6第六章 建筑物变形监测

第六章 建筑物变形监测 由于各种因素的影响，建筑物在施工和使用过程中，都会发生不同程度的沉降与变形。所谓变形是指建（构）筑物在建设和使用过程中，没能保持原有形状、位置或大小，或是建筑引起周围地表及其附属物发生变化的现象。工程建筑物(或构筑物)变形的量——变形量，通常指建筑物的沉降、倾斜、位移、弯曲以及由此可能产生的裂缝、挠曲、扭转等。对于不同的建筑物，其允许变形值的大小不同。在一定限度之内，变形可认为是正常的现象，但如果变形量超过了建筑物结构的允许限度，就会影响建筑物的正常使用，或者预示建筑物的使用环境产生了某种不正常的变化，当变形严重时，将会危及建筑物的安全。因此，为确保建筑物的安全和正常使用，在建筑物的施工和使用过程中需进行变形监测。 6.1 建筑物变形监测 建筑物变形监测是指对监视建筑物进行测量以确定其空间位置随时间的变化特征，及时发现不正常变形。变形监测又称变形测量或变形观测。变形监测的结果用变形量来表示，变形测量的内容则由变形测量对象的性质、目的等因素决定。 表达变形量的常用数据指标有移动指标：下沉 、水平移动 ；变形指标：倾斜 、曲率 、水平变形 。 6.1.1移动指标 设 为监测点的编号，如图6-1。某点的沉降 和水平移动 如下。 （1）下沉 （6-1） 式中 为第i点计算时刻的高程； 为第i点初始高程。 (2)水平移动 (6—2) 式中 为第i点到控制点B的计算时刻的长度； 为第i点到控制点B的初始长度。 6.1.2变形指标 由于图6-1中各点的下沉、水平移动各不相同，便产生点位的相对变化，于是产生了变形，变形指标如下。 （1）倾斜。可用相邻工作点2和3的下沉差除以两点间的距离 求得； (6—3) 图6-1 点位移动剖面图 (2)曲率。根据两曲线线段的倾斜 和 求得两曲线段中点的切线，用切线的倾斜差即两切线的交角 除以两曲线段中点之间距离，即可求得此段距离内的平均倾斜变化—地表弯曲的平均曲率 ，如图6—2所示。 （6-4） 地表曲率也可以用其倒数，即曲率半径 表示。 图6-2 曲率计算原理 地表曲率有“+”、“－”曲率之分，正曲率表示地表呈上凸形弯曲；负曲率表示地表呈下凹形弯曲。 （3）水平变形。地表水平变形是由于相邻两点的水平移动量不相等引起。 （6-5） 水平变形实际上是监测点间距内每米伸长或压缩变形。正值表示拉伸变形，负值表示压缩变形。 变形监测的任务是周期性地对测点进行观测，从测点三维坐标(x，y，z)的变化中，了解建筑物变形的空间分布，通过对历次观测结果进行分析、比较，掌握其变形随时间的变化情况，从而判断建筑工程的质量、变形的程度以及变形的趋势，对超出变形容许范围的建（构）物，应及时分析原因，采取加固措施，防止变形发展，纠正变形现象，避免事故发生。同时，通过在施工和运营期间对建筑物进行的变形测量，验证地基与基础设计是否合理、正确，也是对建筑设计、施工的一种检验。 建筑物变形监测的作用主要表现在以下方面： （1）掌握建筑物在施工和使用过程中的变形情况，及时发现异常变化，对建筑物的稳定性、安全性作出判断，以便及时采取必要的补救措施，防止事故发生，确保建筑施工质量和建筑物的安全使用； （2）积累监测成果和分析资料，以便科学地解释变形机理，验证变形预测，为灾害预报理论和方法研究服务； （3)检验工程设计的理论是否正确，设计是否合理，为修改设计、制定设计规范提供依据。特别是当工程采用了新结构、新施工方法或新工艺时，通过变形测量可验证其安全性。 建筑物变形监测项目如下。 （1）沉降监测：建筑物的沉降是地基、基础和上部结构共同作用的结果。沉降监测资料的积累是研究解决地基沉降问题和改进地基设计的基础。同时通过监测分析相对沉降是否有差异，监视建筑物的安全。 （2）水平位移监测：指建筑物整体平面移动，其原因主要是基础受水平应力影响，如地基处于滑坡地带或受地震影响。测定其平面位置随时间变化的移动量，以监视建筑物的安全或采取加固措施。 （3）倾斜监测：高大建筑物上部结构和基础的整体刚度较大，地基倾斜(差异沉降)反映上部主体的倾斜，监测目的是验证地基沉降的差异和监视建筑物的安全。 （4）裂缝监测：当建筑物基础局部产生不均匀沉降时，其墙体往往出现裂缝，系统地进行裂缝变化监测，根据裂缝和沉降监测资料，分析变形特征和原因，采取措施保证建筑物安全。 （5）挠度监测：是测定建筑物构件受力后的弯曲程度。对于平置构件，在两端及中间设置沉降点进行沉降监测，根据测得某时间段内这3点的沉降量，计算挠度；对于直立构件，设置上、中、下3个位移监测点，进行位移监测，利用3点的位移量，计算挠度。 6.2 建筑物沉降与变形 6.2.1沉降与变形影响因素 引起建筑沉降与变形的主要原因可概括为3个方面：自然因素、与建筑物密切相关因素、人为因素。自然因素主要指建筑物地基的工程地质、水文地质及土壤的物理性质、大气温度等。由于建筑物基础各部位地质条件不尽相同，导致稳定性并非处处一致，从而产生不均匀沉降，从而使建筑物产生倾斜；而由于温度与地下水位的季节性、周期性变化，会引起建筑物呈规律性的变形等。与建筑物密切相关因素主要指建筑物本身的荷重、结构及使用中的动荷载、振动或风力等因素引起的附加荷载。此外，由于地质勘探不充分、设计错误、施工方法不当、施工质量差以及运营使用不合理等人为因素，也会不同程度的引起建筑变形。 依据主要变形性质，通常将建筑沉降与变形分为沉降与位移两类。 (1)沉降类：包括建筑物(基础)沉降、基坑回弹、地基土分层沉降、建筑场地沉降等； (2)位移类：包括建筑物水平位移、建筑物主体倾斜、裂缝、挠度、日照变形、风振及场地滑坡等。 各种工程建筑物都要求坚固稳定，以延长其使用年限，但在压缩性地基上建造建筑物时，从施工开始地基就会逐渐下沉，其沉降原因是下列因素影响： (1)荷载影响：沙土或粘土地基，兴建大型厂房、高炉、水塔及烟囱时，由于荷载逐渐增加，土层被逐渐压缩，地基下沉，因而引起建筑物沉降。 (2)地下水影响：地下水的升降对建筑物沉降影响较大。 （3）地震影响：地震之后会出现大面积的地面升降现象。 （4）地下开采影响：由于地下开采，地面下沉现象比较严重。例如，本溪市地下采煤，造成个别地区地表下沉超过2m。 （5）外界动力的影响：爆破、重载运输或连续性机械振动，会引起建筑物沉降；打桩、降水、基坑开挖、盾构或顶管穿越等，建筑物周边或地下施工活动； （6）其他影响：如地基上的冻融，建筑物附近附加荷重的影响，都有可能引起建筑物的沉降。 对于某一具体工程建筑物的变形监测内容，应根据建筑物的性质及地基情况确定。要求有明确针对性，既要有重点，又要作全面考虑，以便能确切反映建（构）筑物及其场地的实际变形程度或变形趋势，达到监视建（构）筑物安全运营的目的。例如，工业与民用建筑，对于基础，主要观测内容是均匀沉降与不均匀沉降，从而计算绝对沉降值、平均沉降值、相对弯曲、相对倾斜、平均沉降速度以及绘制沉降分布图；对于建筑物本身，则主要是倾斜与裂缝观测。而对土坝，其监测内容主要为水平位移、垂直位移、渗透(湿润线)以及裂缝观测。建在江河下游冲积层的城市，由于工业和生活而大量抽取地下水，引起土层结构变化，导致地面沉降，因此，必须定期监测，掌握其沉降与回升的规律，并及时采取防护措施。 6.2.2 沉降与变形机理 针对扩建或改造、设计到期但继续使用、已出现危险前兆、受周围施工影响的建筑物开展监测。 对于建筑物的地基施加一定外力，必然会引起地基及其周围地层变形。建筑物本身及其基础，也由于地基的变形及其外部荷载与内部应力的作用而产生变形。对于基础而言，主要监测内容是均匀沉降与不均匀沉降。由沉降监测资料可以计算基础的绝对沉降值、平均沉降值。由不均匀沉降值，可以计算相对倾斜、相对弯曲(挠度)。基础的不均匀沉降可以导致建筑物的扭转。当不均匀沉降产生的应力超过建筑物的容许应力时，可导致建筑物产生裂缝。从某种意义来说，建筑物本身产生的倾斜与裂缝，其起因是基础不均匀沉降。均匀沉降不会使建筑物出现断裂、裂缝和缺口等现象，但绝对值过大的均匀沉降也会引起不利影响，例如，建筑物地下部分的地面可能会沉降至地下水位以下，导致建筑物地下部分被淹。 在荷载的影响下，地基土层的压缩是逐步完成的，因此，基础的沉降量亦是逐渐增加的。一般认为，砂土类土层上的建筑物，其沉降在施工期已大部分完成，而粘土类土层上的基础，施工期间其沉降只完成了一部分。砂土层上基础的沉降过程可分为四个阶段：第—阶段是在施工期间，随着基础压力的增加，沉降速度较大，年沉降量达20～70mm；第二阶段，沉降速度显著变缓，年沉降量大约为20mm；第三阶段为平稳下沉阶段，其速度大约为每年1～2mm；第四阶段，沉降曲线几乎是水平的，也就是说处于沉降停止阶段。根据这种情况，变形监测应贯串整个工程建筑物兴建的全过程，即建筑之前、之中及运行期间。 由于天然与人为的因素，建筑物将产生各种变形，了解变形状况，分析变形原因，预报未来变形，对于预防事故，保证建筑物正常使用有重要意义。为此，为不影响建筑物的正常使用，保证生产安全，必须在兴建工程建筑物之前、建设过程中及交付使用期间，对建筑物进行变形监测。 当受压软土分布位置和厚度相同，基础作用条件近似，沉降量虽大，但无倾斜、裂缝，属于均匀沉降。地表均匀下沉对于一般住宅和厂房并无太大影响，但过量的地表下沉，即使是均匀的，在某些特定条件下也会带来严重问题，比如水患问题。 建筑物的沉降速度主要取决于地基土的孔隙间外排出空气和水的速度，砂及其它粗粒沉降完成较快；而饱水的粘土沉降完成较慢。例如，建筑在砂质粉土上的天然地基建筑物的沉降量较小，达到稳定时间较短，沉降速度快，在施工期间的沉降量约占最终沉降量的70％；相反，建筑在软粘土上的天然地基建筑物的沉降量较大，达到稳定时间较长，施工期间的沉降量约占最终沉降量的25％。沉降速度一般分为加速沉降、等速沉降及减速沉降3种，后者是建筑物趋向稳定的标志。 6.2.2.1地基不均匀沉降 建筑物因地基不均匀沉降而出现的结构裂缝，一直是关注的问题。尤其是建筑在软土地基上的建筑物，虽经长期使用，地基不均匀沉降仍可能继续，以至建筑物的工作状态不断恶化，甚至引起严重事故。地基不均匀沉降的原因较复杂，涉及地基本身性质，也涉及上部结构的质量分布和刚度分布，同时还有周围环境条件的影响，因此必须综合考虑。其影响主要有如下5个方面： (1)地基软弱的影响。建筑物的重量一般均匀分布，但其对地基的作用力却集中在建筑物的中央处，其下方地基压强较大，而其他部分则相对较小，因而可导致地基的不均匀沉降。建筑物重量导致的地基沉降量，一般通过压密沉降、瞬时沉降和徐变沉降之和来确定。压密沉降主要指地基体积压缩产生沉降，地基的大部分沉降由此产生；瞬时沉降是指地基在非排水状态下，且地基体积未改变时，因地基形状发生改变所引起沉降，瞬时沉降量一般只有压密沉降的15%左右；徐变沉降是因地基的粘土颗粒之间发生流变变位而产生的沉降，这种沉降量值更小。当支承地层软弱时，地基的沉降量大而不均匀现象明显，且随时间的延长而发展，最终导致建筑物损伤或破坏。 (2) 地基不均匀。地基各部分的软土层厚度不均匀，或建筑物跨建在不同类型地基上，例如，未固结地基上的建筑物，或松砂土层地基上的建筑物，在建筑物重量作用下，各部分地基变形性能不同，造成沉降不均匀。 (3)地基状况改变。地下水位下降将引起较大区域的地基状况改变。地下水过量开采区内，常出现大批房屋开裂现象。如某城市因开采过量地下水，一些沉降早已稳定的已有建筑物，又突然大幅度沉降，相反，地下水位上升会出现建筑物上抬现象。地下水位变化造成问题的特点是影响面积大，往往几十栋或上百大栋建筑物同时出现问题，或者倾斜一致，或开裂情况基本一致。某些工业园，因局部开采地下水过量，造成所谓局部漏斗状缺水区，周围建筑物会向漏斗中心倾斜。与地下水开采过量类似的还有地下采掘区，特别是采空后的塌陷区，会对支承地基造成影响。 (4)地基侧移。当建筑物附近有深挖基础工程，或建筑物靠近江、河、湖、海岸边时，在建筑物重量作用下，地基不但会发生沉降，而且粘土层还会出现向某一方向滑动的现象。这种滑动过程缓慢持续，年代越久越明显，其结果是地基倾斜。 (5)地基干燥收缩。设有较大热源的建筑物，例如锅炉房等，会有持续热量传导到建筑物某部分地基，使这部分地基粘土层水份大量蒸发，体积收缩较其他部分大，从而发生较大沉降。 建筑物建成后，在使用阶段，由于生产和生活活动变化，使用功能的扩充、变更，使用失误等因素，都会使上部作用发生变化，当上部作用变化大、时间长时，地基和基础就会有所反应，基础结构和上部结构的影响：(1)采用不同基础结构，如建筑物的一部分由支承桩支承，另一部分则由被加固的地基支承，则基础结构的沉降不一样，必将引起整体结构不均匀沉降。这种情况也会产生在建筑物各部分重量显著不同或不同工期内进行改造、扩建的工程中；(2)基础结构各部分差异较大，使用同一种基础结构形式，但如果基础底面积、桩长度、桩间距、基础埋深等明显著不同时，也会产生不均匀沉降；(3)大面积堆载作用，如工业厂房靠近桩根处堆放大量钢材，将出现厂房柱向堆放重物侧倾斜，造成吊车卡轨、无法正常运行。在设备更新、重大设备增多时，地面作用增大，也会造成局部不均匀沉降。(4)建筑物改造、扩建，由于上部荷载增加，导致基础荷载局部增加。也可能因使用要求，作局部拆除，减少了基础荷载，随着荷载条件变动，也会产生不均匀沉降。 人为改变房屋结构周围的建筑：(1)在已有建筑物附近开挖基坑，采用排水方法处理地下水时，会使局部地下水下降，地基失去水的浮力，土的有效重量增加，导致地基不均匀沉降。另外，由于地下水位下降，使已有建筑物的木桩、钢桩等基础暴露于大气条件下，会造成桩头或桩在地下水位临界处受到腐蚀，造成基础功能损坏而产生沉降。(2)在已有建筑物附近建造新建筑物时，因地基应力互相重叠，使地基荷载加大，也会经常发生新建建筑物地基和基础倾斜现象。倾斜程度和可能造成的损坏随基础结构和荷载承压面积不同而异。(3)因交通车辆荷载或工厂内机械动力设备如汽锤等的震动，也可能使建筑物产生不均匀沉降。特别是砂质土地基或地基液化情况下，这一现象会比较突出。 6.2.2.2负摩擦力的影响 沿海沿江的大城市和工业区大多建在较厚冲积层的平原上，这些地区的大多数建筑物每年还在发生地基沉降。 沉降主要有两方面原因：（1）原埋土和回填土的重量压缩下部软土层，引起沉降；（2）从软土层下部砂层或砂卵石层中抽取地下水，由于抽水，使空隙水压减少，粘土颗粒间压缩应力增加，从而产生地层沉降。这种地层沉降，从受力情况分析，主要是由于支承建筑物的桩基基体及墩式基础有较大负摩擦引起。 沿海沿江地区一般多使用桩基或深基，以桩基为例，支撑桩通过软土地基后尖桩达到持力层时，桩的周围有动摩擦阻力F和桩尖阻力Q支撑建筑物，单桩的承载力P=F+Q。 然而，在沿海沿江的回填地基上，由于没有压紧的粘土层，或取水过多，或回填土地基正规压密粘土层，因压密而产生地基沉降，这时桩的支撑机理完全不同。桩在持力层上是坚固不动的，而桩周围的地基沉降时，在桩周围的表面上有向下作用的摩擦力，使桩受力状态发生变化。当地基不下沉时，桩周围的摩擦力为阻力，而地基沉降时，这种摩擦力因反方向作用而成为一种附加外力，作用在桩上。凡是因摩擦力而引起不均匀沉降的损伤和事故，都是因为桩尖压入持力层中，支撑地基屈服、桩截面强度不足等原因引起。当支持层为坚硬岩基时，将造成桩体破坏。 6.2.2.3地基土膨胀作用 在山区施工的建筑工程，一般利用山土作为建筑物的回填土。若含膨胀土、粘土矿物质和岩石较多，由于吸水膨胀，产生膨胀地压，使地基强度降低。另外，地基的冻胀也会产生相同效果，地基膨胀一般有如下几种：吸水膨胀；矿物的化学变化；天然地基的荷载或破坏，以及由此产生的应力释放；潜在应力释放；地基的冻膨胀。 其中，产生膨胀压的主要原因是吸水膨胀，土和岩石所含有的矿物成分，一般有粘土矿物、长石、石英和方英石等。粘土矿物中有蒙脱石、高岭土等。蒙脱石是在两个硅晶格之间夹有一个八面体晶格的结构，而且是不饱和、不带电、各结构单位通过阳离子置换进行结合，其结合力比氢结合能力还弱，所以水很容易进入其间。因此，凡含有蒙脱石不多的土，随吸水量的变化而产生不同程度的膨胀和收缩。膨胀量和膨胀压力的影响因素是：含有粘土矿物的种类和数量；含有间隙水的电解质浓度；间隙大小和分布状况；含水量；土粒子大小；土的构造；上部荷载的大小等。一般来说，膨胀量越大的土，膨胀速度越快，根据蒙脱石的含量不同，其体积膨胀也不一样。 6.2.2.4地基冻土作用 一般来讲，温度下降使地基中的液体由液相变成固相的膨胀过程称为地基冻胀，在土壤中就是水份冻结现象。冻胀现象由地表向地下深处发展，由于冻结作用，土层中形成了冻结层和非冻结层，其分界面形成霜柱，随着温度降低，分界面逐渐向下移动，霜柱层加厚，引起地层隆起，这种现象叫冻胀。冻胀是冻结灾害发生的主要原因，冻胀现象多发生在寒冷地区，非寒冷地区的冷冻藏库工程也会发生。一般现象是门窗完好而墙壁产生裂缝和倾斜，或者地下桩逐年抬高。 当土壤中的温度降至零度以下时，较大空隙中的水冻结成冰，周围未冻结的水层也开始冻结，而后相互联接形成较大的冰层，冻胀的原因主要有三个：①土质。从定性的角度，粉砂最易冻胀，砂层和粘土层不易冻胀。冻土的融解期，冻胀越大的土，地基软化越明显。②土层中水和土的含水量与土的透水性及地下水有关；③霜柱生成过程是地下水不断被吸收的过程，地下水对霜柱的发展影响很大，即冻胀速度与土的透水系数和毛细管上升高度成正比，与冻结线到地下水面的距离成反比；④当温度低时，土的冷却速度快，温度高时，土的冷却速度慢，与冻胀有直接关系的是冻结面的冷热程度。地面温度对冻胀产生影响。 