高层建筑物垂直变形观测及

高层建筑物垂直变形观测及

数据处理方法研究

作者：邵丽敏

单位名称：大庆油田建设集团有限责任公司安装公司

2006年12月

高层建筑物垂直变形观测及

数据处理方法研究

邵丽敏

大庆油田建设集团有限责任公司安装公司第四工程处

[摘要]该论文结合具体工程（石油大学新图书馆的沉降观测工程），阐述了有关沉降观测过程中技术方案问题的确定及实施，并计算出绝对沉降值、累计沉降值，绘制沉降量—时间曲线、沉降等值线、三维模型透视图。

[关键词]变形观测；变形分析；数据处理

0 前言

随着我国社会经济的发展，高大建筑物日益增多，由于各种因素的影响，在这些工程建筑物及其设备的运营过程中，都会产生变形。这种变形在一定限度内，应认为是正常的现象，但如果超过了规定的限度，就会影响建筑物的正常使用，严重时还会危及建筑物的安全。因此，在建筑物的施工和运营期间，必须对它们进行变形观测。为了监视建筑物在施工的过程和使用中的安全，需在施工过程及使用过程中对其进行变形观测；另一方面，为了进行科学研究以及为以后的地基基础设计提供

一些经验数据，也需要对建筑物进行变形观测。建筑物的变形监测内容一般有沉降观测、位移监测和倾斜变形监测等等，而建筑物的倾斜、裂缝等情况往往是由建筑物不均匀沉降引起的，这就要求对建筑物尤其是对高层建筑物进行沉降观测。通过变形监测，对所得到的变形观测数据进行分析，从而对建筑物的运营状态进行判断，当发现不正常状况时，需及时对其进行分析，找出原因并采取措施，以保证建筑施工及使用的安全。

1 沉降观测的技术方案

变形监测方案的制定必须建立在对工程场地的地质条件、施工方案、施工周围环境详尽的调查了解基础之上，同时还需与工程建设单位、施工单位、监理单位、设计单位以及有关部门进行协调。由于变形监测方案的制定将影响到观测的成本，成果的精度和可靠性，因此，应当认真、全面地考虑[1]。

一般地，变形监测方案制定的主要内容有：

1)监测内容的确定；

2)监测方法、仪器和监测精度的确定；

3)施测部位和测点布臵的确定；

4)监测周期（频率）的确定。

监测内容的确定主要根据监测工程的性质和要求，在收集

和阅读工程地质勘查报告、施工组织计划的基础上，根据施工周围的环境确定变形监测的内容。

1.1 基准网的设计

在现场踏勘的基础上,在远离工程变形区域外，选择1个水准基点A，另外埋设3个工作水准基点J0、J1、J2，工作基点布设成闭合环，按技术要求，定期对1个基准点，3个工作水准点进行联测，根据观测成果选其中比较稳定的点为起算基点以便检查其稳定性。水准基点的观测等级按“垂直位移监测网的主要技术要求”中的二等技术要求施测。

1.2 变形监测的精度及频率的确定

1997年国际测量工作者联合会第十三届会议上工程测量组提出变形观测的要求：如果观测是为了监测建筑物的安全，其观测中误差应小于容许变形值的1/10～1/20[2]；如果观测是为了研究变形的过程，则其中误差比上述数值小得多。根据这一原则，通常采用“以当时可能达到的最高精度”确定变形观测精度。而B．H甘申等人在其所著的《建筑物垂直位移的观测与水准标石稳定性分析》一书曾提出，在不同情况下测定建筑物沉降容许误差，对于岩石和半岩石地基为 1 mm，对于砂土、粘土及其它压缩性土地基为2mm,对于填充土、下陷土、

泥岩土及其它高压缩性土地基为5mm。则相应的沉降观测中误差分布为0.5mm、1.0mm和2.5mm。

参考以上方法，本工程沉降观测精度可确定为沉降点中最弱点高程中误差〈1mm。

根据有关规定，沉降观测的时间和次数，应与建筑工程规定的各施工阶段日期相配合。具体规定为：

工程施工期间，每增加一层，观测一次；特殊情况下，可根据工程需要适当增加观测次数。全部竣工（荷载传达到基础）后，做一次沉降检核，并给出沉降结论。

1.3 水准测量技术要求及使用仪器设备

为了满足所设定的精度要求，本监测工作选用N3精密水准仪及配套的铟钢水准尺进行观测。且观测前需对仪器进行检较，各项指标应符合《规范》要求，实施时定人、定仪器，每期观测路线相同。

基准网按国家I等水准测量的标准实施；从工作点对沉降点的观测采用国家II等水准测量的要求实测。I、II等水准测量各项技术要求见表1。

表1 I、II等水准测量各项技术要求

所用仪器设备

1.4 沉降观测方法

建筑物垂直位移观测是测定地基和建筑物本身在垂直方向上的位移。它应该在基坑开挖之前开始进行，而贯穿于整个施工过程中，并继续到建成后若干年，直至沉陷现象基本停止。垂直位移的观测方法主要是精密水准测量。

该工程就是采用精密水准仪，按二等水准测量操作规定进行施

测。由于沉陷观测贯穿于整个工程的始末，所以受施工干扰大。

水平位移观测的任务是测定建筑物在平面位臵上随时间变化的移动量。当要测定某大型建筑物的水平位移时，可以根据建筑物的形状和大小，布设各种形式的控制网进行水平位移观测，当要测定建筑物在某一特定方向上的位移量时，这时可以在垂直于待测定的方向上建立一条基准线，定期地测量观测标志偏离基线的距离，就可以了解建筑物的水平位移情况。水平位移观测一般有以下几种方法：基准线法、角度前方交会法、角度后方交会。

此外，建筑物水平位移观测方法还包括近景摄影测量、GPS 卫星定位测量。

用地面摄影测量方法测定工程建筑物、构筑物、滑坡体等（以下称为变形体）的变形就是在变形体周围选择稳定的点，在这些点上安臵摄影机，并对变形体进行摄影，然后通过内业量测和数据处理得到变形体上目标点的二维或三维坐标，比较不同时刻目标点的坐标得到它们的位移。用地面摄影测量进行变形观测有两种基本的方法：一种是固定摄站的时间基线法（或称伪视差法）；另一种是立体摄影测量法。时间基线法是把两个不同时刻所拍像片作为立体相对，量测同一目标像点的