工程变形监测网布设-工程变形监测

2023-08-20 理论教育版权反馈

【摘要】：为了测定水平位移监测点的绝对水平位移值，需要设置稳固的点作为参考，这样的参考点叫做水平位移监测基准点。水平位移监测基准点通常布设三个以上，由基准点组成的网称为基准网。当建筑物规模较小、水平位移监测观测精度要求较低时，可直接布设基准点和监测点两级，而不再布设工作基点。

4.2.1 水平位移监测网

为了测定建筑物或场地的水平位移，需在变形特征点处设置一些监测点，称为水平位移监测点。为了测定水平位移监测点的绝对水平位移值，需要设置稳固的点作为参考，这样的参考点叫做水平位移监测基准点。基准点通常要求在变形影响范围以外，所以离监测点较远。有时为了观测方便，在离监测点较近的地方设置相对比较稳固的点，称为工作基点。在工作基点上对监测点进行周期性监测。

水平位移监测基准点通常布设三个以上，由基准点组成的网称为基准网。为了确保基准点数据的可靠性，基准网也需要定期重复观测。条件允许时，所有的监测点也可组成网，称为变形网。当变形网不与基准点联系时，称为相对网; 当其与基准点联系时，称为绝对网。相对网是监测变形体的变形，绝对网是获取变形体的整体变形。

基准点、工作基点、监测点共同组成水平位移监测网。当建筑物规模较小、水平位移监测观测精度要求较低时，可直接布设基准点和监测点两级，而不再布设工作基点。

4.2.2 水平位移监测网(点)的布设要求

《建筑变形测量规范》(JGJ8—2007)对水平位移监测网点的布设做出了如下规定:

(1)平面基准点、工作基点的布设应符合下列规定:

①各级别位移监测的基准点(含方位定向点)不应少于3个，工作基点可根据需要设置;

②基准点、工作基点应便于检核校验;

③当使用GPS测量方法进行平面或三维控制测量时，基准点位置还应满足下列要求:

a．应便于安置接收设备和操作;

b．视场内障碍物的高度角不宜超过15°;

c．离电视台、电台、微波站等大功率无线电发射源的距离不应小于200m; 离高压输电线和微波无线电信号传输通道的距离不应小于50m; 附近不应有强烈反射卫星信号的大面积水域、大型玻璃幕墙以及热源等;

d．通视条件好，应方便后续采用常规测量手段进行联测。

(2)平面基准点、工作基点标志的形式及埋设应符合下列规定:

①对特级、一级位移观测的平面基准点、工作基点，应建造具有强制对中装置的观测墩或埋设专门观测标石，强制对中装置的对中误差不应超过±0.1mm;

②照准标志应具有明显的几何中心或轴线，并应符合图像反差大、图案对称、相位差小和本身不变形等要求。根据点位不同情况，可选用重力平衡球式标、旋入式杆状标、直插式觇牌、屋顶标和墙上标等形式的标志。

③对用做平面基准点的深埋式标志、兼做高程基准的标石和标志以及特殊土地区或有特殊要求的标石、标志及其埋设，应另行设计。

(3)平面控制测量可采用边角测量、导线测量、GPS测量及三角测量、三边测量等形式。三维控制测量可使用GPS测量及边角测量、导线测量、水准测量和电磁波测距三角高程测量的组合方法。

(4)平面控制测量的精度应符合下列规定:

①测角网、测边网、边角网、导线网或GPS网的最弱边边长中误差不应大于所选级别的观测点坐标中误差;

②工作基点相对于邻近基准点的点位中误差不应大于相应级别的观测点点位中误差;

③用基准线法测定偏差值的中误差不应大于所选级别的观测点坐标中误差。

(5)除特级控制网和其他大型、复杂工程以及有特殊要求的控制网应专门设计外，对于一、二、三级平面控制网，其技术要求应符合下列规定:

①测角网、测边网、边角网、GPS网应符合表4.1的规定。

表4.1 平面控制测量技术要求

注: 1. 最弱边边长相对中误差中未计及基线边长影响;

2. 有下列情况之一时，不宜按本规定，应另行设计;

(1)最弱边边长相对中误差不同于表列规定时;

(2)实际平均边长与表列数值相差大时;

(3)采用边角组合网时。

②各级测角、测边控制网宜布设为近似等边三角形网，其三角形内角不宜小于30°;当受地形或其他条件限制时，个别角可放宽，但不应小于25°。宜优先使用边角网，在边角网中应以测边为主，加测部分角度，并合理配置测角和测边的精度。

③导线测量的技术要求应符合表4.2的规定。

表4.2 导线测量技术要求

注: 1． C1、C2为导线类别系数，对附和导线，C1=C2=1; 对独立单一导线，C1=1.2，C2=2; 对导线网，导线总长是指附合点与节点或节点间的导线长度，取C1≤0.7，C2=1;

2. 有下列情况之一时，不宜按本规定，应另行设计:

(1)导线最弱点点位中误差不同于列表规定时;

