沉降观测

建筑沉降观测2015年5月杨勇前述建设工程质量与建设各方、检测监测方的关系----案例建筑终生负责制的概念“楼倒倒”2009年6月27日，上海一栋竣工未交付使用的高楼整体倒覆，官方以两次堆土施工为缘由，遭网友抨击，故得此称号。各种各样的楼XX与检测/监测的关系？…不胜枚举楼脆脆(强度？刚度？稳定性？）楼垮垮(强度？刚度？稳定性？）浙江桐乡“楼薄薄”：业主丈量大约9cm（国标不小于10cm，不含保护层）厚的楼板如果建设工程出了问题，那么设计单位、施工单位之外承担责任的不应该是监管单位吗？检测、监测单位应该具备什么样的职业道德？应该具备什么样的业务能力和素质？来监控建筑的建设质量？建筑工程质量安全终生负责制建筑终生负责制美国老人就轮椅质量问题获厂家赔偿数万美元。建筑终生负责制在国外已成为行业惯例，中国上世纪60、70年代引入。建筑质量安全问题及事故不胜枚举----事关人民群众的切身利益和生命财产安全。建筑终生负责制不是字面上的对建筑终生负责，而是如同商品有一定的保修期限。建筑工程五方责任主体包括：建设方、勘察方、规划设计方、施工方、监理方等，在该建筑的设计年限内对建筑的使用安全负责。旨在提高建筑人员对质量的责任心，以此保证建筑质量。2010年6月住建部《关于进一步强化住宅工程质量管理和责任的通知》，明确要求住宅工程实行质量终生负责制。相关单位的法定代表人、工程项目负责人、工程技术负责人、注册执业人员，在工程设计使用年限内，要按各自职责对工程质量承担相应责任，对所承担的住宅质量工程负终生责任。建筑工程项目负责人质量终身责任追究。住宅建成后建设单位须在每栋建筑物明显部位永久标注建设、勘察、设计、施工、监理单位的名称及主要负责人的姓名，接受社会监督。建筑终生负责制建筑终生负责制工程检测机构依法对其检测的数据、检测报告的真实性和准确性负责，造成损失的要依法承担相应赔偿及其他法律责任。不得转包，不能与承接工程建设的各方有隶属关系或其他利害关系。建筑工程竣工验收合格后，建设单位应当在建筑物明显部位设置永久性标牌，载明建设、勘察、设计、施工、监理单位名称和项目负责人姓名内容提要第一讲、建筑沉降原理、基本概念第二讲、水准测量基本理论和方法第三讲、测量误差理论基础第四讲、建筑物沉降观测方法及实例第一讲建筑沉降原理、基本概念学习要求内容：理解建筑沉降、沉降差、挠度、相邻地基沉降和场地地面沉降的基本概念；熟悉建筑沉降观测意义；熟悉建筑沉降的常用观测方法；熟悉国家关于建筑沉降观测的相关规范；了解我省当前建筑沉降观测的状况。重点：建筑沉降的基本概念以及沉降观测在城市和经济建设中的重要意义；常用的沉降观测方法。难点：建筑沉降差、不均匀沉降的概念及其对建筑安全的重要意义。1.1建筑沉降观测概述变形---是一种普遍存在的现象，大致地球板块运动、地壳变形，小至工程实践中常见的混凝土收缩或沉降变形。变形测量---是利用相关专业仪器和方法对建（构）筑物及其地基一定范围内的岩土体的变形现象（如沉降、位移等）所进行监视观测的工作。变形测量分类分为自身形体的变化（伸缩、错动、弯曲和扭转）变形体的刚体变化（包括变形体的整体平移、转动、升降和倾斜）；按时间连续性分动态变形测量（持续性测量得某一时刻的瞬时变形值，用自动化程度高的设备如全站仪、GNSS、近景摄影测量、自动记录仪等）和静态变形测量（进行周期性的测量，从而得某一时间段内的变形值---量值、速率等）。一、建筑沉降观测建筑变形测量---对建筑的地基、基础和上部结构及其场地受各种作用力而产生的形状及位置变化进行观测，并对观测结果进行处理和分析的工作。（变形与形变）建筑变形观测包括：沉降观测、位移观测（水平位移、倾斜、挠度）、特殊变形观测（风振、日照、等动态）建筑变形的原因主要有：工程在建设与运行期间，受各种因数的影响，其形状及位置会随时间的变化而变化。