中华人民共和国行业标准建筑变形测量规范
CodefordeformationmeasurementofbuildingandstructureJGJ8-2016批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部施行日期:2016年12月1日中华人民共和国住房和城乡建设部公告第1204号住房城乡建设部关于发布行业标准《建筑变形测量规范》的公告
现批准《建筑变形测量规范》为行业标准,编号为JGJ8-2016,自2016年12月1日起实施。其中,第3.1.1、3.1.6条为强制性条文,必须严格执行。原《建筑变形测量规范》JGJ8-2007同时废止。本规范由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部2016年7月9日
前言
1总则
1.0.1为了在建筑变形测量中贯彻执行国家有关技术经济政策,做到安全适用、技术先进、经济合理、确保质量,制定本规范。1.0.2本规范适用于各种建筑在施工期间和使用期间变形测量的技术设计、作业实施、成果整理及质量检验等。1.0.3建筑变形测量除应符合本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
2术语和符号2.1术语
2.2符号
2.2.1变形量A——风力振幅;d——位移分量;偏离值;fc——基础相对弯曲度;f1——水平方向的挠度值;f2——垂直方向的挠度值;s——沉降量;α——倾斜度;夹角;△——两期间的变形量;△d——位移分量差;△s——沉降差。2.2.2观测量D——距离;边长;h——高差;L——附合路线、环线或视准线长度;n——测回数;测站数;高差个数;S——视线长度;αv——垂直角;v——棱镜高。2.2.3中误差md——位移分量或偏离值测定中误差;m△d——位移分量差测定中误差;mh——测站高差中误差;m0——水准测量单程观测每测站高差中误差;ms——沉降量测定中误差;m△s——沉降差测定中误差;mα——方向观测中误差;mβ——测角中误差;μ——单位权中误差。2.2.4仪器参数i——水准仪视准轴与水准管轴的夹角;k——收敛尺的温度线膨胀系数;2C——经纬仪两倍视准误差。2.2.5其他符号K——大气垂直折光系数;R——地球平均曲率半径。
3基本规定3.1总体要求
3.2精度等级
3.2.1建筑变形测量应以中误差作为衡量精度的指标,并以二倍中误差作为极限误差。3.2.2对通常的建筑变形测量项目,可根据建筑类型、变形测量类型以及项目勘察、设计、施工、使用或委托方的要求,从表3.2.2中选择适宜的观测精度等级。
3.3技术设计与实施
4变形观测方法4.1一般规定
4.2水准测量
4.2.1当采用水准测量进行沉降观测时,所用仪器型号和标尺类型应符合表4.2.1的规定。
4.2.2水准测量的作业方式应符合表4.2.2的规定。
4.2.3水准测量应符合下列规定:1观测视线长度、前后视距差、视线高度及重复测量次数应符合表4.2.3-1的规定。
注:1在室内作业时,视线高度不受本表的限制。2当采用光学水准仪时,观测要求应满足表中各项要求。2观测限差应符合表4.2.3-2的规定。
4.3静力水准测量
4.3.1静力水准测量可用于自动化沉降观测。应根据观测精度要求和预估沉降量,选取相应精度和量程的静力水准传感器。对一等、二等沉降观测,宜采用连通管式静力水准;对二等及以下等级沉降观测,可采用压力式静力水准。采用静力水准测量进行沉降观测,宜将传感器稳固安装在待测结构上。4.3.2一组静力水准测量系统可由一个参考点和多个监测点组成。当采用多组串联方式构成观测路线时,在相邻组的交接处,应在同一建筑结构的上下位置设置转接点。当观测范围小于300m,且转接点数不大于2个时,可将一端的参考点设置在相对稳定的区域作为工作基点;否则,宜在观测路线的两端分别布设工作基点。工作基点应采用水准测量方法定期与基准点联测。4.3.3静力水准观测的技术要求应符合表4.3.3的规定。
4.4三角高程测量
4.4.1基于全站仪的三角高程测量可用于三等、四等沉降观测。三角高程测量应采用中间设站观测方式,所用全站仪的标称精度应符合表4.4.1的规定,并宜采用高低棱镜组及配件。
表4.4.1三角高程测量所用全站仪标称精度要求
注:1ppm表示每千米1mm,2ppm表示每千米2mm,下同。4.4.2三角高程测量,应符合下列规定:1应在后视点、前视点上设置棱镜,在其中间设置全站仪。观测视线长度不宜大于300m,最长不宜超过500m,视线垂直角不应超过20°。每站的前后视线长度之差,对三等观测不宜超过30m,四等观测不宜超过50m。2视线高度及离开障碍物的间距宜大于1.3m。3当采用单棱镜观测时,每站应变动1次仪器高进行2次独立测量。当2次独立测量所计算高差的较差符合表4.4.2的规定时,取其算术平均值作为最终高差值。
注:D为两点间距离,以km为单位。4当采用高低棱镜组观测时,每站应分别以高、低棱镜中心为照准目标各进行1次距离和垂直角观测;观测宜采用全站仪自动照准和跟踪测量功能按自动化测量模式进行;当分别以高、低棱镜中心所测成果计算高差的较差符合表4.4.2的规定时,取其算术平均值作为最终高差值。4.4.3三角高程测量中的距离和垂直角观测,应符合下列规定:1每次距离观测时,前后视应各测2个测回。每测回应照准目标1次、读数4次。距离观测应符合表4.4.3-1的规定。
2每次垂直角观测时,应采用中丝双照准法观测,观测测回数及限差应符合表4.4.3-2的规定。
