1、普通高等學校土木工程專業(yè)精編系列規(guī)劃教材,土木工程測量主編 王曉明 殷耀國,,目錄,1 緒 論2 水準測量3 角度測量4 距離測量5 坐標測量6 地形圖基本知識7 地形圖測繪,,目錄,8 地形圖的應用9 工程放樣的基本工作10 建筑工程測量11 線路工程測量12 橋梁工程測量13 地下工程測量 14 變形測量,,目錄,下頁,上頁,,,,,,14 變形測量,,目錄

2、,內容提要,能力要求,本章主要內容包括建筑物變形產生的原因，變形觀測的內容和周期以及所需采用的觀測手段和精度要求等。本章的教學重點為針對不同的觀測內容，采取的不同觀測方法，教學難點為如何保證觀測結果的可靠性。,通過本章的學習，學生應理解建筑物變形觀測的基本概念，掌握相關觀測內容的測量方法。從施工初期至施工結束，能夠制定比較完善的變形觀測方案。,上頁,下頁,,14.1 變形測量概述14.2 沉降觀測基本要求14.3 建筑沉降觀測內容

3、14.4 水平位移14.5 傾斜觀測14.6 撓度觀測14.7 裂縫觀測◎ 習題與思考題,目錄,上頁,下頁,,目錄,建筑物產生變形的原因 ：,基礎的不均勻沉陷，或者由于設計不夠合理，施工質量不達標等 。隨著施工的進展，上部荷載逐漸增加，建筑物地基承受的外力不斷增大，也必然會引起地基及其周圍地層的變形，進而影響到自身建筑物與鄰近的建筑物而產生變形。,變形測量：是對建筑的地基、基礎、上部結構及其場地受各種作用力而產生的形狀或位置變化

4、進行觀測，并對觀測結果進行處理和分析的工作。,上頁,下頁,,目錄,強制性規(guī)定 ：下列建筑在施工和使用期間應進行變形測量：,（1）地基基礎設計等級為甲級的建筑（2）復合地基或軟弱地基上的設計等級為乙級的建筑（3）加層、擴建建筑（4）受鄰近深基坑開挖施工影響或受場地地下水等環(huán)境因素 變化影響的建筑（5）需要積累經驗或進行設計反分析的建筑,上頁,下頁,,目錄,當建筑變形觀測過程中發(fā)生下列情況之一時，必須立即報告委托方

5、，同時應及時增加觀測次數(shù)或調整變形測量方案：,（1）變形量或變形速率出現(xiàn)異常變化 （2）變形量達到或超出預警值 （3）周邊或開挖面出現(xiàn)塌陷、滑坡 （4）建筑本身、周邊建筑及地表出現(xiàn)異常 （5）由于地震、暴雨、凍融等自然災害引起的其他 變形異常情況,上頁,下頁,,目錄,變形觀測的內容 ：,包括沉降、傾斜、位移、撓曲、裂縫等變形觀測項目,目的 ：,1、監(jiān)視建筑物在施工過程中和竣工后，

6、投入使用中的安全情況；2、驗證地質勘察資料和設計數(shù)據(jù)的可靠程度；3、研究變形的原因和規(guī)律，以改進設計理論和施工方法。,上頁,下頁,,目錄,觀測標石：,包括變形測量基準點和工作基點變形測量基準點包括平面基準點和高程基準點。,當觀測點變形測量成果出現(xiàn)異常，或當測區(qū)受到地震、洪水、爆破等外界因素影響時，應對基準點及時進行復測，并對其穩(wěn)定性進行分析。,觀測標石的設置 ：,應設置在變形區(qū)域以外位置穩(wěn)定、易于長期保存的地方并應定期復測,上

7、頁,下頁,,目錄,變形測量觀測周期：,以能系統(tǒng)地反映所測建筑變形的變化過程、且不遺漏其變化時刻為原則,建筑變形測量的首次(即零周期)觀測應連續(xù)進行兩次獨立觀測，并取觀測結果的中數(shù)作為變形測量初始值,不同周期觀測時，宜采用相同的觀測網(wǎng)形、觀測路線和觀測方法，并使用同一測量儀器和設備,上頁,下頁,,目錄,建筑變形測量的級別、精度指標及其適用范圍,上頁,下頁,,目錄,沉降觀測：通過對埋設在建筑物結構體上的觀測點進行水準觀測，以測定其高程在一

