一、监控量测的意义

本纠倾工程是一项技术难度大、影响因素多的技术密集型工作,建筑物的回倾实质是基础各个部分的沉降在不断调整的一个动态过程，由于在目前的技术水平下进行精确的科学计算还存在一定的难度,这就使信息化施工显得格外重要,因而现场监测工程师要密切关注倾斜建筑物变形,并及时把相关信息反馈给项目部,项目部针对监测数据进行分析、讨论，并对下一步的施工程序做出科学决策，确保倾斜建筑物“线性、平稳、安全”的回归.

目前，对高层建筑物，设计单位在进行工程设计的同时就做出了相应的变形监测设计。因此，对于纠倾加固工程，在借鉴原有变形监测系统的基础上，本项目部建立一整套属于自己的监测系统，以保证信息化施工过程中需求的大量信息。

工程建筑物按其变形类型可分为静态变形和动态变形两种：

①静态变形，静态变形是时间的函数，观测结果只表示在某一时间段内的变形，如定期沉降监测、倾斜监测等.

②动态变形，指在外力(如风、阳光等）作用下产生的变形，它是以外力为函数表示的.对于时间变化描述其观测结果表示其在某一时刻的瞬时变形，如温度引起的变形。 

由于纠倾加固工程,针对的是建筑物变形随时间发展的不良结果，而与外力作用的变形没有关系,所以一般只作静态变形观测,但应考虑建筑物的动态变形对静态变形的影响.建筑物变形观测的对象包含建筑物本身(基础与上部结构）、建筑物地基及其场地等.从建筑物纠倾工程的角度讲，主要是建筑本身的变形观测。

二、监控量测内容 

1、倾斜监测

1.1、测点布置

如图1—1、1—2所示，704＃南侧6组观测点，在房顶墙角上各布置1组观测点，各单元间布置2组观测点；北侧3组观测点，分别位于房顶墙角及北侧中间;704＃东西两侧各2组观测点，分别位于房顶墙角处。共计13组倾斜观测点（每组观测点均由同一平面内上下两个十字反光片组成）。709#的倾斜观测点分别位于房顶墙角处，共计8组观测点.采用强力胶水将十字反光片统一粘贴至女儿墙外侧柱子的顶部与底部。

反光片图

1。2、监测频率

通过房屋建筑监测规范的要求,纵横向位移2mm/d为预警值，纵横向位移5mm/d为控制值，回倾后倾斜率控制在千分之二以内。开始掏土及注浆施工时采取全过程实时监控，其他工序采取早晚监控。

1.3、测量仪器的选用

本项目采用高精度免棱镜全站仪及铅锤配合进行倾斜监测.

   全站仪图                          4kg掉锤图

1。4、监控量测的方法

建筑物倾斜主要是指建筑物的墙、柱以及整体发生倾斜，其监测方法采用全站仪,通过倾斜观测可以了解当前建筑物的倾斜状况。其中最直接的是悬吊锤球的方法，根据其偏值可以直接确定建筑物的倾斜，但是由于现场施工条件的，需要采用投影法、前方交汇或测水平角的方法来配合测定它们的倾斜.有时也采用气泡式倾斜仪测量法测量基础的倾斜，但由于受建筑物结构本身垂直度的影响,测出的倾斜率与建筑物整体实际倾斜率有一定出入。对于高层建筑物的倾斜观测，必须从两个相互垂直的方向上分别进行.

1.4.1 投影法

(1)、全站仪位置的确定

测量建筑物的倾斜率时，全站仪安放的位置至墙、柱及建筑物的距离L应大于墙、柱及建筑物的宽度。

(2)、数据测读

1—3投影法简图

如图1—3所示，全站仪瞄准建筑物的顶部M点，测出视准轴至M点的高程及水平距离，后测出视准轴到N点的高程及水平距离向下投影得M’点，然后算出N-M’的距离a；及M点所对应位置的倾斜率。

1.4.2 铅锤法

采用铅锤法对建筑物的倾斜监测是一种直观的监测方法。在倾斜屋顶的拐角处用钢丝悬挂4kg的铅锤，将钢丝的一端固定于屋顶墙角处，铅锤距离地面10cm，等铅锤稳定后将其放下与地面接触后，测量锤尖到墙根的测距。由于该方法精度和效率较低，只做为辅助监测。

1-4铅垂法简图

2、沉降观测法

2.1、测点布置

如图1—1、1—2 所示，沉降观测点布置在距地面60cm的墙、柱上,704＃外侧布点8个,内侧4个，共计12个.709#外侧布点6个，内侧2个，共计8个。施工过程中有需要加密监测的位置，组织布点监测.

