11、平位移监测点的位移情况，在基准点基础上布设 3 个工作基点，工作基点布设成闭合导线形式，见图-9。测绘信息网 http:/水平位移采用2秒级NIKON DTM530E 全站仪和单棱镜组观测精密导线，再在工作基点上采用极坐标法测定观测点坐标值，将每次观测求得的坐标值与前次进行比较，求得纵、横坐标增量 ，从而得到水平位移量YX,测绘信息网 http:/。导线观测技术要求按四等三角网技术要求执行，内业采用清华2YX山维软件严密平差，工作基点每两天重新检查测定一次。观测点测量时将微棱镜旋入镙套内，每次确保旋到最顶端，且照准位置一致，为减少视准轴误差的影响，分盘左和盘右两次观测后取中数。图-9 水平位移
12、工作基点布设图45 日报制度与成果整理每次观测完成后，填写以下表格：（1）13#楼沉降量汇总表；（2）13#楼倾斜观测成果汇总表；（3）13#楼水平位移观测成果汇总表；测绘信息网 http:/（4）基准点检查表（三天一次） ；（5）工作基点检查表（一周一次） ；（6）5#、9#、14#楼沉降量汇总表（半个月一次） ；（7）13#楼变形观测日报表（包括沉降、倾斜、水平位移和点位布设平面图，每天 10：30 前上交工程部）观测时间满一周后，提交下列成果：（1） 沉降量/时间曲线图（2） 倾斜量/时间曲线图（3） 水平位移/时间曲线图全部观测工作结束一周后，提交下列成果：（1）观测点布置图（沉降、倾
13、斜、水平位移） ；（2）沉降观测成果汇总表；测绘信息网 http:/（3）倾斜观测成果汇总表；（4）水平位移观测成果汇总表；（5）沉降量/时间曲线图；（5）水平位移量曲线图；（6）水平位移和垂直位移综合曲线图；（7）等沉降量曲线图；（8）变形分析报告。46 回归分析测绘信息网 http:/目前影响该建筑变形的外力已只有自重，故将沉降量、倾斜量、水平位移量作为因变量，只将时间作为自变量。由于时间与变形量之间不是线性关系，所以利用长期的观测数据，进行变形值与时间的一元非线性回归，利用散点图和常见的函数曲线进行匹配，再通过变量变换化曲线为线性问题，进而求解出多元线性变形模型，进行下一阶的变形趋势预报
14、。5 确保高精确度的措施为确保测量结果的精确性与实时性，让观测起到“控制住建筑物变形，进行安全预警，提供决策支持”的作用，对变形观测过程需要采取严格的质量控制措施：1、观测人员以最高度的责任心对待每一次观测，细心发现数据的变动；2、 “四固定”测绘信息网http:/（1）采用相同的图形（观测路线）和观测方法；（2）使用同一仪器和设备；（3）固定观测人员；（4）在基本相同的环境和条件下工作，每天早上8：00和下午2：30两次测量；3、设备定期检定：每天检查一次水准仪i角，两次检查一次全站仪和棱镜组对点器、管水准器和铟瓦尺有圆水准器；4、观测前30分钟，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，须用白色测伞遮蔽阳光，迁站时，应罩以仪器罩； 5、在连续各测站上安置水准仪的三脚架时，应使其中两脚与水准路线的方测绘信息网 http:/向平行，第三脚轮换置于路线方向的左侧与右侧。除路线转弯处外，每一测站上仪器与前后视标尺的三个位置，应尽量接近一条直线； 6、同一测站上观测时，不得两次调焦；测绘信息网http:/7、每次观测记录天气、温度、风力等参数，综合分析各种因素对观测成果的影响；8、一周进行一次成果的汇总与初步分析；9、所有计算采用相应的软件和编写程序进行自动计算，避免人工计算的误差；10、根据观测数据发现沉降、倾斜、水平位移量过大或者突然变化等异常情况立即报告甲方负责
