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通常埋设在比较稳固的基岩上或变形影响之外,尽可能长期保存,稳定不动。
工作基点
工作基点是直接用来测定各观测点的参考点。
应选在靠近观测目标且便于观测监测点的稳定或相对稳定位置。
变形监测点是在变形体上布设的,能充分反映变形状态的点,与变形体构成一个整体,一起移动。
布设原则:
布设时应从按整体到局部,先设计后实施的原则进行。
即先选取能控制整体建筑物的点位,后根据局部特征调节、加密布设观测点时,应遵循必要、适量、最能反映变形体的变形和方便观测的基本原则,并做到以下几点:
(1)在满足监测目的的前提下,测点数量和布置必须是充分的、足够的,同时测点宜少不宜多,不能盲目设点。
(可以节约设备、避免人力浪费,任何一个测点布设都应有目的)
(2)测点的位置必须具备代表性,以便于分析和计算。
(主要测点的布设应能反应结构的最大应力或应变和最大位移)(3)测点的布置对观测工作应该是方便的、安全的。
(4)应布置一定数量的检核点。
(5)测点布置要便于保存,布置要牢固。
TOP1.按允许变形值来确定观测精度
例子1:
某核电厂变坡的允许变形(滑坡)值为20mm,根据
以上原则可确定变形观测的必要精度为±
1mm.
例子2:
某综合勘察院在观测一栋30米的大楼变形时,根据
设计人员提出的允许倾斜度为千分之四,求得允许的偏移
值为120mm,进一步求得观测中误差为±
6mm.
例子3:
为了监测桥梁安全而进行的变形观测,根据相关规
定,钢结构桥梁线路与桥跨中心线的偏差允许值为50毫
米,按上诉原则,算算变形精度是多少?
变形监测的时间间隔称为观测周期,即在一定的时间内完成一个周期的测量工作
(一)沉降观测周期
从分析变形过程出发,变形速度值比绝对值具有更重要的意义。
基于这一点,沉降观测周期可以用以下经验公式确定。
式中,mh表示两沉降观测点之间的高差误差;
v表示沉降速度,一般取平均沉降量与间隔日的比值;
K表示变形值与其误差之比,可根据建筑物变形情况在5~10之间选择。
变形网特点
(1)布网目的
(2)布网原则(3)变形网多余观测条件(4)变形网边短,精度高(5)变形网可以没有已知数据
变形网的布设
1)平面控制网2)沉降监测网
NO.2
一、变形监测点方案设计
二、资料检核与成果整理
变形监测网根据变形监测范围一般分两级布网:
首级网和次级网;
由三种类型点组成:
基准点、工作基点和变形监测点。
监测点的布设
1、基准点
使用时,应作稳定性检查或检验,并应以稳定或相对稳定的点作为测定变形的参考点
2、工作基点
工作基点是直接用来测定各观测点的参考点。
工作基点与基准点构成变形监测的首级网,用来测量工作基点相对于基准点的变形量,由于这种变形量小,所以要求监测精度高,复测间隔时间长。
3、变形监测点
变形监测点与工作基点组成次级网,次级网用来测量监测点相对于工作基点的变形量。
由于这种变形量相对于首级网变形量较大,所以次级网复测复测间隔时间宜短些。
即先选取能控制整体建筑物的点位,后根据局部特征调节、加密;
先在图纸上规划、设计,然后到实地踏勘、对照、确定、埋设。
布设步骤为:
先选取作业场地,然后布设整体网观测点、最后布设局部特征点。
布设观测点时,应遵循必要、适量、最能反映变形体的变形和方便观测的基本原则,并做到以下几点:
(可以节约设备、避免人力浪费,任何一个测点布设都应有目的)
(2)测点的位置必须具备代表性,以便于分析和计算。
(主要测点的布设应能反应结构的最大应力或应变和最大位移)
(3)测点的布置对观测工作应该是方便的、安全的。
(4)应布置一定数量的检核点。
(5)测点布置要便于保存,布置要牢固。
观测精度的确定
变形观测的精度要求:
取决于该工程建筑物预计的允许变形值的大小和进行观测的目的。
观测的中误差:
一般要求观测的中误差应小于允许变形值的1/10-1/20(FIG第十三届会议);
如果观测的目的是为了研究其变形的过程,则其中误差应比这个数值小得多。
变形周期的确定
变形监测的时间间隔称为观测周期,即在一定的时间内完成一个周期的测量工作。
从分析变形过程出发,变形速度值比绝对值具有更重要的意义。
T?
