敲个小黑板 | 工程师必须懂的建筑变形观测，你知道吗？

建筑物变形观测法,建设工程第三方监测!

1.定义

在工程建设、使用和运营过程中，由于基础的地质构造、土壤的理化性质、地下水位的差异以及建筑物本身的荷重和外界的动荷载(如风力、震动等)作用等因素的影响，经常导致工程建筑的沉降、位移、倾斜、裂缝和挠曲等形变特征。为保证建筑物在施工、使用和运行中的安全，以及为建筑物的设计、施工、管理及科学研究提供可靠的资料，在建筑物施工和运行期间，需要对建筑物的稳定性进行观测，这种观测称为建筑物的变形观测。

建筑物变形观测的常见的有建筑物沉降观测、建筑物倾斜观测、建筑物裂缝观测和位移观测等。

2.沉降观测

建筑变形测量的基准点应设置在变形影响范围以外且位置稳定、易于长期保存的地方，宜避开高压线。

1、水准基点的布设

水准基点是沉降观测的基准，因此水准基点的布设应满足以下要求：

►要有足够的稳定性  

a、基准点应避开交通干道主路、地下管线、仓库堆栈、水源地、河岸、松软填土、滑坡地段、机器振动区以及其他可能使标石、标志易遭腐蚀和破坏的地方。

b、 密集建筑区内，基准点与待测建筑的距离应大于该建筑基础******深度的2倍。

c、二等、三等和四等沉降观测，基准点可选择在满足前款距离要求的其他稳固的建筑上。

d、对地铁、高架桥等大型工程，以及大范围建设区域等长期变形测量工程，宜埋设2个～3个基岩标作为基准点。

►要具备检核条件  

特等、一等沉降观测，基准点不应少于4个；其他等级沉降观测，基准点不应少于3个，基准点之间形成闭合环。 

2、沉降观测点的布设 

进行沉降观测的建筑物，应埋设沉降观测点，沉降观测点的布设应符合下列规定：

A、应能反映建筑及地基变形特征，并应顾及建筑结构和地质结构特点。当建筑结构或地质结构复杂时，应加密布点。

B、 对民用建筑，沉降监测点宜布设在下列位置：

        1)建筑的四角、核心筒四角、大转角处及沿外墙每10m～20m处或每隔2根～3根柱基上；

        2)高低层建筑、新旧建筑和纵横墙等交接处的两侧；

        3)建筑裂缝、后浇带两侧、沉降缝两侧、基础埋深相差悬殊处、人工地基与天然地基接壤处、不同结构的分界处及填挖方分界处以及地质条件变化处两侧；

        4)对宽度大于或等于15m、宽度虽小于15m但地质复杂以及膨胀土、湿陷性土地区的建筑，应在承重内隔墙中部设内墙点，并在室内地面中心及四周设地面点；

        5)邻近堆置重物处、受振动显著影响的部位及基础下的暗浜处；

        6)框架结构及钢结构建筑的每个或部分柱基上或沿纵横轴线上；

        7)筏形基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分之四角处及其中部位置；

        8)重型设备基础和动力设备基础的四角、基础形式或埋深改变处；

        9)超高层建筑或大型网架结构的每个大型结构柱监测点数不宜少于2个，且应设置在对称位置。

C、 对电视塔、烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉等大型或高耸建筑，监测点应设在沿周边与基础轴线相交的对称位置上，点数不应少于4个。

D、对城市基础设施，监测点的布设应符合结构设计及结构监测的要求。

►沉降观测点的设置形式  

如下图所示。

3、沉降观测

►（1）观测周期  

A、建筑施工阶段的观测应符合下列规定：

        1)宜在基础完工后或地下室砌完后开始观测；

        2)观测次数与间隔时间应视地基与荷载增加情况确定。民用高层建筑宜每加高2层～3层观测1次，工业建筑宜按回填基坑、安装柱子和屋架、砌筑墙体、设备安装等不同施工阶段分别进行观测。若建筑施工均匀增高，应至少在增加荷载的25％、50％、75％和100％时各测1次；

        3)施工过程中若暂时停工，在停工时及重新开工时应各观测1次，停工期间可每隔2月～3月观测1次。

B、 建筑运营阶段的观测次数，应视地基土类型和沉降速率大小确定。除有特殊要求外，可在******年观测3次～4次，第二年观测2次～3次，第三年后每年观测1次，至沉降达到稳定状态或满足观测要求为止。

C、 观测过程中，若发现大规模沉降、严重不均匀沉降或严重裂缝等，或出现基础附近地面荷载突然增减、基础四周大量积水、长时间连续降雨等情况，应提高观测频率，并应实施安全预案。

D、建筑沉降达到稳定状态可由沉降量与时间关系曲线判定。当***后100d的******沉降速率小于0．01mm／d～0．04mm／d时，可认为已达到稳定状态。对具体沉降观测项目，******沉降速率的取值宜结合当地地基土的压缩性能来确定。

►（2）观测方法  

观测时先后视水准基点，接着依次前视各沉降观测点，***后再次后视该水准基点，两次后视读数之差不应超过±1mm。另外，沉降观测的水准路线（从一个水准基点回到此水准基点）应为闭合水准路线。 

►（3）精度要求  

根据建筑物的特性和建设、设计单位的要求选择沉降观测精度的等级。

►（4）工作要求  

沉降观测是一项长期、连续的工作，为了保证观测成果的正确性，应尽可能做到四定，即固定观测人员，使用固定的水准仪和水准尺，使用固定的水准基点，按固定的实测路线和测站进行。