地质勘察不准确、设计失误、施工质量差和施工方法、施工程序错误；建筑物自重、使用荷载、动荷载（风力、震动）、地下水位变化等。（宏观方面）建筑沉降观测概述对于大型工厂柱基、重型设备基础、振动较大的连续性生产车间、高层建筑物以及不良地基上的建筑物等，在建造和使用期间（营运），由于荷载的增加和连续性的生产，会引起建筑物的沉降。如果不均匀沉降，建筑物还会发生倾斜、产生裂缝甚至倒塌。建筑物的变形在一定范围内时是安全的，可视为正常现象；但如果超过某一限度就会影响建筑物的正常使用，严重的会危及建筑物的安全，造成巨大损失。（如驾车的时速与安全距离限制）建筑沉降观测概述严格地说，建筑物的变形是垂直方向和水平方向同时并存的，尤其是，不均匀的垂直位移往往伴随着主体的倾斜、水平位移等。为了便于归纳，《建筑变形测量规范》中对“垂直位移”和“水平位移”分别以“沉降”和“位移”(非竖向变形）进行归类。建筑沉降观测概述1.2建筑沉降观测意义/目的1、实用层面上：及时了解在施工和营运期间各种建筑物和地质构造的稳定性（安全），为安全诊断提供必要的信息；通过对变形观测数据的分析处理，掌握建筑物的变形情况，以便及时发现问题并采取有效措施，保证工程质量和生产安全;2、科学层面上：更好地理解变形的机理，反馈为建筑的设计、施工、管理及科学研究提供可靠资料。（验证设计、施工是否科学合理，为今后建筑物结构和地基基础的设计积累资料）。1.3沉降观测的原理定期地测量观测点相对于稳定的水准点间的高差h，并计算观测点的高程H；将不同时间所得同一观测点的高程加以比较，从而求得观测点在该时间段内的高程变化---沉降量。观测期数观测点号监测点测定高程沉降量式中：jiHHHHHjiji)()1(时间-累计沉降曲线图1.4建筑沉降的基本概念两建筑物沉降案例意大利比萨斜塔地面沉降造成的昆明妙湛寺金刚塔整体下沉身边的建筑整体沉降---案例一昆明妙湛寺位于官渡古镇，金刚塔由墩台、主塔和四小塔组成，整体用规则砂石砌筑。墩台呈正方形，每边宽9.8m，高4.7m，中央建喇嘛式主塔一座，总高17.13m。墩台现地面低于周围地面1.6米，在地下水位线260mm以下，造成塔基长期浸泡在水中。（《昆明市地面沉降》一书采用的素材）昆明妙湛寺金刚塔经典的基础差异沉降---案例二意大利比萨斜塔修建于1173年，1350年完工,为八层圆柱形建筑。开始时，塔高设计为100米左右，但动工五六年后，塔身从三层开始倾斜，因此，实际建成塔高54.5米。1990年，意大利政府将其关闭，开始进行整修。在其关闭之前，塔顶已南倾3.5米。意大利的天文学家、物理学家、数学家伽俐略，曾在斜塔的顶层做过著名的自由落体运动的实验（提出自有落体定律），让两个重量相差10倍的铁球，同时从塔顶落下，结果，两球同时着地。3.5m该方向倾斜度：%4.6%1005.545.3Hi《工程测量规范》GB50026-2007P259△≤0.003H建筑沉降基本概念---垂直位移测量、建筑沉降建筑物沉降是地基、基础和上部结构共同作用的结果，属于建筑物变形范畴。垂直位移测量---测定变形体的高程随时间而产生的位移大小、位移方向，并提供变形趋势及其稳定预报而进行的测量工作。建筑沉降---建筑地基、基础及地面在荷载作用下产生的竖向移动。根据其方向，可以分为上升和下沉。下沉或上升值称为-----沉降量。当数值△h0为下沉，反之△h0为上升。建筑沉降但是这与人们的思维习惯和常见的数学坐标轴方向相反，因此，在日常作业中，我们一般采取“正升负降”的表示习惯。实际工作中，对资料的处理方面要与施工方、监理方等相关单位方充分沟通，便于资料的分析使用，避免造成对建筑物的变形状况的错误判断。（如水科院沉降、基坑壁水平位移）建筑沉降观测：应测定建筑及地基的沉降量、沉降差及沉降速度，并根据需要计算基础倾斜、局部倾斜、相对弯曲及构件倾斜等。建筑沉降基本概念---均匀沉降、差异沉降均匀沉降---当同一建筑物的不同部位在同一时间段内的沉降量相同时，表现为建筑物的均匀竖向下沉或上升，称为均匀沉降。