假设从冻结面到冻土一侧得到的热量为Q1，从未动一侧，流入冻结面的热量为Q2，在冻结面，由水变成冰所发出的潜在热量为q，分4种情况： （1） Q1＜Q2，冻土融解，冻土面后退； （2） Q1＝Q2，处于平衡状态，冻结面不动； （3） Q1－Q2=q，冻结面不动，冻层析出； （4） Q1－Q2＞q，冻结面发展。 地基上部荷载越大，其冻胀量越小。土粒空隙越小，冰的冻胀力越大。对于冻胀性较强的土，冻结面的冻胀力可达0.5～0.7MPa，但也随地面约束力的不同而异。所以，建筑物的基础或地下梁等受冻胀时，将会受到较大的冻胀力作用，使建筑物受到损伤。 处于寒冷地区的建筑物，在已被冻结的基础周围，因冻结土融化时冻胀，而被浮起的基础下部处于悬空状态，当砂土挤入后，基础就再不能恢复到原来的位置。如果这种冻胀或融解反复进行，基础就会被逐年抬高。其次，冻胀严重时，因地基软弱，地耐力下降较大，容易引起不均匀沉降，基础悬空的现象会更严重。相反，对大型冷藏库、液化天然气地下贮罐等规模较大的建筑物，人工冻结时，结构物的冻胀属于地面冻胀，在冷藏库的中部冻胀可达几厘米，导致地板开裂。 6.2.2.5建筑物的结构裂缝和变形 建筑物的结构裂缝和变形，是指由于建筑设计不合理及施工不当等原因，建筑物及其地基基础在自重和外力作用下，发生不均匀下沉，产生倾斜、裂缝等变形。当墙体受到水平力作用时，产生剪切变形（呈棱形状态），使墙内产生斜向拉力和压力，当主拉力应力大于混凝土的抗拉强度时，墙体产生裂缝。地基不均匀沉降也会使建筑物产生这种变形，主要是由于竖向引起的强制变形，使建筑物的外墙产生裂缝。 建筑物的弯曲导致建筑物部分基础悬空，使荷载转移到其余部分。地基相对上凸时，两端部分悬空，荷载向中央集中。因此，在地表相对上凸的正曲率作用区，建筑物形成倒“八” 字型破裂，如图6-3(a)；在相对下凹的负曲率区，中央部分悬空，荷载向两端集中，此区房屋常见正八字型破裂图6-3(b)所示。 图6-3 墙体裂缝 (a)正“八”字型；(b)倒“八”字型 地下开采时，地面水平变形出现在开采边界上方地表，煤柱一侧出现拉伸，采空区一侧出现压缩。房屋对地表的拉伸变形较敏感，位于拉伸区的房屋，基础底面受来自基础的外向摩擦力，基础侧面受来自地基外向水平推力的作用。由于一般房屋抵抗拉伸作用的能力很小，因而不大的拉伸足以房屋使开裂。采动地表压缩变形对房屋的作用是通过地基对基础的推力与底面摩擦力来施加，但作用力方向与拉伸时相反。一般砖式建筑物对压缩变形有较大的抗力，也就是说，建筑物承受拉伸比受压缩敏感。但当压缩变形过大，照样可损害建筑物。而且，过量的压缩作用将使建筑物发生挤碎性破坏，其破坏程度比拉伸破坏更严重。这种破坏往往集中在结构薄弱处，例如，夹在两坚固建筑物之间的建筑物受到的破坏可能要严重些。 6.3监测内容与方法 工程建(构)筑物变形监测量——变形量，主要有沉降(垂直位移)、水平位移、倾斜、挠度和扭转。根据变形量及观测对象可将工程建(构)筑物的变形测量分为若干项目：滑坡观测、基坑回弹观测、沉降观测、倾斜观测、裂缝观测、日照与风振观测。 对一项具体的变形监测工作，其内容一般是根据监测对象的性质、监测目的等因素决定，—般要求：(1)有明确的针对性；(2)要全面考虑，以便能正确反映出建(构)筑物的变形情况，了解其规律，达到观测目的。 6.3.1 监测内容 建(构)筑物的结构裂缝和变形，是指建(构)筑物及其地基基础在自重和外力作用下，在一定时间、一定区段内所产生的裂缝、变形，有关数据的测量及分析、处理的目的在于监视建(构)筑物在施工及使用过程中的变形反应；同时也是验证地质勘察和结构设计的可靠程度，研究其变形的原因和规律，以便采取相应的对策。 建筑变形包含建筑物本身(基础与上部)、建筑地基及场地变形。对建筑物上部结构，从变形监测角度，主要包括如下内容： (1)倾斜观测。测定建筑物顶部由于地基存在差异沉降或受外力作用而产生的垂直偏差。 (2)位移观测。测定建筑物因侧向外力或荷载作用，而产生的水平位移量。 （3）裂缝观测。测定建筑物因基础有局部不均匀沉降、其他约束或荷载作用而使墙体、框架结构等出现裂缝。 （4）挠度观测。测定建筑物中，特别是梁板构件产生的挠曲程度。 （5）摆动和转动观测。测定高层建筑物顶部和高耸建筑物在风振、地震、日照，以及其他外力作用下的摆动和扭曲程度。 为了解变形的整个过程，大型工程建（构）筑物的变形测量往往在设计阶段就开始考虑，并作出相应的设计，然后在建筑物的施工及整个运营期间进行定期观测，如大坝、高层建筑等，但大多数变形测量是在后期补设标志点来进行观测，如工矿区地表移动范围内的各种建筑物的变形测量。 将观测结果进行整理，以荷载或时间为横坐标，以累积变形作为纵坐标，绘制各种变形过程曲线，以便了解变形的幅度、趋势，预估可能稳定的时间及建筑物的安全状况，为建筑物提供可靠的预测预报。 6.3.2 监测精度和监测周期 6.3.2.1 监测精度 矿山地表移动监测、大坝变形监测、建筑物变形监测等工作，有相应的和规范可供参考，有些即使没有严格的规范，也可借鉴同类工程的其他监测。工业与民用建（构）筑物的变形监测，由于对象非常广泛，情况各不相同，因此虽有规程，但无法制订出统一的精度标准，一般情况下，根据工程建筑物的设计允许变形值的大小及观测的目的来确定，在具有研究性质的变形测量中，精度往往要求更高一些。国际测量工作者联合会（FIG）第13届会议工程测量组的讨论中，提出如果变形测量的目的是为了使形变值小于允许变形值的数值而确保建筑物的安全，则其观测的中误差应小于允许变形值的1/10~1/20，如果观测的目的是为了研究变形的过程，则其中误差应比这个数值小得多。FIG第16届会议认为：为实用的目的，观测中误差应不超过允许变形值的1/20~1/100，或0.02mm。我国建筑设计部门，在参考国际的提法后，提出研究高层建筑物倾斜时，将允许倾斜值的1/20作为观测精度指标。表6-1为《建筑物变形测量规程》（JGJ8-2007）的变形测量等级及精度要求。 