沉降观测规范(建筑物沉降观测)
一、沉降观测方法和一般规定
1.沉降观测的时间和次数
沉降观测的时间和频率应根据工程性质、工程进度、地基土质和地基荷载的增加情况确定。
施工期沉降观测次数:
(1)大负荷增加前后(如基础浇水、回填土、安装柱子、房架、每层砖墙、设备安装、设备运行、工业炉砌筑期、每隔15m增加烟囱等。)，都要遵守；
(2)施工期间停工时间较长的，应在停工期间和复工前观察；
(3)基础附近地面荷载突然增大时，周围大量积水、暴雨，或周围大量开挖等。，应该遵守。
工程投入运行后的沉降观测时间:
项目投产后，应进行连续观测。观测时间的间隔可根据沉降的大小和速度来确定。开始时间隔较短，随后可随着沉降速度的减缓逐渐延长，直至沉降稳定。
2.沉降观测要求
沉降观测是一项长期的系统观测工作。为了保证观测结果的正确性，我们应尽力做好四个测定:
(1)固定人员观察和整理成果；
(2)固定水准仪和水准尺；
(3)使用固定水准点；
(4)按照指定的日期、方法和路线进行观察。
3.使用仪器的要求
对于一般精度要求的沉降观测，仪器的望远镜放大倍数不得小于24倍，气泡灵敏度不得大于15"/2mm(符合等级的可加倍)。可以使用适合四等水准测量的水准仪。但对于精度要求较高的沉降观测，应采用相当于N2或N3的精密水准仪。
4.确定沉降观测路线，绘制观测路线图。
沉降观测时，由于施工或生产的影响，能见度较难，往往需要花费时间寻找设置仪器的合适位置。因此，在观测点较多的建筑物、构筑物沉降观测前，应先去现场进行规划，确定放置仪器的位置，选择一些稳定的沉降观测点或其他固定点作为临时水准点(转折点)，与永久水准点形成一个环路。最后，根据选定的临时水准点、仪器位置和观测路线，绘制沉降观测路线图(图4-194)，每次按固定路线进行观测。采用这种方法进行沉降测量，不仅避免了寻找仪器位置的麻烦，而且加快了测量进度。而且由于路线是固定的，沉降测量的精度相对于任何观测路线都可以提高。但需要注意的是，其他沉降观测点必须在测量临时水准点高程的同一天内同时观测。
图4-194沉降观测线
1-沉降观测水准点；2-作为观测点的临时水准点；3-观察路线；4-沉降观测点；5-前方视线；6-定位仪器。
5.沉降观测点首级高程测量
沉降观测点之一次观测的高程值是后续观测对比的基础。如果初测精度不够或者存在误差，不仅会造成补测，还会造成结算工作中的矛盾，因此需要提高初测精度。如果条件允许，更好使用N2或N3精密水准仪进行之一次高程测量。同时，每个沉降观测点的首级高程应在同期两次观测后确定。
6.操作中应遵守的规则
(1)观察应在成像清晰稳定时进行；
(2)仪器与前后瞄准镜水准尺之间的距离应采用卷尺或视距法测量，视距一般不超过50m。前后视距尽量相等；
(3)前后观察更好用同一把水准尺；
(4)前视各点观测完成后，后视点应进行回顾，最后应闭合在水准点上。
二、打桩过程中的变形观测
在软土地基上建造高层建筑常采用桩基础。如果采用钢管桩和钢筋混凝土桩进行打桩，打桩过程中由于土体的挤压会引起地表土体的位移和隆起，从而影响周围原有的建(构)筑物。为了顺利进行打桩施工，确保周围的安全，需要对周围建(构)筑物的沉降、位移、裂缝、倾斜等变形进行观测。
沉降观测是用时间和桩数测量建(构)筑物上某些点的标高的工作。
位移观测是测量建(构)筑物随时间移动的平面位置和桩数的工作。
裂缝观测是测量建筑物随时间和桩数的不均匀沉降，观测裂缝的工作。
倾斜观测是用测量仪器或其他专用仪器测量建筑物随时间和桩数倾斜的工作。
1.沉降观测水准点的布设
(1)沉降观测水准点的设置一般应利用最近的城市水准点作为基准引测。如果附近没有城市水准点，可以自己埋设水准点。
建筑物的沉降观测是以建筑物附近的水准点为基础的，所以这些水准点必须牢固稳定。为了检查彼此的水准点和防止自己的变化，水准点的数量应不少于三个，以形成水准网。应定期检查水准点，以确保沉降观测结果的正确性。
