来源:河南北斗卫星检测有限公司 │ 发表时间:2023-09-05
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最大深度的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,可在第一年观测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。当最后100d的最大沉降速率小于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,最大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,最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。最后,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最宽的位置。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。
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