表6-1 建筑变形测量的等级及精度要求 某勘察院在观测一幢大楼时，根据设计人员提出的允许倾斜度 =0.4%，求得顶点的允许偏移值为120mm，以其1/20作为观测中误差，即m= 6mm。 汇源大厦高28层，其托换工程监测作业以托梁设计最大允许挠度4mm为依据。监测精度按高精度要求的大型建筑物变形测量一级要求进行，即视线长度不大于30m，前后视距差不大于0.7m，前后视距累积差不大于1.0m，视线高度不小于0.3m，观测点测站高差中误差不大于 0.15m。此要求与按特高精度要求的建筑物绝对沉降量的观测误差 0.5mm，结构段（平均构件挠度等）的观测中误差不应超过变形允许值的1/6，处于科研项目需要的变形量的观测中误差，可视所需提高观测精度的程度，将观测中误差乘以1/5~1/2系数后采用的要求相吻合。 根据沉陷速度确定观测精度，对沉陷持续时间较长，而沉陷量又较小的基础，其观测精度要求相对要高。 6.3.2.2监测周期 变形测量周期以能系统反映所测变化过程而又不遗漏其变化时刻为原则，根据单位时间的变形量的大小及外界因素的影响来确定。当观测中发现变形异常时应加强观测次数。 现以某一基础沉陷的观测过程为例，说明观测频率的确定方法。 图6-4 基础下土层的压缩过程 如图6-4，在荷载影响下，基础下部土层逐渐压缩。因此，基础沉降逐渐增加。在砂类土层上的建筑物，其沉降在施工期间已大部分完成。此时基础的沉降可分为4个阶段： （1）第1阶段是在施工期间，随基础上部压力的增加，沉陷速度较大，年沉陷值达20~70mm； （2） 第2阶段沉降显著减慢，年沉降量大约为20mm； （3） 第3阶段为平稳下沉阶段，其速度为每年1~2mm； （4） 第4阶段沉降很小，基本稳定。 根据这种情况，在观测精度要求相同时，沉降观测的频率可变。 具体说来，在施工阶段，观测次数与时间间隔视地基加载情况而定，一般在增荷25%，50%，75%，100%时各测1次；运营阶段，观测周期第1年3~4次，第2年2~3次，第3年后每年1次。观测期限一般不少于如下规定：砂土地基2年，膨胀土地基3年，粘土地基5年，软土地基10年。在掌握一定的规律或变形稳定后，可以减少观测次数，这种根据观测（或荷载增加量）进行的变形测量称为正常情况下的关系观测。当出现异常情况，如基础附近地面荷载突增，四周大面积水，长时间连续降水，突然发生大量沉降、不均匀沉降或严重裂缝时，应缩短周期，加强观测。 洋湖垸片区B地块保障性小区二期共同14栋，总建筑面积185892㎡、住宅总建筑面积168221㎡，商铺面积13909.9㎡，幼儿园建筑面积2500㎡，物管用房建筑面积1253.6㎡，地下室建筑面积18191.1㎡；部分为地下1层，地上为2~3层和18~22层，为框架、剪力墙结构，其监测周期及监测频率根据变化速率和监测目的确定。在紧急情况下，进行应急监测，施工前，在底层柱或剪力墙拆模后，按实施布设监测点(观测点)，并立即观测2次，取平均值作为初始数据，监测频率为从主体结构第3楼面混凝土浇筑 (2层顶板)后进行第一次观测，以后每增1~2层结构进行一次观测，当出现异常时，每层观测1次，或多天1次，1天1次，1天2次或多次，总之，根据数据分析结果、施工进度、工程安全程度等现场情况确定。 6.3.3沉降观测 所谓沉降观测，就是定期地测量监测点的高程变化，并计算建筑物（或地表）的沉降 ，倾斜率 ，曲率 ，构件倾斜以及沉降速率，确定沉降对建筑物破坏影响程度，为采取必要的保护措施提供资料。 目前，常用水准测量方法进行沉降监测。中、小型厂房和土木工程建筑物的沉降观测，—般采用普通水准测量方法；高大混凝土建筑物和大型水工构筑物，如大型的工业厂房、摩天大楼、大坝等，要求沉降观测的中误差不大于±1mm，需采用精密水准测量方法施测。 工业与民用建筑物多进行基础沉降观测。对于建造在5m以上基坑，规程规定测定基坑的回弹监测。 而对于大坝等大变形体，工作点标志通过预留的钻孔与地表相通，测量时需自制悬挂的重锤，为便于下放重锤，重锤的直径需小于钢套管的直径；预留钢管和重锤的直径不能相差过大，以使重锤与测点标志正确接触。重锤的重量为钢尺比长时的拉力(一般为15kg)。钢尺和重锤紧固在一起，精确丈量重锤底面与某一整刻度的长度(例如到l m刻度长为1.065m)。测量时，将缠在绞车上或皮夹上的钢尺悬挂重锤，经导向滑轮垂直放入预留的钢套管，使重锤底面和标志的顶端接触。深孔悬挂重锤的安装如图6-5所示，按水准测量程序后视标尺，假设读数a＝1.543，前视钢尺的读数 =8.646。因重锤底面到1m刻划的实际长度为1.065m，所以加常数为0.065m。故前视正确读数 = +0.065＝8. 711m，AB点间高差 为： （6-6） 为消除重锤与标志间的接触误差，独立施测3遍，要求其互差不超过±1mm。 图6-5 深孔悬挂重锤的安装 工业与民用建筑物沉降观测的水准路线应布设成附合水准路线形状，如图6-6所示。与一般水准测量相比，不同之处是视距较短，一般不超过25m；因此，一次安装仪器可以有多个前视点。为减少系统误差影响，要求在不同的观测周期，将水准仪安置在相同位置进行观测。对于中小型厂房，采用三等水准测量；对于大型厂房、连续型生产设备的基础和动力设备的基础、高层混凝土框架结构建筑物等，采用二等水准测量精度施测。 图6-6 高程控制点与观测工作点的布设 埋设在建筑物基础上的工作点，埋设之后应开始第一次观测，此后随建筑物荷载的逐步增加进行重复观测。运行期间重复观测的周期可根据沉降速度而定，每月、每季、半年或一年一次，直到沉降停止。 对于沉降是否进入稳定阶段的判断，由沉降量与时间关系曲线判定。对于重点观测或科研观测工程，若最后3个周期观测中，每期沉降量不大于 倍测量中误差，可认为已进入稳定阶段；一般观测工程，若沉降速度小于0.01~0.02mm/d，可认为已进入稳定阶段，具体取值宜根据各地区地基土的压缩特性确定。 