沉降观测点

2。2、监测频率

通过房屋建筑监测规范的要求，纵横向位移2mm/d为预警值,纵横向位移5mm/d为控制值。开始掏土及注浆施工时采取全过程实时监控,其它工序采取早晚监控。

2。3、测量仪器的选用

本项目采用精密水准仪和配套的精密水准尺及静力水准仪进行沉降观测.

       静力水准仪                                精密水准仪

2。4、监控量测的方法

2.4。1 水准测量

  (1）高程控制网布设

在纠偏建筑物影响范围之外，布设几个水准基点和工作基点，由控制点组成控制网,观测点与所联测的控制点组成扩展网.水准基点在远离纠偏建筑物稳定的永久性建筑物的墙体或基础上布设，工作基点在纠偏建筑影响范围外且方便观测的地方布设。各类水准点避开交通道路、管线等易遭到破坏和受影响的位置,使用时进行稳定性检验。

水准网及水准点布置要求与地面沉降布置相同。工作基点按照《二等水准测量规范》联测，每3个月复测一次，监测出现异常时必须先复查工作基点，特殊情况加密复测频率.

(2）、水准网及水准点布置要求，工作基点按照《一等水准测量规范》联测,每15天复测一次，监测出现异常时必须先复查工作基点，特殊情况加密复测频率。沉降监测按照建筑物变形测量规范中的一级精度要求，观测点测站高差误差不超过±0。15毫米,观测路线采用闭合或附合水准路线，水准路线闭合差不超过±0。3 mm,最远测点相对于起始点的高程误差不超过±1。0毫米。观测采用精密水准仪配合静力水准仪和铟钢瓦尺测量，读数精确到0。01毫米。观测前对水准仪进行检验和校正,各次观测采用相同的观测网形、观测方法和测量仪器，并固定观测人员,在基本相同的环境和条件下观测.

2.4。2 静力水准仪观测法

  （1)安装位置

静力水准仪分别安置在704＃、709#一层内,704＃楼12台，709＃楼9台，共21台。

  （2）工作原理

静力水准仪利用连通液的原理，多支通过连通管连接在一起的储液罐的液面总是在同一水平面，通过测量连通储液罐的液面高度，经过计算可以得出各个静力水准仪的相对差异沉降.

假设共有 1 … n 个观测点。各个观测点之间已用连通管连通。安装完毕后初始状态时各测点的安装高程分别为…… … ,各测点的液面高度分别为  … ……。

对于初始状态，显然有：

 + =…。.+ =…+ =+     (1)

当第次发生不均匀沉降后，各测点由于沉降的而引起的变化量分别为：△...△。. △。.△， 各测点的液面高度变化为:.。.。.。.。

由于液面的高度还是相同的，因此有：

（+△）+=…（+△）+=…（+△)+=（+△)+   (2）

第个观测点相对于基准点 的相对沉降量为:

=△-△

只要能够测出各点不同时间的液面高度值,即可计算出各点在不同时刻的相对差异沉降值.安装完毕待液面稳定后，可以先对传感器调零，此时各个液面的初始高度值（偏差值）均为零，即只需读出各个静力水准仪的偏差值，相减即可立即求出各点之间的差异沉降。

（3）安装方法及注意事项

1)、准备工作：测量出各沉降测试点标高。通过标高数据，确定沉降观测点安装孔（φ400mm)开挖深度，确保沉降观测点与基准点标高一致（即在同一水平面上），基准点也可略低于沉降观测点(一般为全量程30%左右），以充分利用其量程范围。将各沉降测试点之间挖一条沟槽,用以埋设连通管。准备好安装时要用到的扳手，生料带，注水工具，液、气管（φ1418铝塑管），防冻液（冰点—25℃），硅油,气管接头（φ1418、1/2搭接、一头带内丝、铜质),纯净水，PVC钢丝软管，读数仪，水平尺。将防冻液跟纯净水按3:1的比例调配好。　

2）、根据各测试点的距离，剪切好适当长度的液、气管,将其套上钢丝软管，并将液、气口裹好生料带。用液管和接头将所有液位沉降计液口接通（接头带内丝端接液口，另一端接水管)，用堵头封闭液位沉降计的气口和末端液口.