4、沉降观测成果整理

►（1）整理原始记录  

每次观测结束后，应检查记录的数据和计算是否正确，精度是否合格，然后，调整高差闭合差，推算出各沉降观测点的高程，并填入“沉降观测表”中（表1）。 

►（2）计算沉降量  

计算内容和方法如下： 

➀计算各沉降观测点的本次沉降量： 

沉降观测点的本次沉降量=本次观测所得的高程－上次观测所得的高程 

➁计算累积沉降量： 

累积沉降量=本次沉降量+上次累积沉降量 

将计算出的沉降观测点本次沉降量、累积沉降量和观测日期、荷载情况等记入“沉降观测表”中（表1）。 

5、绘制沉降曲线 

如图2所示，为沉降曲线图，沉降曲线分为两部分，即时间与沉降量关系曲线和时间与荷载关系曲线。

6、绘制时间与沉降量关系曲线 

首先，以沉降量s为纵轴，以时间t为横轴，组成直角坐标系。然后，以每次累积沉降量为纵坐标，以每次观测日期为横坐标，标出沉降观测点的位置。***后，用曲线将标出的各点连接起来，并在曲线的一端注明沉降观测点号码，这样就绘制出了时间与沉降量关系曲线，如图2所示。 

7、绘制时间与荷载关系曲线 

首先，以荷载为纵轴，以时间为横轴，组成直角坐标系。再根据每次观测时间和相应的荷载标出各点，将各点连接起来，即可绘制出时间与荷载关系曲线。

3.倾斜观测

用测量仪器来测定建筑物的基础和主体结构倾斜变化的工作，称为倾斜观测。

1、一般建筑物主体的倾斜观测  

建筑物主体的倾斜观测，应测定建筑物顶部观测点相对于底部观测点的偏移值，再根据建筑物的高度，计算建筑物主体的倾斜度。

i——建筑物主体的倾斜度； 

∆D——建筑物顶部观测点相对于底部观测点的偏移值（m）； 

H——建筑物的高度（m）；

α——倾斜角（°）。 

由公式可知，倾斜测量主要是测定建筑物主体的偏移值ΔD。偏移值ΔD的测定一般采用全站仪投点法。

如图3所示，将全站仪安置在固定测站上，该测站到建筑物的距离，为建筑物高度的1.5倍以上。

►1.瞄准建筑物X墙面上部的观测点M，用盘左、盘右分中投点法，定出下部的观测点N。用同样的方法，在与X墙面垂直的Y墙面上定出上观测点P和下观测点Q。M、N和P、Q即为所设观测标志。

►2.相隔一段时间后，在原固定测站上，安置全站仪，分别瞄准上观测点M和P，用盘左、盘右分中投点法，得到N′和Q′。如果，N与N′、Q与Q′不重合，如图3所示，说明建筑物发生了倾斜。 

►3.用尺子，量出在X、Y墙面的偏移值ΔA、ΔB，然后用矢量相加的方法，计算出该建筑物的总偏移值ΔD，即：

►4.如图4所示，在烟囱底部横放一根标尺，在标尺中垂线方向上，安置全站仪，全站仪到烟囱的距离为烟囱高度的1.5倍。 

►5.用望远镜将烟囱顶部边缘两点A、A′及底部边缘两点B、B′分别投到标尺上，得读数为y1、y1′及y2、y2′，如图4所示。烟囱顶部中心O对底部中心O′在y方向上的偏移值Δy为：

►6.用同样的方法，可测得在x方向上，顶部中心O的偏移值Δx为：

►7.用矢量相加的方法，计算出顶部中心O对底部中心O′的总偏移值ΔD，即

►8.根据总偏移值ΔD和圆形建（构）筑物的高度H即可计算出其倾斜度i。另外，亦可采用激光铅垂仪或悬吊锤球的方法，直接测定建（构）筑物的倾斜量。

2、建筑物基础倾斜观测 

建筑物的基础倾斜观测一般采用精密水准测量的方法，定期测出基础两端点的沉降量差值Δh，如图5所示，在根据两点间的距离L，即可计算出基础的倾斜度：

对整体刚度较好的建筑物的倾斜观测，亦可采用基础沉降量差值，推算主体偏移值。如图6所示，用精密水准测量测定建筑物基础两端点的沉降量差值Δh，在根据建筑物的宽度L和高度H，推算出该建筑物主体的偏移值ΔD，即

4.裂缝观测

当建筑物出现裂缝之后，应及时进行裂缝观测。对建筑上明显的裂缝，应进行裂缝观测。裂缝观测应测定裂缝的位置分布和裂缝的走向、长度、宽度、深度及其变化情况。深度观测宜选在裂缝***宽的位置。裂缝的宽度量测精度不应低于1．0mm，长度量测精度不应低于10．0mm，深度量测精度不应低于3．0mm。

常用的裂缝观测方法有以下两种：

1、石膏板标志

用厚10mm，宽约50～80mm的石膏板（长度视裂缝大小而定），固定在裂缝的两侧。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的情况。

2、白铁皮标志

►（1）如图7所示，用两块白铁皮，一片取150mm×150mm的正方形，固定在裂缝的一侧。 

►（2）另一片为50mm×200mm的矩形，固定在裂缝的另一侧，使两块白铁皮的边缘相互平行，并使其中的一部分重叠。 

►（3）在两块白铁皮的表面，涂上红色油漆。 

►（4）如果裂缝继续发展，两块白铁皮将逐渐拉开，露出正方形上，原被覆盖没有油漆的部分，其宽度即为裂缝加大的宽度，可用尺子量出。