设置水准点时，应考虑以下因素:
1)水准点应尽可能靠近观测点，其距离不应超过100m，以保证观测精度。
2)水准点应布置在地震灾区以外的安全地点，防止震动的影响。
3)水准点应埋设在坚实的土层中，避免埋设在低洼积水和软土地带。
(2)水准点的形式和埋设沉降观测水准点的形式和埋设要求一般与三、四等水准点相同，但也应根据场地的具体情况和沉降观测对时间的要求来确定。
(3)沉降观测水准点高程的测定。沉降观测水准点的高程应根据城市永久水准点进行测量，采用水准测量的方法如II。往返误差不应超过1。
Mm(，是桩号)，或4
(l是公里数)。
如果沉降观测水准点与永久水准点之间的距离超过2000米，则不必引测绝对高程，而应引测假定高程。
(4)观测点的布置及观测点的位置选择和数量应根据被观测对象的具体情况和技术要求确定。如民用建筑宜布置在房屋的转角处、纵横墙交接处、沉降缝两侧；工业建筑宜布置在基础、柱子、承重墙或厂房的转角处；地下管线设施宜布置在管线设施上方(更好开挖暴露，直接布置)。总之，观测点应布置在能代表沉降特征的地方。
如果观测点布置合理，可以全面、准确地查明沉降情况。这项工作应由设计单位或施工技术部门确定。所有观测点都要画出1: 100或1: 500的平面图，并注意观察和记录的点号。
对观测点的要求如下:
1)观测点应埋设牢固稳定，并能长期保存。
2)观测点上部应做成蘑菇状或有明显突起，与墙、柱保持一定距离。
3)确保垂直标尺可以设置在该点，且能见度条件良好。
(5)观测点的形式及沉降观测点的形式和埋设应根据工程性质和施工条件确定或设计。打桩时高层建筑对周围建(构)筑物的影响，观测点应设在原有建(构)筑物上。常用的观测点如下:
1)用一根直径为20mm的钢筋，一端弯成90°角，另一端做成燕尾形嵌入墙内(图4-195)。
图4-195燕尾观测点
2)用120mm长的角钢，一端焊一个铆钉头，另一端嵌入墙内，用1: 2水泥砂浆填实(图4-196)。
图4-196角钢埋设观测点
③对于管道上的观测点，根据具体情况，更好将管道开挖露出，直接观察其自身的提升量，或通过间接观察将观测点埋在管道旁边，计算其提升量(图4-197)。
图4-197地下管线观测点
2.建(构)筑物沉降观测
(1)沉降观测方法和一般规定:
1)沉降观测的时间和频率应根据高层建筑的打桩数量和深度、工程进度和地基土质确定。一般情况下，甲方会召集设计、施工、监测、管线、房管、道路等相关部门的协调会，决定观测时间和频率。一般要求打桩期间每天观测一次。如果科研要求知道回弹量，更好每天打桩前后观察。如果施工中途停工时间较长，应在停工期间和复工前进行观察。
2)沉降观测的要求。沉降观测是一种长期的系统观测。为保证观测结果的正确性，应尽量做到四定:①固定人员观测，整理结果；(2)固定水准仪和水准尺；③使用固定水准点；④按规定的日期、方法、路线观察。
3)仪器和工具的使用要求。高层建筑沉降观测使用的仪器要求很高。一般采用精密水准仪和能测量二级的铟钢水准尺。
4)在确定沉降观测线和绘制沉降观测的观测路线图时，由于施工或生产的影响，通视困难，往往需要花费时间才能找到设置仪器的合适位置。因此，在观测点较多的建筑物、构筑物沉降观测前，应先去现场进行规划，确定放置仪器的位置，选择一些稳定的沉降观测点或其他固定点作为临时水准点(转折点)，与永久水准点形成一个环路。最后根据选定的水准点，设置仪器的位置和观测路线，绘制沉降观测路线图，以后每次都要按照固定的路线进行观测。采用这种方法进行沉降测量，不仅可以避免寻找和安装仪器的麻烦，而且可以加快测量进度。而且由于路线是固定的，沉降测量的精度相对于任何观测路线都可以提高。但需要注意的是，其他沉降观测点必须在测量临时水准点高程的同一天内同时观测。
