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
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。
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。