8、定時期內的變化情況。,沉降觀測水準點分為：高程基準點、工作基點、沉降觀測點,高程基準點：指的是穩(wěn)定可靠的點，其高程相對固定不變，是沉降觀測的基準,工作基點：可根據(jù)需要設置，當基準點離所測建筑距離較遠致使變形測量作業(yè)不方便時，宜設置工作基點,沉降觀測點：是要求能直接反應出建筑物的沉降情況的點,上頁,下頁,,目錄,高程基準點按下述要求布設：,（1）應選設在變形影響范圍以外且穩(wěn)定、易于長期保存的地方,（2）在建筑區(qū)內，其點位與鄰近建筑的距離

9、應大于建筑基礎最大寬度的2倍，其標石埋深應大于鄰近建筑基礎的深度,（3）高程基準點也可選擇在基礎深且穩(wěn)定的建筑上,（4）特級沉降觀測的高程基準點數(shù)不應少于4個；其他級別沉降觀測的高程 基準點數(shù)不應少于3個,上頁,下頁,,目錄,沉降觀測內容：,建筑場地沉降觀測：相鄰地基沉降觀測、場地地面沉降觀測,建筑場地沉降觀測周期 ：,（2）主體施工的相鄰地基沉降觀測和場地地面沉降觀測的周期可按照工程的相關規(guī)定確定,建筑場地沉降、基坑回彈、地基土分層

10、沉降以及基礎和上部結構沉降,（1）基礎施工的相鄰地基沉降觀測，在基坑降水時和基坑土開挖過程中應每天觀測一次?；炷恋装鍧餐?0d以后，可每2～3d觀測一次，直至地下室頂板完工和水位恢復。此后可每周觀測一次至回填土完工,上頁,下頁,,目錄,基坑回彈：基坑開挖后，上部的地基土被卸載，改變了原土體的應力平衡條件，使得地基土回彈隆起,基坑回彈監(jiān)測的基本過程：在待開挖的基坑中預先埋設回彈監(jiān)測標志，在基坑開挖前、后分別進行水準測量，測出布設在基

11、坑底面各測標的高差變化，從而得出回彈標志的變形量,上頁,下頁,,目錄,回彈觀測的作業(yè)方法 ：,基坑回彈監(jiān)測通常采用幾何水準測量法 ，回彈觀測不應少于3次，其中第一次應在基坑開挖之前，第二次應在基坑挖好之后，第三次應在澆筑基礎混凝土之前,（1）開挖前測標高,,,如圖，求出回彈標志點的高程，檢查無誤后，取出測錘，先回填50cm白灰，再拔出套管，填入沙土掩埋。最后用全站儀實測回彈標志點位，繪制成圖，以便開挖后尋找。,上頁,下頁,,目錄,（2）

12、開挖后測標高,,基坑開挖距設計標高1～0.5m時，用全站儀放樣出回彈觀測點位，為避免機械開挖破壞點位，在一定范圍內需人工開挖找出回彈觀測標志，并加以保護。,再測一至二次，待數(shù)據(jù)穩(wěn)定時為好。則回彈量為=H前-H后。,H前為開挖前回彈標志點的高程，H后為開挖后回彈標志點的高程。每點各次回彈量之和，即為該點的地基土總回彈量,觀測方法如圖所示：,往返測一測回。在不影響施工的情況下,上頁,下頁,,目錄,地基土分層沉降觀測,分層沉降觀測應測定建筑地

13、基內部各分層土的沉降量、沉降速度以及有效壓縮層的厚度,分層沉降觀測應從基坑開挖后基礎施工前開始，直至建筑竣工后沉降穩(wěn)定時為止,分層沉降觀測應按周期用精密水準儀或自動分層沉降儀測出各標頂?shù)母叱?，計算出沉降?分層沉降觀測點應在建筑地基中心附近2m×2m或各點間距不大于50cm的范圍內，沿鉛垂線方向上的各層土內布置。一方面是為了方便觀測和管理，另一方面制圖較為準確。,首次觀測至少應在標志埋好5d后進行,上頁,下頁,,目錄,沉降觀測