5)沉降观测点之一次高程测量沉降观测点之一次观测的高程值是后续观测对比的依据。如果初测精度不够或有误差，不仅无法补测，还会造成结算工作中的矛盾，因此需要提高初测精度。如果条件允许，更好使用N2或N3型精密水准仪进行首次测量。同时，每个沉降观测点的首级高程应在同期两次观测后确定。
6)操作中应遵守的观察方法和规定。使用精密水准仪的光学千分尺法前后观察。观察应在成像清晰稳定时进行。当有多个前视观测点时，每一个前视观测点的观测完成后，后方视点应进行回测，最后在水准点上闭合。台站的观测限差见表4-48。
(2)沉降观测精度及成果整理。打桩时的沉降观测是对施工区域周围建(构)筑物变化的观测，其精度可略低于高层建筑施工时的沉降观测。打桩时，一般规定沉降观测点相对于后视点的高差允许偏差为1 mm(即仪器在一个测站观测后，后视点再测一次，两次读数之差不得超过1 mm)。每次观测后，都要检查记录计算是否正确，精度是否合格，并分配误差。然后在沉降观测成果表中列出观测高程，计算相邻两次观测之间的沉降，并注明观测日期。为了更清楚地显示沉降与时间的关系，还绘制了各观测点的时间与沉降关系曲线图，如图4-198所示。
图4-198沉降位移曲线
3.位移观测
在测量大型建(构)筑物和重要结构物的水平位移时，可根据建(构)筑物的形状和尺寸，布设各种形式的控制网来观测水平位移。观测点和控制点应位于同一直线上。至少埋设三个控制点，控制点与观测点及相邻控制点的距离应大于30m，以保证测量精度。测量建(构)筑物在特定方向上的位移时，可在垂直于待测方向的方向上建立一条基准线，定期测量观测标志偏离基准线的距离，即可知道建(构)筑物的水平位移。位移观测的控制点应位于打桩区域外(一般位于100m以外)，打桩(尤其是钢筋混凝土桩)的影响范围一般为1.5倍桩长。比如400mm×400mm×27000mm混凝土方桩的影响范围在30-40m之间，当然这也与桩密度和打桩速度有关。打桩过程中的变形观测应在打桩前后进行一次，或在打桩后每天进行一次。观测结束后，第二天及时记录并提交数据。一个阶段后，除了提交观测数据外，还要绘制变形曲线，以便及时分析原因，采取措施，防止事故发生。
(1)瞄准线法经纬仪瞄准面形成的基准线法称为瞄准线法。视准法可分为三种:直接观察法、角度变化法(即小角度法)和移位法(即活动标志法)。
1)直接观察法利用J2经纬仪投射前后镜的方法，可以直接计算出位移值。这种方法最简单直接正确，是常用的方法之一，如图4-199所示。
图4-199直接观察示意图
仪器安装在控制点A，前镜对准控制点B，投影到观测点1，用小钢卷尺直接读数；把倒镜对准B，投射到1，再看一遍。取两次读数的平均值，即观测点1的水平位移值。
2)小角法是用精密经纬仪精确测量基线与镜面终点和观测点视线之间的夹角，如图4-200所示。
图4-200小角度法位移观测示意图
如图4-200所示，A、B、C为控制点；m是观测点。控制点必须埋设牢固稳定的标桩，每次观测前应对使用的控制点进行检查，防止其发生变化。建(构)筑物上观测点的标志应牢固、明显。
设A点之一次测得的角度为β1，第二次测得的角度为β2，两次观测角度之差。
△β=β2-β1
建筑物的位移值:
(4-70)
其中δ-位移值；
AM——A点至m点的距离；
ρ"=206265"。
3)激光准直。激光准直可以分为两类:之一类是激光束准直。它通过望远镜发射激光束，在需要准直的观测点被光电探测器接收。这种方法常用于工程机械导向的自动化和变形观测，因为用可见光束代替望远镜视线，用光电探测器探测激光光斑的能量中心。第二种是波带片激光准直系统，这是一种特殊设计的屏幕，可以将一束单色相干光会聚成一个亮点。波带片激光准直系统由三部分组成:激光点光源、波带片器件、光电探测器或自动数字显示器。第二种方法的准直精度高于之一种方法，可达10-6~10-7以上。
(2)测量大型工程建筑物(如塔式建筑物、水工建筑物等)的水平位移时，用前方交会法测量建筑物的水平位移。)，变形影响范围外的控制点可采用前方交会法。