由于工业与民用建筑物范围小，所施测水准路线一般都比较短，且路线的高程闭合差也较小，一般不超过±（1~2）mm，所以闭合差可以按测站平均分配，也可按距离成比例分配。 6.3.4 倾斜观测 测定建筑物的倾斜有两类方法：一类是直接测定建筑物的倾斜，该方法多用于基础面积过小的超高建筑物，如摩天大楼、水塔、烟囱、铁塔；另一类是通过测量建筑物基础的高程变化。具体见第三章。 6.3.5水平位移观测 建筑物水平位移观测包括：位于特殊土地区的建筑物地基基础水平位移观测；受高层建筑基础施工影响的建筑物及工程设施水平位移观测；挡土墙、大面积堆载等工程中所需的地基土深层侧向位移观测等。应测定在规定平面位置上随时间变化的位移量和位移速度。 水平位移观测是建筑物变形测量的一项重要内容，它比沉降观测要困难，精度也难于达到。 观测点的位置：建筑物应选在墙角、柱基及裂缝两边等处；地下管线应选在端点、转角点中间部位；护坡工程应按待测坡面成排布点。 观测水平位移可采用三角网、边角网、三边网以及角度和距离交会、导线测量等形式。观测网采用的形式需按照建筑物及观测对象的特征、几何形状、所要求的精度、测量条件、组织情况及其他因素决定。例如，为测量不便到达点的位移，可采用角度交会法；对于延伸形建筑物，特别是曲折形的建筑物，适于用导线测量。不管采用何种形式的方案，目的是便于平差和比较，并求得点位位移。 除了上述方法外，水平位移观测还有其他的方法，即视准法、激光准直法、GPS等，具体详细见第三章。 6.3.6裂缝观测 裂缝的产生原因可能是：地基处理不当、不均匀下沉；地表和建筑物相对滑动；设计原因导致局部出现过大拉应力；混凝土浇灌或养护问题，水湿、气温或其他问题。 裂缝观测也是建筑物变形测量的重要内容。建筑物出现裂缝，是变形明显的标志，对出现的裂缝要及时编号，并分别观测裂缝分布位置、走向、长度、宽度及其变化程度等。观测裂缝数量视需要而定，对主要或变化大的裂缝应进行观测。 对需要观测的裂缝应进行统一编号。每条裂缝应布设两组观测标志，一组在裂缝最宽处，另一组在裂缝末端，每一组标志由裂缝两侧各一个标志组成。对于混凝土建筑物裂缝的位量、走向以及长度的观测，是在裂缝的两端用油漆画线作标志，或在混凝土表面绘制方格坐标，用钢尺丈量，或用方格网板定期量取“坐标差”。对于主要裂缝，也可选其有代表件的位置埋设标点，即在裂缝的两侧打孔埋设金属捧标志点，定期用游标卡尺量出两点间的距离变化，精确得出裂缝宽度变化情况。对于面积较大且不便于人工量测的众多裂缝，宜采用摄影测量方法。 当需要连续监测裂缝变化时，也可采用测缝计或传感器自动测记方法。例如：VWJ型振弦式裂缝计可安装在建筑物或基岩表面，长期监测裂缝的宽度，也可安装在建筑物和基岩之间的边界缝及重力坝坝基、拱坝的拱座等位置，用于长期监测大坝、建筑物内部及表面裂缝的发展，并能兼测温度，测量精度高，性能稳定。VWJ型振弦式裂缝计主要由振弦式敏感部件、拉杆及激振电磁线圈等组成，如图6-7所示。当发生结构物伸缩缝或裂缝变形后，会使位移计左右安装座产生相应位移，该位移传递给振弦，使振弦受到应力变化，从而改变振弦振动频率。电磁线圈激拉振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置或数据采集系统，再经换算即可得到被测结构物伸缩缝或裂缝相对位移的变化量。同时由位移计中的热敏电阻可同步测出埋设点的温度值。图6-8和图6-9为裂缝计埋设图。 图6-7 VWJ型振弦式裂缝计的组成 图6-8 表面式裂缝计埋设图 图6-9 埋入式裂缝计安装图 如图6-10，RTF型表面裂缝计包括两个主要部件：测量模块和安装支架。测量模块包括一个密封在坚固的圆柱形腔内的位移传感器，腔体末端连接一个弹簧顶压杆。安装支架跨越裂缝，并用锚块固定，其中一个支架支撑测量模块，另一个支架固定在参照面上。由于弹簧杆始终紧贴在参照面上，两锚固点的运动可由传感器测出。RTF有测缝计单向和三向两种。三向测缝计可以同时测出三个正交方向的位移，此时参照面是一个不锈钢立方体。RTF型测缝计可以方便地跨越裂缝或构造缝两侧安装，安装时用一个安装模板给安装支架和保护罩定位。在不平整的表面上，支架需要焊接在一个短钢筋棍上。用与传感器相匹配的读数仪，可以得到读数，也可以采用数据采集系统SENSLOG进行测读。 图6-10 RTF型表面裂缝计 BGK4420型表面裂缝计适合安装在建筑物表面，恶劣环境下能长期监测结构表面裂缝的变形。两端的万向节允许一定程度的剪切位移。内置温度传感器可同时监测安装位置的环境温度。增加一些选购的配套部件，可组成脱空测缝计、双向或三向测缝计，以用于堆石坝混凝土面板的脱空量、伸缩缝或周边缝的位移监测，图6-11 BGK4420型表面裂缝计。 图6-11 BGK4420型表面裂缝计 裂缝观测周期应视其变化速度而定。通常开始可半月测1次，以后1月左右测1次。当发现裂缝加大时，应增加观测次数，直至几天或逐日一次的连续观测。裂缝观测时，其宽度数据应量至0.1mm，每次观测应量出裂缝位置、形态和尺寸，注明日期，附必要照片资料。 6.3.7挠度观测 建筑物的挠度观测包括建筑物基础、建筑物主体以及独立构筑物(如独立土墙、柱)的挠度观测。对于高层建筑物，较小的面积上有很大的集中荷载，从而导致基础和建筑物的沉陷，其中不均匀的沉陷将导致建筑物的倾斜，使局部构件产生弯曲并导致裂缝的产生。对于房屋类高层建筑物，这种倾斜与弯曲将导致建筑物的挠度，而建筑物的挠度可由观测不同高度处的倾斜换算求得，也可采用准线呈铅直的激光准直方法求得。 （1）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、观测方法与沉降观测相同。计算方法见第三章。 （2）建筑物主体挠度观测。