垂直位移监测方法

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标尺零ห้องสมุดไป่ตู้差的影响
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视线长度、前后视距差和视线高度（m）
仪器类型 视线长度 前后视距差 视距累积差 视线高度
等级 特级
DS05
≤15
≤0.3
≤1.5
≥0.5
一级 二级
三级
DS05
DS05、 DS1 DS1、 DS3
≤30 ≤50
≤75
≤0.5 ≤1.0
≤5.0
≤1.5 ≤3.0
≤8.0
≥0.5 ≥0.3
•对监测点高程变化量的测量工作；
•有时用“+” 表示下沉，用“-”时表示上升。
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方法一
精密水准测量
•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。
e ( x O x O ) 2 ( y O y O ) 2
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3、任意点臵镜方向交会法
• 对非圆形建筑物，如高层建筑物的楼体进 行倾斜观测，过去一般用基础不均匀沉降来 推算。 当建筑物属于非钢体变形时，这一 方法就失去了作用。 • 由于建筑物在施工阶段其楼体上变形点无 法臵镜，因此，只能用方向交会的方法来交 会该点的位臵，以此来分析该点的倾斜值 （变形值）。 • 施工期间建筑场地有各种施工机械、设备、 堆放的各种建筑材料，以及作业人员流动频 繁等因素，使变形监测基准点位或被破坏， 致使观测时不能用正常的前方交会方法交会 变形点的位臵。 • 本方法后视任意两点交会变形点，并将这 种交会法转化为两方向前方交会算法。
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监测点的精度要求（mm）
等级 特级 一级 二级 三级 往返较差、附合 或环线闭合差 0.15√n 0.3√n 0.6√n 1.4√n 高程中 误差 0.3 0.5 1.0 2.0 相邻点高差中 误差 0.2√n 0.5√n 0.8√n 2.0√n
注：n为测段的测站数
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方法二 精密三角高程测量
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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
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普通混凝土标
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地面岩石标
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浅埋钢管标
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井式混凝土标
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深埋钢管标
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深埋双金属标
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工作基点
•工作基点是用于直接测定监测点的起点或终点。 •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。 •因工作基点位于测区附近，应经常与水准基点进 行联测，通过联测结果判断其稳定状况，保证监 测成果的正确可靠。
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经纬仪投影法，观测方法如下：
P
M ∆B ∆ ∆A
X Y H
Q′ N′ ∆B N
Q
∆A
图 一般建筑物的倾斜观测
1）将经纬仪安置在固定 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。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。
6、流体静力水准测量
是测定观测点高程及基础倾斜的方法之一 ，仪器不受距离限制，并且距离愈长，测定倾 斜度的精度愈高。
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7、倾斜仪的应用
气泡式倾斜仪由一个高灵敏度的气泡水准管和一套 精密的测微器组成。使用时将倾斜仪安臵在需要的位臵 上以后，转动带有读数盘的测微轮，通过测微杆向上或 向下移动，直至水准气泡居中为止。此时在读数盘上读 出该处的倾斜度 我国制造的气泡式倾斜仪，灵敏度为2" ，总的观 测范围为1°。气泡式倾斜仪适用于观测较大的倾斜角 或量测局部位臵的变形，例如测定设备基础和平台的倾 斜。 倾斜仪和电子水准器虽有明显的优点，但当建筑物 变形范围很大，工作测点很多时，这类仪器就不如水准 仪灵活。因此，变形观测的常用方法仍是水准测量。