如图4-201所示，A点和B点为通视控制点，P点为建筑物上的位移观测点。首先设置仪器A、后视图B、前视图P，测量角度∠BAP的外角，α = (360-α 1)，然后设置仪器B、后视图A、前视图P，测量β，通过室内计算得到P点的坐标。当α和β的角度值发生变化，P点的坐标也发生变化时，根据公式计算位移。
图4-201前方交叉口示意图
三。各施工阶段的变形观测
前面介绍了打桩阶段的变形观测，下面介绍高层建筑其他施工阶段的变形观测。
1.开挖阶段的井点降水和变形观测
桩基础和箱形基础广泛应用于软土地基上建造高层建筑，其特点有:(1)基础埋深，一般5m，有的10m以上，视具体情况而定；(2)地下水位较高时，基础施工时采用井点降水方法降低地下水位，以利于基础开挖和基坑施工。由于井点降水和开挖的影响，施工区域周围的地面会下沉，相邻建筑物也会同时下沉，从而影响相邻建筑物的正常使用。为此，变形观测点应埋设在相邻建筑物上，一般应埋设沉降观测点、位移观测点、裂缝观测点和倾斜观测点。图4-202为上海新锦江大酒店变形观测点布置图。井点降水期间，西侧房屋沉降超限，达到184.2mm，裂缝宽度达到78mm。由于观测资料提供及时，为确保居民安全，搬迁后应继续进行井点降水和开挖。如上海中心项目8m深基础施工井点降水开挖阶段，西侧房屋更大沉降分别达到191.4mm和200.9mm，通过及时采取加固措施，确保了居民和房屋的安全。
图4-202新锦江大酒店变形观测点布置图
a’1、A6、A7、A11为参考点；Ai为平面位移和沉降点；
Bi是墙上的沉降点；D点是倾斜观测点。
2.基础和结构施工阶段的变形观测
为了解地基变形规律，应将各阶段实测沉降量与各阶段土工模拟试验的测试结果进行对比，以验证计算的准确性。因此，高层建筑的沉降观测应从基础施工开始进行，以获取完整的数据。
为了保证原始数据的正确性，沉降观测点、临时点和永久点必须牢固，不易损坏。
设备观测点的埋设一般采用铆钉或钢筋 *** ，然后埋入混凝土中，如4-6-1-5的埋设形式。
3.柱基础和柱身观测点
详见4-6-1-5。
四、建筑物竣工后的沉降变形观测。
在高层建筑施工过程中，由于速度较高，土层不能立即承受全部荷载，随着时间的推移，沉降也随之增大。因此，高层建筑建成后也需要进行变形观测。根据积累的数据，完成后之一年应该是一个月一次，第二年两个月一次，第三年半年一次，第四年一年一次，直到稳定下来。然而，在软土地基上建造高层建筑，虽然采取了打桩、深基础等措施，但沉降是不可避免的。因此，可以进行长期观察，以确保建筑物的安全。如有不均匀沉降，及时采取措施。
高层建筑沉降观测要求达到二等水准测量精度。位移观测精确到mm，读数为0.5mm，使用角度观测时，需要使用2”精度以上的经纬仪，计算到0.5mm为宜
5.沉降观测精度及成果整理
沉降观测的精度一般应满足下列要求:
1.对于连续生产设备基础和电力设备基础、高层钢筋混凝土框架结构和地基土质不均匀的重要建筑物，沉降观测点相对于后视点高差的允许偏差为1mm(即仪器在每个测站内观测每个点后回头看后视点，两次读数之差不得超过1mm)。
2.对于一般厂房、基础和结构，沉降观测点相对于后视点的高差允许偏差为2mm。
3.每次观测后，检查记录计算是否正确，精度是否合格，并分配误差。然后将观测高程纳入沉降观测成果表，计算相邻两次观测之间的沉降，并注明观测日期和荷载情况。为了更清楚地表示沉降、时间和荷载之间的关系，需要画出每个观测点的时间与沉降、时间与荷载的曲线，如图4-203所示。
图4-203沉降曲线
与时间沉降的关系曲线是以沉降S为纵轴，时间T为横轴。根据每个观测日期和每个沉降量，按比例画出点，然后将点连接起来，在曲线的一端标明观测点编号。
时间与载荷的关系曲线是以载荷重量P为纵轴，时间t为横轴，根据每个观测日期和每个载荷重量，画出点，然后将点连接起来。
两条关系曲线一起画在同一张图上，可以清楚地显示出某一段时间内各观测点的荷载和沉降。