2mhK/v式中,mh表示两沉降观测点之间的高差误差;
(二)水平位移观测周期
水平位移观测的周期,对于不良地基区域的观测,亦可与沉降观测协调考虑确定。
变形监测网设计
1、变形网特点
(1)布网目的
(2)布网原则(3)变形网多余观测条件(4)变形网边短,精度高(5)变形网可以没有已知数据
2、变形网的布设
1)平面控制网2)沉降监测网
变形监测资料的检核与成果整理
一、监测资料检核的意义
变形监测资料处理的首要工作是分析观测值的质量,包括观测值的精度和可靠性。
这里所指的观测值既可以是原始实测值,也可以是经一定处理后的观测值(如GPS测量所得到的基线向量、坐标等)。
粗差(检核出来,剔除)系统误差(影响不大)偶然误差(设法消除
变形监测资料的检核
二、监测资料检核的方法
包括野外检核和室内检核。
室内检核工作,具体有:
1)原始记录的校核;
2)原始资料的统计分析,如粗差检验法;
3)原始资料的逻辑分析:
根据监测点的内在物理意义来分析原始实测值的可靠性。
三、关于分析的结果
若存在大的偏差,则有两种可能现象:
–误差引起(大误差或粗差);
–真实变形(突变)。
观测资料整理
(1)收集资料。
(2)审核资料(3)填表和绘图(4)编写整理成果说明成果表达
TOP2.1.性质:
是为什么性质的监测?
状态安全监测还是交通安全
监测或运行安全监测;
2.是否需在不同荷载情况下,对变形体的变形模型做检验验证?
3.是否需根据岩土力学性质建立物理力学模型?
4.工程整治的效果怎样?
5.是否需对地球物理假设进行验证?
6.是否需对工程建筑物进行监测和检验?
7.采取措施后是否需做建筑物的安全证明?
NO.3
沉降监测技术
主要内容
一、沉降监测概述二、高程控制网的建立三、沉降监测数据采集
一、沉降监测概述
1、建筑物的沉降变形及原因
建筑物在施工或使用阶段,由于本身荷载、地基、施工质量、及外力的作用,使建筑物在空间位置或自身形态方面出现下沉、上升现象。
需进行沉降观测的工程项目有
高层建筑及地基不良的多层建筑、大型设备的地基、大型护坡、大桥、大坝等。
对监测点高程变化量的测量工作用“-”表示下沉,用“+”时表示上升有均匀和不均匀之分(不均匀引发建筑物裂缝、倾斜)
衡量沉降变化的两个量
本期沉降量=本期观测高程-前一期观测高程
累计沉降量=本期观测高程-第一期观测高程
沉降产生原因
1、与地基的土力学性质和地基的处理方式有关2、与建筑物基础设计有关3、与建筑物基础的荷载有关4、与施工中地下水的升降、外界温度等环境的强烈变化有关5、建筑物施工活动对周围建筑物地基也会产生影响,沉降监测不仅要监测建筑物自身的沉降,还要考虑监测施工区周围建筑物的沉降
水准基点的标志和埋设
精密水准测量精度高,方法简便,是垂直位移监测最常用的方法。
水准基点是垂直位移监测的基准点,一般3~4个点构成一组,形成近似正三角形或正方形,为保证其坚固与稳定,应选埋在变形区以外的岩石上或深埋于原状土上,也可以选埋在稳固的建构筑物上。
水准基点
普通混凝土标地面岩石标浅埋钢管标井式混凝土标深埋钢管标深埋双金属标
工作基点应布置在变形区附近相对稳定的地方,其高程尽可能接近监测点的高程。
工作基点一般采用地表岩石标,当建筑物附近的覆盖层较深时,可采用浅埋标志,当新建建筑物附近有基础稳定的建筑物时,也可设置在该建筑物上。
监测点
布设时,要使其位于建(构)筑物的特征点上,能充分反映建(构)筑物的沉降变形情况,点位应当避开障碍物,便于观测和长期保护,标志应稳固,不影响建构)筑物的美观和使用,还要考虑建筑物基础地质、建筑结构、应力分布等,对重要和薄弱部位应该适当增加监测点的数目。
角钢或圆钢头观测点标志与埋设
钢筋观测点标志与埋设
隐蔽观测点标志与埋设
地坪观测点标志与埋设
钢柱观测点标志与埋设
建筑物沉降观测点标志的埋设位置应避开雨水管、窗台线、暖气管线和暖气片、电器开关等有碍设标与观测的障碍物,并应视立尺需要离开墙(柱)面和地面一定距离。
所有观测点应统一编号,并注记在各建筑物的平面图上。
沉降监测监测点布设要求