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P M
∆B
∆ ∆A
X Y H Q′ N′ ∆B N Q ∆A
图 一般建筑物的倾斜观测
（2）隔一段时间后， 在原固定测站上，安 置经纬仪，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， 说明建筑物发生了倾 斜。
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≥0.2
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水准测量主要限差（mm）
等级
基辅分 划读数 差 0.3 0.3 0.4 2.0 基辅分 划高差 之差 0.4 0.4 0.6 3.0 相邻基 准点高 差中误 差 0.3 0.5 1.0 2.0 往返较差、 测站高差 附合或环线 中误差 闭合差 0.07 0.13 0.30 0.70 0.15√n 0.3√n 0.6√n 1.4√n 检测已测 高差较差
准基本分划。并读出标尺基本分划与测微轮读数。然后用上、下丝照准 标尺的基本分划进行视距读数。
（4）用微动螺旋旋转望远镜，照准前视标尺的辅助分划，并使气泡严
格居中，读出标尺辅助分划与测微轮读数。 （5）旋转望远镜，照准后视标尺的辅助分划，并使气泡严格居中，使 楔形平分丝精确照准并进行辅助分划和测微轮的读数。
工程变形监测技术
韩婷婷 鄂州职业大学建筑工程学院测量教研室
项目三 垂直变形监测
任务一 垂直变形监测控制网的建立 任务二：垂直变形监测方法 任务三：垂直变形技术总结及数据处理
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任务二：垂直变形监测方法
•精密水准测量 •三角高程测量
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高程变形监测网布设
变形测量点，宜分为基准点、工作基点和变形观测点。其布 设应符合： ① 每个工程至少应有三个稳固可靠的点作为基准点； ② 工作基点应选在比较稳定的位置。对通视条件较好或观 测项目较少的工程，可不设工作基点，在基准点上直接测定 变形观测点； ③ 变形观测点应设立在变形体上能反映变形特征的位置。
•精密水准测量因受观测环境影响小，观测精 度高，仍然是沉降监测的主要方法； •如果水准路线线况差，水准测量实施将很困 难。 •高精度全站仪的发展，使得电磁波测距三角 高程测量在工程测量中的应用更加广泛； •电磁波测距三角高程测量代替水准测量进行 沉降监测，将极大地降低劳动强度，提高工作 效率。
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短边三角高程测量法进行建筑物的沉降观测
特级 一级 二级 三级
0.2√n 0.5√n 0.8√n 2.0√n
注：n为测段的测站数
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各等级使用的仪器、观测方法及要求
等 级 使用仪器、观测方法及要求
DS0.5型仪器，视线长度≤15m，前后视距差≤0.3m， 特 视距累计差≤1.5m，宜按国家一等水准测量的技术要 级 求施测 二 DS0.5型仪器，宜按国家一等水准测量的技术要求施测 级 三 级 四 级 DS0.5或DS1型仪器，宜按国家二等水准测量的技术要 求施测 DS0.5或DS1型仪器，宜按国家三等水准测量的技术要 求施测
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五、倾斜观测的方法
直接法：经纬仪投影法、测水平角、前方交会法、垂准线法 间接法：测定基础的相对沉陷量（水准测量）、倾斜仪
该方法多用于基础面积过小的超高建筑物，如电视塔、烟 囱、高桥墩、高层楼房等。 该方法多用于基础面积较大的建筑物，并便于水准观测
一、 经纬仪投影法
原理
i tg e D h H
2、前方交会法
•当测定偏距e的精度要求较高时，可以采用角度前方交会法。 •首先在圆形建筑物周围标定A、B、C三点，观测其转角和边长，则可求得其在资 用坐标系中的坐标； •然后分别设站于A、B、C三点，观测圆形建筑物顶部两侧切线与基线的夹角，并 取其平均值； •以同样的方法观测圆形建筑物底部； •按角度前方交会定点的原理，即可求得圆形建筑物顶部圆心O′和底部圆心O的坐 标。
P M ∆B X Y H Q′ N′ Q
∆
∆A
N ∆B
∆A
（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：
D A B
2
2
图 一般建筑物的倾斜观测
根据总偏移值ΔD和建筑 物的高度H即可计算出 2013-8-27 其倾斜度i。
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一、二等水准测量外业观测
