变形观测及竣工测量.ppt
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1、建筑工程测量 湖北城市建设职业技术学院 杨 晓 平,第八章 变形观测与竣工测量,主要内容:建筑物的变形观测及竣工测量。教学要求:熟悉工程变形监测及竣工测量的基础知识;会进行变形监测的方案设计;了解变形监测的基本内容及方法;了解竣工测量方法。,8.1 建筑物变形监测,8.1.1 变形观测的意义和特点 1、变形观测的定义:是用测量仪器或专用仪器测定建构筑物及其地基或一定范围内岩石和土体在建筑物荷载和外力作用下随时间变形(包括垂直位移、水平位移、倾斜、裂缝、挠度等)的工作。进行变形观测时,一般在建筑物或基础支护结构的特征部位埋设变形监测标志,在变形影响范围之外埋设测量基准点,定期测量监测标志相对于基
2、准点的变形量。从历次监测结果的比较中了解变形随时间变化的情况。2、变形观测工作的意义1)为了建筑物的安全使用,研究变形的原因和规律,在建筑物的设计、施工和运营管理期间需要进行建筑物的变形观测。建筑物在施工过程和使用期间,因受地基的工程地质条件、地基处理方法、建(构)筑物上部结构的荷载等多种因素的综合影响,将引起基础及其四周地层发生变形,而建筑物本身因基础变形及其外部荷载与内部应力的作用,也要发生变形。这种变形在一定的范围内,可视为正常现象,但超出某一限度就会影响建筑物的正常使用,会对建筑物的安全产生严重影响,或使建筑物发生不均匀沉降而导致倾斜,或造成建筑物开裂,甚至造成建筑物整体坍塌。,8.1
3、.1 变形观测的意义和特点,2)在深基坑开挖和施工中,也应对支护结构和周边环境进行变形监测。在建筑物密集的城市修建高层建筑、地下车库时,往往要在狭窄的场地上进行深基坑的垂直开挖,这就需要采用支护结构对基坑边坡土体进行支护。由于施工中许多难以预料因素的影响,使得在深基坑开挖及施工过程中,可能产生边坡土体较大变形,造成支护结构失稳或边坡坍塌的严重事故。3)通过对支护结构及周边环境、建筑物实施变形观测,便可得到相对应的变形数据,因而可分析和监视基坑及周围环境的变形情况,才能对基坑工程的安全性和对周围环境的影响程度有全面的了解,以确保工程的顺利进行,当发现有异常变形时,可以及时分析原因,采取有效措施,
4、以保证工程质量和安全生产,同时也为以后进行建筑物结构和地基基础合理设计积累资料。3、变形观测工作的特点 通过对变形体的动态监测,获得精确的观测数据,并对观测数据进行综合分析,及时对基坑或建筑物施工过程中的异常变形可能造成的危害做出预报,以便采取必要的技术措施,避免造成严重后果。,8.1.2 建筑物变形观测的内容及技术要求,1、变形观测的内容 1)深基坑施工中,变形观测的内容包括:支护结构顶部的水平位移观测;支护结构的垂直位移观测;支护结构倾斜观测;邻近建筑物、道路、地下管网设施的垂直位移、倾斜、裂缝观测等。2)在建筑物主体结构施工中,监测的主要内容是:建筑物的垂直位移、倾斜、挠度和裂缝观测。变
5、形观测要求及时对观测数据进行分析判断,对深基坑和建筑物的变形趋势做出评价,起到指导安全施工和实现信息施工的重要作用。2、变形观测等级及精度要求 精度要求,取决于该建筑物设计的允许变形值的大小和进行变形观测的目的。若观测的目的是为了使变形值不超过某一允许值从而确保建筑物的安全,则观测的中误差应小于允许变形值的1/101/20;若观测的目的是为了研究其变形过程及规律,则中误差应比允许变形值小得多。依据规范,对建筑物进行变形观测应能反映12 mm的沉降量。建筑变形测量的等级划分及其精度要求见下页表。,8.1.2 建筑物变形观测的内容及技术要求,表 建筑变形测量的等级及其精度要求,3、变形观测工作的周
6、期 观测的周期取决于变形值的大小和变形速度,以及观测的目的。通常观测的次数应既能反映出变化的过程,又不遗漏变化的时刻。在施工阶段,观测频率应大些,一般有3天、7天、半个月三种周期,到了竣工营运阶段,频率可小一些,一般有1个月、2个月、3个月、半年及一年等不同的周期。除了系统的周期观测以外,有时还应进行紧急观测。,8.1.2 建筑物变形观测的内容及技术要求,8.1.3 建筑物及深基坑垂直位移观测,建筑物及深基坑的垂直位移监测是采用精密水准测量的方法进行的,为此应建立高精度的水准测量控制网。其具体做法是:在建筑物的外围布设一条闭合水准环形路线,再由水准环中的固定点测定各测点的标高,这样每隔一定周期