(1)砖墙承重的建筑物,沿外墙每隔8-12m的柱基上,如外墙的转角处,纵横墙的交接处;
若建筑物的宽度大于15m,内墙也应设置一定数量的观测点。
(2)框架结构的建筑物的每个柱基或部分柱基上。
(3)基础为箱型或筏型的高大建筑物的纵墙轴线和基础(或接近基础的结构部分)周边以及筏型基础的中央。
(4)高低型建筑物、新旧建筑物的两侧。
(5)建筑物沉降缝、裂缝的两侧。
(6)基础埋深相差悬殊处、人工地基和天然地基邻接处、结构不同的分界处的两侧。
7)烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉及其他类似构筑物基础的对称轴线上,不少于4个。
二、高程控制网的建立
(1)对于建筑物较少的测区,应将控制点连同监测点按单一层次布设;
对于建筑物较多且分散的测区,宜按两个层次布网,即由控制点组成的控制网、观测点与所联测的控制点组成的扩展网根据精度的要求,沉降监测控制网应布设成网形最合理、测站数最少的监测环路。
2)在水准网里应有3-4个埋设足够深的水准基点,其余的可埋设为地下水准点或墙上水准点。
施测时可选择一些稳定性较好的沉降点作为水准路线基点与水准网统一监测和平差。
由于施测时大部分沉降点只能采用中视法测定,而水准转点则会影响成果精度,所以选择一些沉降点作为水准点极为重要。
(3)水准点应视现场情况,设置在比较明显且通视良好、保证安全的地方,保证不会被后续施工所掩埋,且要便于联测。
(4)水准点应布设在拟监测的建筑物之间,距离一般为20-40m,一般民用建筑物应不小于15m,较大型并略有振动的工业建筑物应不小于25m,高层建筑物应不小于30m。
(5)监测单独的建筑物时应至少布设3个水准点,以便互相检核水准基点高程有无变动。
对占地面积大于5000平米或高层建筑物则应适当增加水准点个数。
(6)各类水准点应避开软土层、地下管线、震动等不稳定地区。
三、沉降监测数据采集
(1)基准网数据采集
基准点稳定后,采用二等或一等水准测量进行监测,施测时要完全按照规范要求。
基准网要有一定的多余观测。
(2)各周期数据采集
建筑物变形是个渐变过程,变形速度也不均匀,但变形的程度是有限的。
因此,合理地选择连续观测周期,对于正确分析变形结果是很重要的。
观测周期的选择应根据观测的目的、要求及建筑物的具体情况确定,在满足必要精度的前提下,尽量做到高效、省事、省力。
注意
在观测过程中,当发生大量沉降或严重裂缝时,应立即进行逐日或2-3天一次的连续观测。
当建筑物平均沉降速度较大或不均匀沉降量较大时,一方面应及时通知设计、施工部门采取措施,另一方面要立即缩短监测周期,根据情况进行连续监测。
NO.4
精密水准测量
1、精密水准仪及分类
主要有气泡式精密水准仪、自动安平精密水准仪、数字水准仪以及相应的铟瓦合金水准尺。
2、精密水准仪与水准尺的主要特点
(1)高质量的望远镜光学系统。
放大倍率在40倍以上。
(2)坚固稳定的仪器结构。
(3)高精度测微装置,一般精密水准仪测微器可读至0.1mm、估读到0.01。
(4)高灵敏的管水准器(5)高性能补偿器。
3、精密水准尺——刻度精确
4、仪器的检验
NO.5
1、概述
2、交会法观测
3、视准线测量(活动觇牌法和小角度观测法)
4、引张线测量
测点布设
建筑物水平位移监测的测点宜按两个层次布设,即由控制点组成首级网(控制网)、由观测点及所联测的控制点组成次级网(拓展网);
对于单个建筑物上部或构件的位移监测,可将控制点连同观测点按单一层次布设。
控制网可采用测角网、测边网、边角网和导线网等形式,扩展网和单一层次布网有角度交会、边长交会、边角交会、基准线和附合导线等形式。
为保证变形监测的准确可靠,每一测区的基准点不应少于2个,每一测区的工作基点亦不应少于2个。
基准点、工作基点应根据实际情况构成一定的网形,并按规范规定的精度定期进行检测。
控制点形式及埋设要求
对特级、一级及有需要的二级、三级位移观测的控制点,应建造观测墩或埋设专门观测标石,并应根据使用仪器和照准标志的类型,顾及观测精度要求,配备强制对中装置。