3）、在输入防冻液时，把首、尾两端沉降计的气口打开，将其形成高低差，往高端沉降计(首端）输液口进行灌注已调配好的防冻液,另一端则排气(注意只能一直从选定的一端灌注防冻液，否则连通管内的空气无法排尽），灌注适量防冻液后，把液位沉降计、液管同时一起放入安装孔内、沟槽中，用地脚螺栓将液位沉降计固定好,并用水平尺确定其水平，打开其它液位沉降计气口。在液位表面倒上适量硅油，防止液体水气蒸发。

4）、用读数仪读出各液位沉降计的读数，来判断各液位沉降计是否处于要求的合适位置（基准点和各沉降观测点的液位沉降计液位浮至全量程的中间值即可，若基准点是略低于各沉降观测点全量程30％左右，就只使各沉降观测点的液位沉降计液位浮至全量程中间值偏下15％左右，基准点高于中间值偏上15％左右），若不够,则填加至要求液位为至。

5)、加液完备后，用气管和接头将各液位沉降计气口连接通(接头带内丝端接气口,另一端接气管）。将首端液位沉降计的气口、输液口及尾端液位沉降计的气口用堵头封闭，检查液、气管各连接头密封情况是否完好，必须保证其完全密封。

6）、连接好各液位沉降计数据线。并用PVC钢丝软管护套好,布于布管沟槽内

7）、装好液位沉降计的保护罩，对安装孔和布管沟槽进行回填至碾压面,并压实。记录好各液位沉降计埋设位置、编号、天气、埋设人员。

8)、制作标示牌，插在液位沉降计安装位置及其连通管布管位置，以作标示。在液位沉降计上方填筑层较薄的情况下，仪器附近1m范围内土方或碎石应用人工摊平及小型机具碾压不得采用大型机械推土碾压。并派专人负责看管。以防液位沉降计及总线因施工或自然因素而破坏.

9)、校零、取初值进行校零，并存档。做好静力水准仪安装台帐。     

10）、根据测试要求进行测试

若连通液位沉降计用自动采集系统进行数据采集，校零后,将电源、数据总线对接于总线接口数据采集模块接线端子，设定自动采集。

3、结构构件变形监测

建筑物纠倾，一般都是在地基或基础上做工作,无论采用何种纠倾措施,都很难保证建筑物的回倾完全线性,这就必然会引起上部结构构件内部产生应力集中，如果应力集中的程度超过了结构构件自身的承受能力,势必发生开裂，甚至损坏,进而影响整个建筑物的使用。因此，在建筑物纠倾工程中，应尽可能的避免上部结构构件因纠倾发生开裂、损坏等现象。

为确定建筑物在纠倾过程中上部结构的完好无损,可以在梁、柱、墙等主要受力部件的最薄弱部位粘贴应变片，随时观测它们的变形,并计算由纠倾引起的次生附加应力。一旦发现产生了较大的次生应力，应马上进行分析,寻找问题的根源，并及时做出相应的措施调整，以尽可能减小结构构件的应力集中.

3。1、测点布置

如图1—1、1—2所示，应力监测点主要布置于屋内一楼的梁、柱、墙上。704＃布置应力监测点15个；709#布置应力监测点11个,在实施过程中如有破坏或读数失效的情况要及时调整或更换。

3.2、监测频率

开始掏土及注浆施工时采取全过程实时监测，其它工序采取早晚监测。

3。3、测量仪器的选用

振弦频率仪    应变片

三、超限预警措施

当监测指标超过预警值时，立及启动施工应急预案,停止施工，把现场情况上报业主单位、监理单位、设计单位，根据实际情况和设计部门及专家组的要求, 采取加强临时支护、增加监控量测的频率、变更设计等措施，进行补偿处理,使观测值达到合理状态后,再进行正常的施工。

四、监测数据采集

任何现场量测都不可避免地存在误差。为得到更为真实、可靠的量测数据，在监控量测、采集数据时，应尽量减少各种误差.