(2)实际导线的平均边长和总长与列表数值相差大时。

④选用GPS接收机，应根据需要并符合表4.3的规定。

表4.3 GPS接收机的选用

注: GPS接收机必须经检定合格后方可用于变形测量作业。接收机在使用过程中应进行必要的检验。

⑤GPS测量的基本技术要求应符合表4.4的规定。

表4.4 GPS测量的基本技术要求

⑥电磁波测距技术要求应符合表4.5的规定。

表4.5 电磁波测距的基本技术要求

注: 1. 仪器精度等级是根据仪器标称精度，以相应等级级别的平均边长D代入计算的测距中误差划分;

2. 一测回是指照准目标一次、读数4次的过程;

3. 时段是指测边的时间段，如上午、下午和不同的白天，可采用不同时段观测代替往返观测。

4.2.3 水平位移监测网(点)标志的规格及埋设要求

在水平位移监测的观测标志上，不仅要安放供瞄准用的目标，而且还要安放全站仪、反光棱镜以及精密测距用的专用标志，所以其观测标志，除加工简单、便于埋设、外形美观、方便使用等一般要求外，还要求有较高的平面复位精度。所谓较高的平面复位精度是指在每次观测重复安置仪器或仪器互换位置时，对中的精度要求非常高，所以要求使用强制对中装置。

水平位移监测网平面控制点标志的形式及埋设应符合以下要求:

(1)对于特级、一级、二级及有需要的三级位移观测的控制点，应建造观测墩或埋设专门观测标石，根据使用的仪器和照准标志的类型，同时顾及观测精度要求，配备强制对中装置，如强制对中观测墩。

(2)水平位移监测照准标志应该具有非常清晰明显的纵向几何中心线，并尽可能使观测觇牌的图像颜色反差较大、图案对称、相位差小，便于精确瞄准其几何中心线，所以要使用特制的专业觇牌。根据监测点位置特点，经常选用的照准标志设备有重力平衡球式标、旋入式杆状标、直插式觇牌、屋顶标和墙上标等形式。

1. 强制对中装置

强制对中观测墩就是将带有中心连接螺母孔的强制对中基座埋入混凝土桩顶部，要求盘面和墩身纵向轴线垂直，埋设观测墩时，应用两台经纬仪在互相垂直的两个方向上反复调节预制观测墩，使得墩身垂直，然后在墩身周围灌入水泥砂浆，使其牢固，这样可确保将全站仪用连接杆连入对中螺母时，仪器已达到整平状态。

强制对中观测墩主要用于大坝、隧洞、桥梁、滑坡整治等大型工程监测工作中。图4.1所示为强制对中基座，图4.2所示为强制对中观测墩。为了保护对中基座，通常在顶部加盖保护。

用于水平位移监测的基准点应稳定可靠，能够长期使用。通常情况下，观测墩应建在基岩上; 当地表土层覆盖较厚时，可开挖或钻孔至基岩; 在条件困难时，可埋设土层混凝土墩，这时，墩的基础应适当加大，并且要开挖至冻土层以下，并在基础下埋设几根钢管，以增加标墩的稳定性。图4.3所示为基岩点观测墩和土层点观测墩示意图。

图4.1 强制对中基座

图4.2 强制对中观测墩

2. 水平位移监测照准标志

水平位移监测照准标志的基本要求是易于对中和瞄准，还应制作简单、使用方便。实践证明，当目标像与望远镜十字丝同宽、同样明亮，且具有同样反差时，瞄准精度最高。

图4.4所示为各种形式的照准标志，其中，图(a)是最简单的条形图案; 图(b)有两种不同宽度的线条，用于照准远近不同的目标; 图(c)、图(d)是图(b)的发展，淡颜色背景上的楔形图案便于双丝观测，而深颜色背景上的楔形图案便于单丝观测; 图(e)是楔形图案的变形，再加上两个用于竖直角观测的横向楔形; 图(f)是一种混合图案，细丝用于照准近距离目标，中间的圆孔用于在背面投射灯光，从而在夜间观测; 图(g)用十字丝分别瞄准三条线并读数，取其中数作为最后结果，以提高精度。图4.5所示为照准觇牌实物图。

图4.3 基岩点观测墩和土层点观测墩示意图

图4.4 各种照准觇牌

图4.5 照准觇牌实物图

图4.4为平面照准目标，使用过程中需要正面对准测站，但实际上有时候需要从各个角度去观测目标，此时就需旋转觇牌，而立体照准目标则可供任何方向的测站去瞄准目标。图4.6所示为立体照准标志，其中，图(a)和图(b)是旋入杆式照准标志，其底部有螺纹，可直接旋在对中装置中心螺旋上; 图(c)和图(d)为顶部墙面标志，图(c)用于一般建筑，以直径为12mm的钢筋做成弯钩尖形标志，埋入墙体内; 图(d)用于高级建筑，可采用壁灯式标志，在外墙粉饰时埋入墙体内; 图(e)和图(f)为顶部上面标志，用钢筋焊接成三角形架，嵌入建筑物顶部或用混凝土将钢筋标志浇灌在屋顶上。

图4.6 各种立体照准标志

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