14、點的點位宜選設在下列位置：,（1）建筑的四角、核心筒四角、大轉角處及沿外墻每10～20m處或每隔2～3根柱基上（2）高低層建筑、新舊建筑、縱橫墻等交接處的兩側（3）建筑裂縫、后澆帶和沉降縫兩側、基礎埋深相差懸殊處、人工地基與天然地基接壤處、不同結構的分界處及填挖方分界處（4）對于寬度大于等于15m或小于15m而地質復雜以及膨脹土地區(qū)的建筑，應在承重內隔墻中部設內墻點，并在室內地面中心及四周設地面點（5）鄰近堆置重物處、受振動有顯

15、著影響的部位及基礎下的暗浜(溝)處（6）框架結構建筑的每個或部分柱基上或沿縱橫軸線上（7）筏形基礎、箱形基礎底板或接近基礎的結構部分之四角處及其中部位置（8）重型設備基礎和動力設備基礎的四角、基礎形式或埋深改變處以及地質條件變化處兩側（9）對于電視塔、煙囪、水塔、油罐、煉油塔、高爐等高聳建筑，應設在沿周邊與基礎軸線相交的對稱位置上，點數(shù)不少于4個,上頁,下頁,,目錄,觀測周期 ：,（1）建筑施工階段,① 普通建筑可在基礎完工后

16、或地下室砌完后開始觀測，大型、高層建筑可在基礎墊層或基礎底部完成后開始觀測； ② 觀測次數(shù)與間隔時間應視地基與加荷情況而定。民用高層建筑可每加高1～5層觀測一次，工業(yè)建筑可按回填基坑、安裝柱子和屋架、砌筑墻體、設備安裝等不同施工階段分別進行觀測。若建筑施工均勻增高，應至少在增加荷載的25％、50％、75％和100％時各測一次； ③ 施工過程中若暫停工，在停工時及重新開工時應各測一次。停工期間可每隔2～3個月觀測一次；,上頁,下頁

17、,,目錄,（2）建筑使用階段,視地基土類型和沉降速率大小而定。除有特殊要求外，可在第一年觀測3～4次，第二年觀測2～3次，第三年后每年觀測1次，直至穩(wěn)定為止；,（3）觀測過程中，若有基礎附近地面荷載突然增減、基礎四周大量積水、長時間連續(xù)降雨等情況，均應及時增加觀測次數(shù)。當建筑突然發(fā)生大量沉降、不均勻沉降或嚴重裂縫時，應立即進行逐日或2～3d一次的連續(xù)觀測；,（4）建筑沉降是否進入穩(wěn)定階段，應由沉降量與時間關系曲線判定。當最后l00d的沉

18、降速率小于0.01～0.04mm/d時可認為已進入穩(wěn)定階段,上頁,下頁,,目錄,水平位移觀測方法 ：,測量特定方向的位移時，可使用視準線、激光準直、測邊角等方法,測量任意方向的位移時，可視觀測點的分布情況，采用前方交會或方向差交會及極坐標等方法,對于觀測內容較多的大測區(qū)或觀測點遠離穩(wěn)定地區(qū)的測區(qū)，宜采用測角、測邊、邊角及GPS與視準線法相結合的綜合測量方法,上頁,下頁,,目錄,視準線法 ：,視準線法的原理是通過建筑物軸線或平行于建筑物軸

19、線的固定不動的鉛直平面為基準面，根據(jù)它來測定建筑物的水平位移,主要包括小角法和活動覘牌法,（1）小角法,小角法的基本原理是通過測定基準線方向與觀測點的視線方向之間的微小角度從而計算觀測點相對于基準線的偏離值，根據(jù)偏離值在各觀測周期中的變化確定位移量,采用小角法進行視準線測量時，視準線應按平行于待測建筑邊線布置，觀測點偏離視準線的偏角不應超過30″。目的在于觀測時，固定儀器照準部于基準線方向，而只旋進經緯儀的微動螺旋就可照準觀測目標點讀數(shù)