建筑物的主体挠度观测，除观测点应按建筑物结构类型在各不同高度或各层处沿一定垂直方向布设外，其标志设置、观测方法和现建筑物主体倾斜观测相同。挠度值由建筑物上下不同高度点相对底部点的水平值确定。 （3）独立构筑物挠度观测。独立构筑物的挠度观测，除可采用建筑物主体挠度观测要求外，当观测条件允许时，也可采用挠度计、位移传感器等设备直接测量挠度值。挠度观测的周期应根据荷载情况并考虑设计、施工要求确定。精度可按整体变形的观测中误差不应超过允许垂直偏差的1／10，结构段变形的观测误差不应超过允许值1／6。 6.3.8日照和风振监测 6.3.8.1日照监测 塔式建筑物在温度荷载和风荷载作用下产生来回摆动，因而需要对建筑物进行动态观测，即日照和风振观测。如美国纽约“帝国大厦”高102层，观测结果表明：在风动荷载作用下，最大摆动达7.6cm。中央电视台新台址位于北京市朝阳区中央商务区内，主楼建筑高度为234 m，是目前国内最大的单体钢结构工程，钢结构用钢量超过12万t。在塔楼1和塔楼2顶部相连的部分是具有14层高、重量达13949 t的巨大悬臂。塔楼1悬臂外伸67.165 m，塔楼2悬臂外伸75.165m，造型独特。该工程施工监测应用Leica TCA2003，其测角标称精度为±0.5″，测距标称精度为±(1+ D×10-6)mm，对其进行周日24 h不间断的变形监测，每日变形监测中，在X，Y，Z 3个方向上，测点最大振幅为15mm。 建筑物日照变形因建筑的类型、结构、材料以及阳光照射方位、高度不同而异。如湖北1座183m的电视塔，24h的偏移达130 mm；四川某饭店，高仅18m，阳面与阴面温差 10℃时，顶部位移达50mm；而广州1座100多m的建筑，24h偏移仅20mm。 日照变形测量在高耸建筑物或单柱(独立高柱)受强阳光照射或辐射的过程中进行，应测定建筑物或单柱上部由于向阳与背阳面温差引起的偏移及其变化规律。 当利用建筑物内部竖向通道采用激光铅直仪观测时，在测站点上安置激光铅直仪，在观测点上安置接收靶，每次观测，可从接受靶读取或量出顶部观测点的水平位移量和位移方向，亦可借助附于接受靶上的标示光点设施，直接获得各次观测的激光中心轨迹图，然后反转其方向，即为实施日照变形曲线图。 当从建筑物或单柱外部观测时，观测点应选在受热面的顶部或受热面上部不同高度处与底部(视观测方法需要布置)适中位置，并设置标志，单柱亦可直接照准顶部与底部中心线位置，测站点应选在与观测点连线呈正交的两条方向线上，其中1条宜与受热面垂直，距观测点的距离约为照准目标高度1.5倍的固定位置处，并埋设标石。也可采用测角前方交会法或方向差交会法。对于单柱的观测，按不同量测条件，可选用经纬仪投点法，测量顶部测点与底部测点之间的夹角法或极坐标法。按上述方法观测时，两个测站对观测点的观测应同步进行。所测顶部的水平位移量与位移方向，应以首次测算的观测点坐标值或顶部观测点相对底部观测点的水平位移值作为初始值，与其他各次观测结果相比较后计算求取。 日照变形测量精度，可根据观测对象的不同要求和不同观测方法、具体分析确定。用经纬仪观测时，观测点相对测站点的点位中误差，对投点法不应大于±1.0mm，对于测角法不应大于±2.0mm。 日照变形测量的时间，宜选在夏季的高温天进行。一般观测项目，可在白天时间段观测，从日出前开始，日落后停止，每隔约1 h观测1次；对于有科研要求的重要建筑物，可在全天24 h内，每隔约1 h观测1次。每次观测的同时，应测出建筑物向阳面与背面的温度，并测定风速与风向。 6.3.8.1风振监测 风振观测应在高层、超高层建筑物受强风作用的时间阶段内同步测定理筑物的顶部风速、风向和墙面风压以及顶部水平位移，以获取风向分布、体型系数及风振系数。顶部水平位移观测可根据要求和现场情况选用下列方法。 (1)激光位移计自动测记法，当位移计发射激光时，从测试室的光线示波器上可直接获取位移图像及有关参数。 (2)长周期拾振器测记法。将拾振器设在建筑物顶部天面中间，由测试室内的光线示波器观测结果。 (3)双轴自动电子测斜仪(电子水枪)测记法。测试位置应选在振动敏感的位置。仪器X轴与Y轴(水枪方向)与建筑物的纵横轴线一致，并用罗盘定向。根据观测数据计算出建筑物的振动周期和顶部水平位移值。 (4)加速度计法。将加速度传感器安装在建筑物顶部，测定建筑物在振动时的加速度，通过加速度积分求解位移值。 (5)GPS差分载波相位法。将一台GPS接收机安置在距待测建筑物一段距离的相对稳定的基准站上，另一台接收机的天线安装在待测建筑物楼顶。接收机周围5°以上应无建筑物遮挡或反射物。每台接收机应至少同时接受6颗以上卫星的信号，数据采集频率不应低于10 Hz。两台接收机同步记录15～20min数据作为一测段，具体测段数视要求确定。通过专门软件对接受的数据进行动态差分后处理，根据获得的WGS-84大地坐标求相应位移值。 (6)经纬仪测角前方交会法或方向差交会法。该法适应于在缺少自动测记设备和观测要求不高时建筑物顶部水平位移的测定，但作业中应采取措施防止仪器受到强风影响。 风振位移的观测精度，如用自动测记法，应视所用设备的性能和精确程度要求具体确定。如采用经纬仪观测，观测点相对测站点的点位中误差不应大±15mm。 由实测位移值计算风振系数 时，采用下列公式： 或 （6-7） 式中 为评价位移值，mm；A为风力振幅，mm； 为静态位移，mm； 为动态位移，mm。 6.3.9工程建筑物监测成果整理 观测资料整理分析主要包括两方面内容。 6.3.9.1资料整理和整编 ①校核原始记录，检查变形值的计算结果。 ②对各观测点按时间填写变形值，并绘制观测点变形值过程线，也就是以时间为横坐标，以累计变形值(位移、沉陷、倾斜、挠度等)为纵坐标绘制曲线，这些曲线能明显反映变形趋势、变形规律和变形幅度，对初步判断建筑物工作状况是否正常非常有用。 ③绘制建筑物变形分布图，可按剖面绘制或绘制变形位等值线图。 