差异沉降---相反，由于建筑物的地基条件差异、基础及结构的设计和施工瑕疵（失误）、各部位荷载差异或者外力/外荷载(汽车、堆载、地震）干扰等，而造成的同一建筑物、构筑物上的不同部位（各点）在同一时间段内有明显不同的沉降（存在的沉降量差值---沉降差）。参《地基基础设计规范》由于地基土中新增加的附加应力，将引起地基土的变形，导致基础沉降、倾斜、相邻基础出现沉降差，附加应力是引起地基土变形的主要原因。差异沉降推算主体倾斜值（刚性建筑）《工程测量规范》GB50026-2007p146例《土木工程测量施工手册》p452当建筑存在沉降差异时，往往表现为建筑物出现倾斜，甚至由于结构体纵向受剪切而出现裂缝，将严重威胁建筑物的安全。建筑物基础挠度观测，可与建筑物沉降观测同时进行，引入挠度的概念。挠度---建筑的基础、上部结构（主体）或构件（独立墙、柱）等在弯矩作用下，因挠曲引起的在水平方向或竖直方向上垂直于轴线的线位移（弯曲值）。建筑沉降基本概念---建筑基础挠度《建筑变形测量规范》p51图片挠度建筑基础挠度1.5建筑沉降产生的主要原因自然条件及其变化-----即建筑物地基的工程地质、水文地质、大气温度、土壤的物理性质等；与建筑物本身相联系的原因-----即建筑物本身的荷重、建筑物的结构形式及动荷载（如风力、震动等）的作用；本质原因是建（构）筑物的建造时，荷载的增加，基础将荷载传递给地基土，地基土逐渐被压缩，使地基土中原有的应力状态发生改变。地基土受力后产生应力和应变（变形），从而引起地基变形，其垂向变形即为沉降。如果变形量在建构筑物容许范围内，则不致对其使用和安全造成危害；当外荷载引起过大的变形及过量的沉降、不均匀沉降，将影响建（构）筑物的使用，甚至使土体发生整体破坏而失去稳定。1.6常用的沉降观测方法水准测量方法（即几何水准测量）---常用；液体静力水准测量；电磁波测距三角高程测量方法；（适宜高差较大，精度低，固定测站点测量）液体静力水准测量液体静力水准仪是一种高精密液位测量系统，该系统适用于测量多点的相对沉降。在使用中，多个静力水准的容器用通液管联接（连通器），每一容器的液位由磁致伸缩式传感器测出，传感器的浮子位置随液位的变化而同步变化，由此可测出各测点的液位变化量。在静力水准仪的系统中，所有各测点的垂直位移均是相对于其中的一点(又叫基准点)变化，该点的垂直位移是相对恒定的或者是可用其它方式准确确定，以便能精确计算出静力水准仪系统各测点的沉降变化量。静力水准仪有多种类型，包括：振弦式，电阻式，液位式等等。用装有联通管的贮液容器，根据其液面等高原理制成的装置，进行高差测量的方法。液体静力水准测量在液体静力水准测量中，首要问题是液面位置的获取，目前主要有四类方法：目视法、目视接触法、电接触法和传感器法（利用液面上的浮体于位移传感器相连，当液面高度发生变化时，使得浮体升降，引起传感器的电量发生变化，从而完成非电量（升降值）向电量转换的过程）。可以测出多个平面的高差，适用于混泥土坝基础廊道、土石坝表面垂直位移观测和隧道。使用方便、劳动强度低、效率高、精度也高，容易克服障碍物之间的阻挡等特点。液面的高差变化可以转换成传感器输出，实现检测自动化。1.6.1沉降观测方法的选取具体工作中采用什么方法进行沉降观测，应以该方法能够反映预估的建筑物的沉降量为基本要求。一般，我们要求观测方法的分辨率能够达到沉降量的1/10为指标进行选择，并且考虑实际工作的方便性和适宜性因素。参照《建筑变形测量规范》通常，建筑物沉降观测是用水准测量方法，根据水准点定期测定建筑物上所埋设的沉降观测点高程的工作。它比较全面地反映了建筑物随着工程进展、荷载增加，观测点高程变化的实际情况，及时获取威胁建筑物安全的下沉（或上升）数据，并为以后合理设计提供资料。1.7沉降观测的相关规范现行的国家建筑物变形测量行业标准为国家建设部