20、，這樣可以有效提高測角精度,上頁,下頁,,目錄,如圖所示，A、B為基準點,觀測點偏移視準線的距離：,,距離越短，對中誤差對角度觀測的影響越大，因此，在小角法進行位移觀測時，對于精度要求高的監(jiān)測項目，應使用強制對中裝置,上頁,下頁,,目錄,（2）活動覘牌法,① 將經緯儀安置在基準線端點A上，端點B安置固定覘牌② 用經緯儀瞄準B點的固定覘牌，將視線固定③ 把活動覘牌安置于觀測點P上，移動活動覘牌使照準標志與經緯儀的十字絲重合，在分

21、劃尺與游標尺上讀數(shù)。然后移動覘牌從相反方向再重新對準視線十字絲中心并讀數(shù) 一個測回進行上述觀測4次，每測回開始和結束都要重新瞄準B點，檢查儀器及目標有無變動。以上為往測，然后將儀器遷到B點，固定覘牌放到A點，同法測量。最后，往返測取平均。,活動覘牌法的主要誤差影響因素為瞄準誤差，觀測點偏離視準線的距離不應超過活動覘牌讀數(shù)尺的讀數(shù)范圍,視準線法測定的水平位移方向都是基準線的垂直方向,上頁,下頁,,目錄,基坑壁側向位移監(jiān)測,基

22、坑壁側向位移觀測可根據(jù)現(xiàn)場條件使用視準線法、測小角法、前方交會法或極坐標法，并宜同時使用測斜儀或鋼筋計、軸力計等進行觀測,① 基坑壁側向位移觀測點應沿基坑周邊樁墻頂每隔10～15m布設一點 ② 側向位移觀測點宜布置在冠梁上，可采用鉚釘槍射人鋁釘，亦可鉆孔埋設膨脹螺栓或用環(huán)氧樹脂膠粘標志 ③ 測站點宜布置在基坑圍護結構的直角上,① 基坑開挖期間應2～3d觀測一次，位移速率或位移量大時應每天1～2次 ② 當基坑壁的位移速率或

23、位移量迅速增大或出現(xiàn)其他異常時，應增加觀測次數(shù),觀測周期,點位埋設,上頁,下頁,,目錄,傾斜觀測:是指對建筑物、構筑物中心線或其墻、柱等，在不同高度的點相對于底部基準點的偏離值所進行的測量。,建構筑物主體的傾斜率:,包括建筑物基礎傾斜觀測、建筑物主體傾斜觀測,,上頁,下頁,,目錄,測定建筑物傾斜的方法有兩類：一類是直接測定建筑物的傾斜，包括：經緯儀投影法、測水平角法、測角前方交會法、垂準線法。另一類是通過測量建筑物基礎相對沉降的方

24、法來確定建筑物的傾斜，包括：常規(guī)水準測量、液體靜力水準測量、傾斜儀等,上頁,下頁,,目錄,經緯儀投影法,（1）常規(guī)建筑,步驟如下： ① 經緯儀距建筑物高度1.5倍以上遠，照準點M，盤左盤右分中投點法，定出點N。,④若N與N1、Q與Q1不重合，說明建筑物發(fā)生了傾斜。分別量出偏移值△x、△y，然后矢量相加，計算出總偏移值△D，即：,② 同法，在與X垂直的Y墻面上定出點P和點Q。M、N和P、Q即為所設觀測標志。,③ 間隔一段時間

25、后，在原固定測站點上，再次分別瞄準觀測點M和P，用盤左、盤右分中投點法，得到N1和Q1。,,根據(jù)總偏移值△D和建筑物總高度H，即可計算其傾斜度,上頁,下頁,,目錄,（2）圓形高聳建筑,是在互相垂直的兩個方向上，測定其頂部中心對底部中心的偏移值,① 在兩個相互垂直的方向上安置經緯儀，距離為建筑物高度的1.5倍。② 在圓形建筑物的底橫放兩根相互垂直標尺，在標尺中垂線方向上，安置經緯儀，分別照準建筑物的頂部、底部邊緣，向下投影。③