6.3.9.2监测资料分析 主要分析归纳建筑物变形过程、变形规律、变形幅度，分析建筑物变形原因，变形值与引起变形因素之间的关系，进而判断建筑物工作情况是否正常。在矿山地表的移动区，要注意分析地表变形值和建筑物本身变形值之间的关系，在积累大量观测数据后，可进—步找出建筑物变形的内在原因和规律，从而修正设计理论和设计所采用的经验系数，这一阶段的工作可分为： ①成因分析(定性分析)：成因分析是对结构本身(内因)与作用在建筑物上荷载(外因)以及测量本身加以分析、考虑，确定变形值变化的原因和规律。 ②统计分析：根据成因分析，对实测资料加以统计，从中寻找规律，导出变形值与引起变形的有关因素之间的函数关系，如露天矿边坡点位移动与降水量的关系，此时，—般采用一元回归和多元回归方法。 ③变形值预报和安全判断：在成因分析和统计分析基础上，根据求得的变形值与引起变形因素之间的关系，预报未来变形的范围，判断建筑物安全程度。 6.4 高程控制网的建立 工程建筑物的沉降监测是采用重复精密水准测量的方法，为此应建立高精度水准测量控制网。其具体做法是：在建筑物外围布设一条闭合水准环路线，由水准环中的固定的基准点测定各监测点的高程，按一定周期进行精密水准测量，将测量的外业成果用严密平差方法，求出各水准点和沉降点的高程最或然值。某一沉降点的沉降量即为首测高程与该次复测高程之差。用这种方法求得的沉降量，包含两次水准测量误差。 沉降监测水准基点必须数量足够、点位适当。监测点设置要求：便于测出建筑物基础的沉降和倾斜等；便于现场观测；便于保存。沉降监测前，为消除区域性的地面沉降影响，必须将基准点、工作基点和沉降监测点按三级布点，或将水准基点和沉降监测点按两级布点。在建筑物较少区域，宜将基准点连同监测点按单一层次布设；对建筑物多且分散的区域，宜按两个层次布网，即由基准点组成控制网，监测点与所连测的监测点组成扩展网。根据监测精度要求，沉降监测控制网应布设成网形合理、测站数最少的监测环路(图6-12(a))，亦可布设成附合水准路线(图6-12(b))，或布设成闭合水准路线(图6-12(c))。 图6-12 在整个监测网中，通常应有3个埋设足够深的水准基点，其余可埋设在地下或墙上。施测时，可选择稳定性较好的监测点作为水准路线基点与水准网统一监测和平差。由于施测时不可能将所有的监测点纳入水准线路内，故大部分监测点只能采用中视法测定，而水准转点则会影响成果精度，所以选择一些监测点作为水准转点。 6.4.1水准基点布设 布设水准基点时，必须考虑以下因素：(1)应布设在拟监测的建筑物之间，距离一般为20～40m，工业与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；(2)监测单独的建筑物时，至少布设3个水准基点，以便互相检核判断水准点高程有无变动。对占地面积大于5000m2或高层建筑物，则应适当增加水准基点的个数；(3)当设置水准基点处有基岩漏出时，可以用水泥砂浆直接将水准点浇注在岩层中，一般水准点应埋设在冻土线以下0.5m处；(4)各类水准基点应避开交通干道、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，以及其他能使标石、标志遭受腐蚀和破坏的地点。 6.4.2水准基点的标志与埋设 水准基点的标志构造，需根据埋设地质条件，应尽量埋设在基岩上，或深埋于原状土内，不允许埋设在人工填土内。对重要建筑工程，如电站、大坝等，基准点应力求埋设在基岩中。一般厂房的沉降监测，可参照水准测量规范中三、四等水准的规定进行标志设计与埋设；对于高精度的变形监测，需设计和选择专门的水准基点标志。 （1）地面岩石标。如果地面土层很浅，地表有完整基岩露头，可埋设基岩标制点。先清理上部的覆盖物，除去风化层，并在新鲜的基岩上开凿适当深度的岩坑，在此岩坑内凿深度大于0.1m岩孔，用水洗净并以1：2的水泥沙浆灌注，埋入保护盖标志。当基岩露头在地面以下深度不超过1.5m时，可在基岩中开凿深度小于0.5m的岩坑，浇灌钢筋混凝土柱石。如图6-13。 图6-13 地表岩石标 (2)下水井式混凝土标。用于土层较厚的地方，测点标志用不锈钢或陶瓷镶嵌在柱石上。为防止雨水灌进水准基点井里，井台须高出地面0.2m。当柱石顶面距离地面深度过大时，标石可由柱石和底盘组成，上设混凝土标志保护盖，并在保护盖上加覆盖物。如图6-14。 6-14 埋在地基中的混凝土标 (3)深埋钢管标。当第四纪冲积层较厚，且基岩埋藏深度过大时，采用钻孔穿过土层和风化岩层埋设钢管标志，这类标适于平坦地区，可采用图6-15所示的钻孔深埋钢管标志。施工时，先用钻机钻到新鲜岩层内2.0m深处，以直径大于70mm的细钢管埋入基岩内，即图中的内钢管。在管子下部2m范围内钻有若干个排浆孔，以便于自管内灌入水泥沙浆，并从孔中排出沙浆使钢管与基岩紧密结合。在内套管外面套一个直径大于130mm外钢管。套外钢管前，先在内钢管下部缠上带黄油的麻布，并在适当位置给内钢管套上橡皮圈，在内钢管顶端焊上不绣钢标志，内管、外管之间不同高度处埋设若干电阻温度计，用以测定管内温度。为保证点位稳定，标志头应尽量埋在地面以下，减少地面温度变化对水准基点的影响。为检查钻孔深埋钢管标志水准基点本身的变化，通常以3点为一组。地形条件许可时，宜组成边长100m的等边三角形，每个点埋设标志，定期测定3点高程变化状况。若地形条件困难，也可将3点布成直线连接图形。 图6-15 钻孔深埋钢管标志 6.4.3沉降监测点的布设 沉降监测工作点必须数量足够、点位适当。要求监测点便于测出建筑物基础的沉降、倾斜、曲率，并绘出下沉曲线；便于现场观测；便于保存，并不受损坏。 对于民用建筑物，通常在其四个角点、中点、转角处布设工作测点。一般还应考虑如下几点。 (1)建筑的四角，大转角处及沿外墙每10～20m处或每隔2～3根柱基上； (2)高低层建筑、新旧建