7、进行一次精密水准测量,将测量的外业成果进行严密平差,求出各水准点和沉降监测点的高程(最或然值)。某一沉降监测点的沉降量即为首次监测求得的高程与该次复测后求得的高程之差。,8.1.3.1 水准基点的布设及高精度水准网的建立,水准基点是固定不动且作为沉降观测高程基准的水准点。它是监测建筑物地基及深基坑变形的基准,一般设置三个水准点构成一组,在每组三个水准点的中心位置设置固定测站,测定三点间的高差,用以判断水准基点的高程本身有无变动。1、水准基点的布设1)根据监测精度的要求,应布置成网形最合理、测站数最少的监测环路。2)在整个水准网里,应有四个埋设深度足够的水准基点作为高程起算点,其余的可埋设一般地
8、下水准点或墙上水准点。3)水准基点应根据建筑场区的现场情况,设置在较明显而且通视良好、安全的地方,且要求便于进行联测。4)水准基点应布设在拟监测的建筑物之间,距离一般为20 m到40 m左右,且应埋设在建筑物变形影响范围之外、不受施工影响的地方。5)监测单独建筑物时,至少布设三个水准基点,对建筑面积大于5 000 m2或高层建筑,则应适当增加水准基点的个数。6)一般水准点应埋设在冻土线以下半米处,设在墙上的水准点应埋在永久性建筑物上,且离开地面高度约为半米。7)水准基点的标志构造,必须根据埋设地区的地质条件、气候情况及工程的重要程度进行设计。对于一般建筑物及深基坑沉降监测,可参照水准测量规范中
9、二、三等水准的规定进行标志设计与埋设;对于高精度的变形监测,需设计和选择专门的水准基点标志。下图为某沉降监测工作的监测网布设平面图。,8.1.3.1 水准基点的布设及高精度水准网的建立,沉降监测水准监测网的布设,2、水准网的建立,1、沉降监测点的布设基本原则 沉降监测点是设立在变形体上、能反映其变形特征的点。沉降监测布设的监测点的位置及数量,应根据建(构)筑物荷载大小、基础形式、结构特征及地质条件以及支护结构形式、基坑周边环境等因素确定。一般可根据下列几方面布设。1)监测点应布置在深基坑及建筑物本身沉降变化较显著的地方,并要考虑到在施工期间和竣工后,能顺利进行监测的地方。2)深基坑支护结构的沉
10、降观测点应埋设在锁口梁上,一般间距1015 m埋设一点,在支护结构的阳角处和原有建筑物离基坑很近处应加密设置监测点。3)在建筑物四周角点、中点及内部承重墙(柱)上均需埋设监测点,并应沿房屋周长每间隔1012 m设置一个监测点,但工业厂房的每根柱子均应埋设监测点。4)由于相邻建筑及深基坑与周边环境之间相互影响的关系,在高层和低层建筑物、新老建筑物连接处,以及在相接处的两边都应布设监测点。5)在人工加固地基与天然地基交接和基础砌筑深度相差悬殊处,以及在相接处的两边都应布设监测点。6)当基础形式不同时需在结构变化位置埋设监测点。当地基土质不均匀,可压缩性土层的厚度变化不一或有暗浜等情况时需适当埋设监
11、测点。,8.1.3.2 沉降监测点的布设,7)在震动中心基础上要布设监测点,对烟囱等刚性整体基础,应不少于三个监测点。8)当宽度大于15 m的建筑物在设置内墙体的监测标志时,应设在承重墙上,且要尽可能布置在建筑物的纵横轴线上,监测标志上方应有一定的空间,以保证测尺直立。9)重型设备基础的四周及邻近堆置重物之处,有大面积堆荷的地方,应布设监测点。2、沉降监测点的设立位置 沉降监测点应埋设在稳固,不易被破坏,能长期保存的地方。其埋设点的标高位置,一般在室外地坪0.500 m较为适宜,但在布置时应根据建筑物层高、管道标高、室内走廊、平顶标高等情况来综合考虑。点的高度、朝向等要便于立尺和观测。同时还应
12、注意所埋设的监测点要避开柱子间的横隔墙、外墙上的雨水管等,以免所埋设的监测点无法监测而影响监测资料的完整性。在浇筑基础时,应根据沉降监测点的相应位置,埋设临时的基础监测点。若基础本身荷载很大,可能在基础施工时产生一定的沉降,即应埋设临时的垫层监测点,或基础杯口上的临时监测点,待永久监测点埋设完毕后,立即将高程引测到永久监测点上。,8.1.3.2 沉降监测点的布设,3、设备基础等沉降监测点的埋设:设备基础、支护结构锁口梁上的监测点,可将直径20 mm的铆钉或钢筋头(上部锉成半球状)埋设于混凝土中作为标志(见下图)。墙体上或柱子上的监测点,可将直径2022 mm的钢筋按下图的形式设置。,设备基础沉