用于位移监测的基准点(控制点)应稳定可靠,能够长期保存,且建立在便于观测的稳妥的地方。
位移监测点(观测点)应与变形体密切结合,且能代表该部位变形体的变形特征。
建造观测墩应注意
1、各类标墩的底板必须埋设在最大冻土层以下0.5m处,有条件时最好直接浇筑在基岩上,以确保稳定;
2、如果采用混凝土观测墩必须适当配置钢筋;
3、为了避免折光影响,观测墩高度需要高于0.8m,且远离建筑物;
4、观测墩上埋测量仪器和觇标通用的强制对中装置;
5、严格控制施工质量。
水平位移监测常用方法
大地测量法主要包括:
三角网测量法、精密导线测量法、交会法等。
基准线法专用测量法GPS测量法
2、交会法方法
交会法是利用2个或3个已知坐标的工作基点,测定位移标点的坐标变化,从而确定其变形情况的一种测量方法该方法的主要缺点是测量的精度和可靠性较低,高精度的变形监测一般不采用此方法。
该方法主要包括测角交会、测边交会和后方交会三种方法。
采用测角交会法时,交会角最好接近90°
,若条件限制,也可设计在60°
~120°
之间。
工作基点到测点的距离,一般不宜大于300m,当采用三方向交会时,可适当放宽要求。
3、视准线测量
视准线法所用设备普通,操作简便,费用少,是一种应用较广的观测方法。
该方法同样受多种因素的影响,如:
照准精度、大气折光等,操作不当时,误差不容易控制,精度会受到明显的影响。
NO.6
倾斜观测
倾斜观测原理由于基础沉降不均匀或其他原因,导致
1、直接测定法直接测定建(构)筑物的倾斜2、间接测定法通过测量基础的相对沉陷来确定建(构)筑物的倾斜3、建筑物倾斜测量实例
1、直接测定法
(一)经纬仪投影法
(二)纵横距投影法三)前方交会法
(四)任意点置镜方向交会法
2、间接测定法
(一)水准测量
(二)液体静力水准测量
倾斜仪的应用
用来测量特定物体的倾斜,如基坑倾斜等
NO.7
建筑物挠度和裂缝观测
挠度观测、裂缝观测
挠度
建筑物在应力的作用下产生弯曲和扭曲,弯曲变形时横截面形心沿与轴线垂直方向的线位移称为挠度。
例如桥的梁部在中间会产生向下弯曲,高耸建筑物会产生侧向弯曲。
建筑物的挠度
观测包括建筑物基础、建筑物主体及独立构筑物(如独立土墙、柱)的挠度观测建筑物的挠度可由观测不同高度处的倾斜换算求得,也可以采用激光准直仪观测的方法求得。
一、建筑物基础挠度观测
建筑物基础挠度观测可与建筑物沉降观测同时进行。
观测点应沿基础的轴线或边线布设,每一基础不得少于3点。
标志设置、观测方法与沉降相同。
二、弹性挠度观测
三、建筑物主体挠度观测
观测方法总结
对于直立高大型建筑物,其挠度的观测方法是测定建筑物在铅垂面内各不同高程点相对于底部的水平位移值。
高层建筑物通常采用前方交会法测定
对内部有竖直通道的建筑物,挠度观测多采用垂线观测,即从建筑物顶部附近悬挂一根不锈钢丝,下挂重锤,直到建筑物底部。
在建筑物不同高程上设置观测点,以坐标仪定期测出各点相对于垂线最低点的位移。
比较不同周期的观测成果,即可求得建筑物的挠度值。
如果采用电子传感设备,可将观测点相对于垂线的微小位移变换成电感输出,经放大后由电桥测定并显示各点的挠度值。
裂缝观测
建筑物裂缝比较常见,成因不一,危害程度不同。
有些裂缝(如滑坡裂缝等)已是破坏的开始,多数裂缝都会影响建筑物的整体性,严重的能引起建筑物的破坏。
为了保证建筑物的安全,应对裂缝的现状和变化进行观测。
对建筑物产生的裂缝应进行位置、长度、宽度、深度和错距等的定期观测,对建筑物内部及表面可能产生裂缝的部位,应预埋仪器设备,进行定期观测或临时采用适宜方法进行探测。
裂缝观测的主要目的是查明裂缝情况,掌握变化规律,分析成因和危害,以便采取对策,保证建筑物安全运行。
测微器法
测微器法主要包括:
单向测缝标点和三向测缝标点
主要用于测量表面裂缝的宽度和错距。
单向测缝标点
一般用于测量裂缝的宽度。
在实际应用中,可根据裂缝分布情况,对重要的裂缝,选择有代表性的位置,在裂缝两侧各埋设一个标点;
三向测缝标点