26、用望遠鏡將建筑頂部邊緣兩點B2、B4及底部邊緣兩點A2、A4分別投到標尺上，得讀數(shù)為yB2、yB4及yA2、yA4。④ 則頂部中心O對底部中心O′在y方向上的偏移值△y為：,,上頁,下頁,,目錄,⑤ 用同樣的方法，可測得在x方向上，頂部中心0的偏移值△x為：,,矢量相加后，計算出頂部中心0相對底部中心0′的總偏移量,,根據(jù)總偏移值e和圓形建筑的高度H，即可計算出其傾斜度i,,上頁,下頁,,目錄,測水平角法,（1）在擬測建筑物的縱橫

27、兩軸線方向上距建筑物1.5~2倍建筑物高遠處選定兩個點M、N作為測站。在煙囪橫軸線上布設觀測標志A、B、C、D點，在縱軸線上布設觀測標志E、F、G、H點，并選定遠方通視良好的固定點M1、N1作為零方向。O為頂部中心、O′為底部中心。,上頁,下頁,,目錄,（2）觀測時，先在N點設站，以N1為零方向，以H、G、F、E為觀測方向，用經緯儀按方向觀測法觀測兩個測回，得方向值分別為a1、a2、a3、a4，則上部上心O的方向值為（a2+ a3）/2

28、，則O、O′與測站點N的水平夾角ONO′=1=（a1+ a4）/2-（a2+ a3）/2，若已知N至煙囪底座中心水平距離為L1，則在縱軸線方向的傾斜位移量,,（3）同理，在M點設站，以M1為零方向，測出A、B、C、D各點方向值 、 、 、 可得縱軸線方向的傾斜位移量,,,則總的傾斜偏移值為,,,,,,上頁,下頁,,目錄,垂準線法,利用垂準儀發(fā)射的鉛直激光束，在基準點上向上投射，從而確定偏移值,高層建筑物樓板上，通常預留有垂準孔

29、。將垂準儀安置在底層平面的控制點上，使儀器的水準管氣泡嚴格居中后，儀器的視準軸即處于鉛垂位置。在頂部安置接收靶，初次觀測時，移動接收靶，使接收靶中心與激光光斑重合，作好固定位置標記。,后期觀測時，將儀器在原來的基準點上安置好后，直接讀取或量取頂部A1A2和B1B2兩個方向上的位移量△A、△B，則總的偏移量,,上頁,下頁,,目錄,基礎沉降法,對于剛性比較好的建筑物來說，可以利用建筑物基礎的相對沉降量，間接確定建筑整體傾斜,在基礎上選定兩點

30、M、N，做好標志，如圖定期觀測基礎上兩點的高差,,再根據(jù)建筑物的高度H，即可計算建筑物頂部的傾斜值,,上頁,下頁,,目錄,撓度是指建筑的基礎、上部結構或構件等在彎矩作用下因撓曲引起的垂直于軸線的線位移,也就是建筑物在水平方向或豎直方向上的彎曲值，如高聳建筑的側向彎曲，大型橋梁中部的向下彎曲等,建筑物基礎撓度觀測可與建筑物沉降觀測同時進行。觀測點應沿基礎的軸線或邊線布設，每一基礎不得少于3點。標志設置、觀測方法與沉降觀測相同,,上頁,下頁

31、,,目錄,根據(jù)裂縫分布情況，對重要的裂縫，選擇有代表性的位置，在裂縫兩側各埋設一個標志，定期地測定兩個標志頂點之間距離變化值，如圖A,短期觀測時，可采用建筑膠粘貼的金屬片標志。將一片金屬片先固定在裂縫一側，并使其一邊與裂縫的邊緣對齊，另一片稍窄的金屬片固定在裂縫的另一側，邊緣相互平行，并使其一部分重合緊貼，然后在標志表面涂紅漆，寫明編號與日期。裂縫擴展時，兩金屬片相互拉開，露出下面沒有涂漆的部分，其寬度即為裂縫擴展的寬度，如圖B,也可在