•对奇数测站为： （1）照准后视标尺的基本分划(左侧刻度)读数 （2）照准前视标尺的基本分划(左侧刻度)读数 （3）照准前视标尺的辅助分划(右侧刻度)读数 （4）照准后视标尺的辅助分划(右侧刻度)读数 这样的顺序简称为后—前—前—后 •对偶数测站为： （1）照准前视标尺的基本分划 （2）照准后视标尺的基本分划 （3）照准后视标尺的辅助分划 （4）照准前视标尺的辅助分划 这样的顺序简称为前—后—后—前。返测时的观测顺 序与往测相反。
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一测站操作具体步骤
（1）安臵仪器使气泡居中。 （2）将望远镜对准后视标尺，使符合气泡两端的影像近于符合，随后 用上、下丝照准标尺基本分划进行视距读数，视距第四位数由测微轮直 接读得。然后使水准气泡严格居中，用楔形平分丝精确照准标尺的基本 分划，并读出标尺基本分划与测微轮的读数。
（3）旋转望远镜对准前视标尺，水准气泡严格居中，用楔形丝精确对
思考
三角高程测量方法。 三角高程测量观测内容。 三角高程测量如何应用于沉降观测中？
任务三 倾斜观测
四、建筑物的倾斜观测类型
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 2．圆形建（构）筑物主体的倾斜观测 3．建筑物基础倾斜观测
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盒式标志
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钢筋观测点
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隐蔽观测点（螺栓式标志）
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监测仪器
•针对具体的监测工程，应当使用满足精度要求的 水准仪，采用正确的测量方法；
•对特级、一级垂直位移监测，应使用DS05型水 准仪配和因瓦合金标尺； •对二级垂直位移监测，应使用DS1或DS05型水准 仪和因瓦合金标尺； •对三级垂直位移监测，应使用DS3水准仪和区格 式木质标尺或DS1型水准仪和因瓦合金标尺。
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4、激光垂准法
•利用激光垂准仪，测定 建筑物底部和顶部距离垂 准激光束的距离差，从而 计算建筑物某轴线（某一 面）的倾斜度。 •这种方法受施工干扰较 大，在施工现场较难使用。
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5、水准测量
用水准仪测出两个观测点之间的相对沉陷， 由相对沉陷与两点之间距离之比，可换算成倾斜 角。
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监测方法与技术要求（2）
•为了减少i角误差的影响，水准测量规范对前后视 距差和前后视距累积差都有明确的规定，测量中应 遵照执行。 •严格控制前后视距差和前后视距累积差，也可有 效地减弱磁场和大气垂直折光的影响。 •水准测量规范对观测程序有明确的要求，往测时， 奇数站的观测顺序为 “后前前后”；偶数站的观 测顺序为 “前后后前”。返测时，奇、偶数站的 观测顺序与往测偶、奇数站相同。 •标尺的每米真长偏差应在测前进行检验，当超过 一定误差时应进行相应改正。
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仪器的检验
•无论使用何种仪器，开始工作前，应该按 照测量规范要求对仪器进行检验；
•水准仪的i角误差是最重要的检验项目。
•精密水准测量前，还应按规范要求对水准 标尺进行检验，其中标尺的每米真长偏差 是最重要的检验项目，一般送专门的检定 部门进行检验。
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监测方法与技术要求（1）
•采用精密水准测量方法进行垂直位 移监测时，从工作基点开始经过若干 监测点，形成一个或多个闭合或附合 路线，其中以闭合路线为佳，特别困 难的监测点可以采用支水准路线往返 测量。 •整个监测期间，最好能固定监测仪 器和监测人员，固定监测路线和测站， 固定监测周期和相应时段。
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监测点
•监测点是垂直位移监测点的简称，布设在被 监测建（构）筑物上。 •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。
B
e
B′
h
式中 i——建筑物主体的倾斜度； A ∆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（°）。
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1、经纬仪投影法
•在圆形建筑物的两个相互垂直的方向上安臵经纬仪 或全站仪； •测站距离圆形建筑物的距离应大于其高度的1.5倍； •在圆形建筑物的底部横放两把尺子，使两尺相互垂 直，且分别垂直于圆形建筑物中心与两测站的连线。 •经纬仪分别照准建筑物的顶部、底部的边缘，向下 投影。