三向测缝标点有板式和杆式两种,目前大多采用板式三向测缝标点。
超声波检测
超声波用于非破损检测,就是以超声波为媒介,获得物体内部信息的一种方法。
掌握混凝土表面裂缝的深度,对混凝土的耐久性诊断和研究修补、加固对策有重要意义。
裂缝深度,除可用细铁丝等简易办法探测外,常采用超声波探伤仪进行探测,也可采取逐步钻孔进行压气或压水试验办法探测。
裂缝宽度,除可用读数放大镜直接观测外,常在缝两侧设金属标点,用游标卡尺量测,或将差动式电阻测缝计的两端分别固定在缝的两侧,用电阻比电桥或其他检测仪器观测或自动遥测。
对于贯穿性裂缝的错距,可在缝的两侧设三向测缝标点进行三个方向的量测。
对于大体积混凝土内部或表面预计可能发生裂缝的部位,可在施工时埋设裂缝计(差动式电阻测缝计连接加长杆而成)定期进行观测。
在已竣工工程上,可采用上述探测缝深的办法进行探测。
NO.8
工业与民用建筑物变形监测
土壤地基上的建筑物,在内力与外力的作用下,无论是在水平方向还是垂直方向都会发生变形。
无论水平位移、倾斜还是沉降,当变形值超过一定限度时,会影响建筑物本身的安全以及人民生命财产的安全。
定期观测。
工程建筑物变形,按变形类型可分为静态变形和动态变形。
(1)静态变形:
是时间的函数,观测结果只表示在某一期间内的变形。
如沉降、倾斜和裂缝观测。
(2)动态变形:
指在外力(如风、阳光)作用下产生的变形,它是以外力为函数表示的,对于时间的变化,描述其观测结果表示在某一时刻的瞬时变形。
如风振引起的变形等。
静态变形监测的方法
前方交会准直测量(视准线测量,引张线测量)精密水准、精密三角高程、静力水准高精度GPS形变测量
动态变形监测方法
摄影测量3D扫描技术实时动态GPS法
工业与民用建筑物主要观测项目
(1)基础沉降单点沉降量、平均沉降量、相对沉降量、倾斜、沉降速率等。
(2)水平位移单点水平位移、位移速率、挠度等。
(3)滑坡监测对工程物周围可能产生滑坡的部位实行定期监测。
(4)裂缝监测对建筑物上产生的裂缝进行宽度、深度、错开等监测。
(5)内部监测对基础应力/应变、温度、地下水位监测。
沉降监测方法和程序
①沉降观测方案研究与技术设计;
②沉降观测仪器检验;
③沉降观测点位布设;
④沉降观测数据采集;
⑤沉降观测数据处理;
⑥沉降量计算与分析;
⑦沉降量报表;
⑧沉降过程曲线绘制;
⑨沉降观测报告编写。
沉降观测方案研究与技术设计
(1)精度设计
一般按二等水准测量技术规定执行。
对于研究性的观测,应采用一等水准测量技术指标。
(2)仪器选择
一般应采用S1级精密水准仪。
仪器检测
一项重要指标是i角监测使用一对水准尺时,要检验尺子的零点差。
沉降监测点点位布设
沉降监测数据的采集
(1)基准网数据采集一等或二等水准进行监测。
(2)各周期数据采集各周期监测观测条件应保持一致。
固定人员、固定仪器、固定时间、固定路线。
监测时遇到情况以及处理
1)监测标志被破坏立即通知施工方补做,及时或下一次监测获得新值。
2)三丝有一丝(上丝或下丝)或上下丝均被遮挡不能读数;
出现中视监测点;
最小读数小于规范规定在确认监测的正确性后均可以接受。
3)前后视距不能满足规范要求
根据仪器检验情况决定是否采用监测值。
沉降监测数据处理对监测数据进行检核、粗差剔除、平差计算。
沉降量的计算与分析本期沉降量=本期观测高程-上一期观测高程本期累计沉降=本期观测高程-首期观测高程=截至本期的各期沉降量之和沉降速率=本期沉降量/周期时间间隔
注意:
值为负值表示“下沉”
沉降量报表
及时进行数据处理和分析,做出数据报表,提供给设计、施工、监理、业主等。
根据监测周期不同,包括日报表、周报表、月报表。
没有统一的格式,一般都会包含本期沉降量、累计沉降量以及沉降速度等信息。
沉降过程曲线绘制
当变形观测进行到一定周期,或是工程进度到一定阶段,就要依据前面所观测和计算的结果,绘制点位沉降过程曲线。
通过变形曲线可以直观地了解变形过程和变形分布情况
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