13、降观测点的埋设,墙体沉降观测点的埋设,8.1.3.2 沉降监测点的布设,沉降观测的周期应根据建(构)筑物的特征、变形速率、观测精度和工程地质条件等因素综合考虑,并根据沉降量的变化情况适当调整。对沉降监测时间安排,施工期间的沉降监测次数,不得少于四次,以得出荷载与沉降量的关系,一般可参照下面几点进行确定。1、深基坑开挖时,锁口梁会产生较大的水平位移,沉降观测周期应较短,一般每隔12天观测一次;浇筑地下室底板后,可每隔34天观测一次,直至支护结构变形稳定为止。当出现暴雨、管涌,变形急剧增大时,要加密观测。2、工业建筑物包括装配式钢筋混凝土结构、砖砌外墙的单层或多层的工业厂房。1)各柱上的沉降监测点
14、在柱子安装就位固定后进行第一次监测。2)屋架、屋面板吊装完毕后监测一次。3)外墙高度在10m以下者,砌到顶时监测一次,外墙高度大于10m者当砌到10m时监测一次,以后每砌5m监测一次。4)土建工程完工时监测一次。5)吊车试运转前后各监测一次,吊车试运转时,应按最大设计负荷情形进行,最好将吊车满载后,在每一柱边停留一段时间,再进行监测。,8.1.3.3 沉降观测的周期确定,3、民用建筑物及其他工业建筑物主体结构施工时,每安装完毕一层楼后,应进行一次监测,结构封顶后每两个月左右观测一次,房屋完工交付使用前再监测一次。4、楼层荷重较大的建筑物如仓库或多层工业厂房,应在每加一次荷重前后各监测一次。5、
15、水塔等构筑物应在试水前后各监测一次,必要时在试水过程中根据要求进行监测。建(构)筑物竣工投入使用后,观测周期视沉降量大小而定,一般可每三个月左右观测一次,至沉降稳定为止。若遇停工时间过长,停工期间也要适当观测。遇特殊情况,使基础工作条件剧变时,应立即进行沉降监测工作,以便掌握沉降变化,采取必要的预防措施。,8.1.3.3 沉降观测的周期确定,1、仪器和标尺要按照规范要求进行检查。水准基点要联测检查,以便保证沉降监测成果的正确性。2、每次沉降监测工作,均需采用环形闭合方法或往返闭合方法进行检查,闭合差大小应根据不同的建筑物的检测要求确定。当用精密水准仪往返监测时,闭合差为0.3(mm)(n为测站
16、数),若精度不能满足要求,则需重新监测。3、每次沉降监测应尽可能使用同一类型的仪器和标尺,人员分工为:监测1人,记录1人,立尺2人,照明2人,安全1人。4、施工场区内各水准点应严格按照二等水准测量规范要求进行。须连续进行监测,且全部测点需连续一次测完。并须按规定的日期、方法和既定的路线、测站进行观测。5、在建筑施工或安装重型设备期间、仓库进货阶段进行沉降监测时,必须将监测时的施工进展、进货数量、分布情况等详细记录在附注栏内,以算出各阶段作用在地基上的压力。,8.1.3.4 沉降监测的技术要求及观测方法,1、整理原始观测数据记录 每次观测结束后,应检查记录中的数据和计算是否正确,精度是否合格,如
17、果误差超限则需重新观测。然后调整闭合差,推算各观测点的高程,列入成果表中。2、计算沉降量 根据各观测点本次所观测高程与上次所观测高程之差,计算各观测点本次沉降量和累计沉降量,并将观测日期和荷载情况记入观测成果表。,8.1.3.5 沉降观测的成果整理,3、绘制沉降曲线 为了更清楚地表示沉降量、荷载、时间三者之间的关系,还需绘制各观测点的时间与沉降量关系曲线图以及时间与荷载关系曲线图,如下图所示。时间与沉降量的关系曲线是以沉降量S为纵轴,时间T为横轴,按每次观测日期和相应的沉降量的比例画出各点的位置,再将各点依次连接起来,并在曲线一端注明观测点号码。时间与荷载的关系曲线是以荷载重量P为纵轴,时间T
18、为横轴,根据每次观测日期和相应的荷载画出各点,然后将各点依次连接起来所形成的曲线图。,8.1.3.5 沉降观测的成果整理,沉降曲线图,4、沉降观测提交的资料1)沉降观测(水准测量)记录手簿;2)沉降观测成果表;3)观测点位置图;4)沉降量、地基荷载与延续时间三者的关系曲线图;5)编写沉降观测分析报告。,8.1.3.5 沉降观测的成果整理,1、曲线在首次观测后即出现回升现象 在第二次观测时即发现曲线上升,至第三次后,曲线又逐渐下降。出现此种现象,一般都是由于首次观测成果存在较大误差所引起的。此时,应将首次观测成果作废,而采用第二次观测成果作为首次测量成果。2、曲线在中间某点突然回升 出现此种现象
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