1）在人工掏土前，尽可能早的埋设测点,并及时对房屋倾斜、沉降、变形与应力的初始数据进行采集。

2）做到量测、采集数据专人专项负责，以减少随机误差。

3)在使用精密水准仪进行房屋沉降位移量测时，通过左右尺读数控制系统误差，在使用全站仪进行房屋倾斜测量时用正倒镜法实施测量。

4）专项量测需制定专项记录表。对于手工记录资料要保存好原始记录表，对于智能式记录器要及时将量测数据导入电脑，以防丢失。

5）各项数据采集频度与相应量测频度同步.

五、数据的处理分析与预警预报

1）数据的处理

现场量测数据应及时进行处理，形成量测数据记录汇总表，并绘制成纵横向位移、应力、内力和时间及空间的关系曲线（或散点图)，在位移-时间曲线图中曲线的时间横坐标下应注明是何种施工工序下产生的位移，从而为实施下道工序做出判断。

在进行数据处理过程中，对一些异常数据应根据测量误差的处理原则进行剔除，并及时进行复测校正.

 2）数据的分析

施工过程中应进行监控量测数据的实时分析和阶段分析:

（1）实时分析

实时分析的主要体现形式为日监测统计表，根据现场采集数据及时进行分析，发现安全隐患应分析原因并提交异常报告。

(2）阶段分析

按周、月进行阶段分析，总结监控量测数据的变化规律，对施工情况进行评价,提交阶段分析报告,指导后续施工.

3）预测预报

在已有监测数据的基础上，必须对位移和应力的进一步发展进行分析，并作出较为准确的预测,才能及时对下一步的支护措施提出指导性意见。对监测信息的分析和预测预报主要通过两个途径来实现。

(1）回归分析法

是最常用的位移数据分析方法，根据实际监测信息,对位移可选用下列函数之一进行回归分析.

①对数函数，例如：

②指数函数，例如： 

③双曲函数，例如：

式中: 、 —-回归常数；

         t  -—测点初读数后的时间（d）;

         u  —-位移值(mm）。

图5.1 量测结果分析预测示意图

根据回归曲线（如图5.1所示),可以掌握位移的变化规律,推算出某时刻的位移值及最终的位移值,当位移—时间曲线趋于平缓时,房屋即趋于稳定。

对于应力和内力测量信息，同样可以采用回归分析的方法，建立回归曲线，从而对应力和内力的进一步发展做出预测，其具体的回归函数可根据实测数据拟合得到。

（2)灰色预测分析法

灰色预测分析法同样是根据已有的量测数据对进一步的位移和内力的发展做出预测，并据此结构的受力状态和稳定性做出判断。在预测分析中,该方法通过不断的数据更新,只根据最新测得的数据对下一步的变化做出预测，从而使预测更为准确。

在实际数据分析和预测中,以上两种方法将联合使用，以互相验证。

六、监测点的保护措施

（1）制度保证：对现场施工作业人员严格管理，排除任何可能人为的，故意的破坏现象发生。

（2）现场保证：布设点位时，保障点的合理性同时要保证其有不容易被破坏的强度，必要时加盖子给予保护。加强现场管理人员和技术员的巡查力度，高度重视监测点的保护工作。监测队伍对各项监测项目的测点应有状态给予技术交底，必要时有照片资料，便于现场工人理解和实施.

（3）沉降点保护措施：采用围挡保护统一编号。对现场做清扫作业的工人要交代清楚，防止被土灰或泥土覆盖掩埋。

（4)应变片监测点保护措施：安装时注意稳固结实,数据采集线，待数据采取完毕后将其挂起，防止接口损坏。

七、监控量测平面布点图

（一）704＃监测数据

倾斜监测数据

倾斜观测点位见图表1-1

沉降监测数据

沉降观测点见图表1-1

图1-1 ：704#楼监控量测平面布点图

图1—2 ：709＃楼监控量测平面布点下载本文