3观测宜在日出后2h至日落前2h的期间内目标成像清晰稳定时进行,阴天和多云天气可全天观测。4.4.4三角高程测量单次观测的高差应按下式计算:
式中:h12——后视点与前视点之间的高差(m);D1、D2——后视、前视水平距离(m);α1、α2——后视、前视垂直角;R——地球平均曲率半径(m);K1、K2——后视、前视大气垂直折光系数;v1、v2——后视、前视棱镜高(m)。
4.5全站仪测量
4.5.1全站仪边角测量法可用于位移基准点网观测及基准点与工作基点间的联测;全站仪小角法、极坐标法、前方交会法和自由设站法可用于监测点的位移观测;全站仪自动监测系统可用于日照、风振变形测量,以及监测点数量多、作业环境差、人员出入不便的建筑变形测量项目。4.5.2位移观测所用全站仪的标称精度应符合表4.5.2的规定。
4.5.3当采用全站仪边角测量法进行位移基准点网观测及基准点与工作基点间联测时,应符合下列规定:1基准点及工作基点应组成多边形网,网的边长宜符合表4.5.3的规定。
表4.5.3基准点及工作基点网边长要求
2应在各基准点、工作基点上设站观测,观测应边角同测。3视线高度及离开障碍物的间距宜大于1.3m。4.5.4全站仪水平角观测应符合下列规定:1水平角观测应采用方向观测法,测回数应符合表4.5.4-1的规定,观测限差应符合表4.5.4-2的规定。
表4.5.4-1水平角观测测回数
3监测点偏离视准线的角度不应超过30′。4每期观测时,利用全站仪观测各监测点的小角值,观测不应少于1测回。5监测点偏离视准线的垂直距离d(图4.5.6)应按下式计算:
式中:α——偏角(″);D——监测点至测站点之间的距离(mm);ρ——常数,其值为206265″。
4.5.7当采用全站仪极坐标法进行位移观测时,应符合下列规定:1测站点与监测点之间的距离宜符合表4.5.7-1的规定。
2边长和角度观测测回数应符合表4.5.7-2的规定。
4.6卫星导航定位测量
4.6.1卫星导航定位测量方法可用于二等、三等和四等位移观测。对二等观测,应采用静态测量模式;对三等、四等观测,可采用静态测量模式或动态测量模式。对日照、风振等变形测量,应采用动态测量模式。4.6.2卫星导航定位测量设备的选用应符合表4.6.2的规定。
4.6.3卫星导航定位测量接收设备的检定、检验应符合现行行业标准《卫星定位城市测量技术规范》CJJ/T73的规定,并应符合下列要求:1新购置的接收设备应进行全面检验后方可使用,检验内容应包括一般检验、常规检验、通电检验和实测检验。2每期变形测量作业前,应对所用接收设备进行实测检验。3当接收机或天线受到强烈撞击后,或更新接收机部件及更新天线与接收机的匹配关系后,应按新购置设备做全面检验。4.6.4采用卫星导航定位测量进行变形测量作业,其点位选择应符合下列规定:1视场内障碍物的高度角不宜超过15°。2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、大型建筑以及热源等。3通视条件好,应便于采用全站仪等手段进行后续测量作业。4.6.5卫星导航定位测量静态测量作业应符合下列规定:1静态测量作业的基本技术要求应符合表4.6.5的规定。
4.7激光测量
4.7.1激光测量可分为激光准直测量、激光垂准测量和激光扫描测量。激光准直测量可用于测定建筑水平位移;激光垂准测量可用于测定建筑倾斜;激光扫描测量可用于测定建筑沉降及水平位移。4.7.2当采用激光准直测量方法测定建筑水平位移时,应符合下列规定:1对一等或二等位移观测,可采用1″级经纬仪配置高稳定性氦氖激光器或半导体激光器构成激光经纬仪,并采用高精度光电探测器获取读数;对三等或四等位移观测,可采用2″级经纬仪配置氦氖激光器或半导体激光器构成激光经纬仪,并采用光电探测器或有机玻璃格网板获取读数。2激光经纬仪在使用前必须进行检校,仪器射出的激光束轴线、发射系统轴线和望远镜照准轴应三者重合,观测目标与最小激光斑应重合。3应在视准线一端安置激光经纬仪,瞄准安置在另一端的固定觇牌进行定向,待监测点上的探测器或格网板移至视准线上时读数。每个监测点应按表4.7.2规定的测回数进行往测与返测。
表4.7.2激光经纬仪观测测回数
4监测点与设站点之间的距离不应超过激光器的有效测程。监测点偏离激光视准线的距离不应超过探测器或格网板的可读数范围。4.7.3当采用激光垂准测量方法测定建筑水平位移或倾斜时,应符合下列规定:1待测处与底部之间应竖向通视。2应在待测处安置激光接收靶,在其垂线下方地面上安置激光垂准仪。3所用激光垂准仪的标称精度及作业范围应符合表4.7.3的规定。
表4.7.3激光垂准仪的标称精度及作业范围
4作业中,激光垂准仪应置平、对中。应在0°、90°、180°和270°四个位置分别捕捉四个激光点,并应取该四个激光点的几何中心位置作为观测结果。4.7.4采用激光扫描测量方法可进行四等沉降观测和三等、四等位移观测。所用激光扫描仪的性能及观测要求应符合表4.7.4的规定。
4.8近景摄影测量
表4.8.4像控点和检查点点位测定精度要求
5基准点布设与测量5.1一般规定
5.2沉降基准点布设与测量
5.3位移基准点布设与测量
5.4基准点稳定性分析
5.4.1首期基准点测量及每期复测后,应进行数据处理,获得各期基准点的平面坐标和高程。对两期及以上的变形测量,应根据测量结果对基准点的稳定性进行检验分析。5.4.2沉降基准点稳定性检验分析应符合下列规定:1基准点网复测后,对所有基准点应分别按两两组合,计算本期平差后的高差数据与上期平差后高差数据之间的差值。2当计算的所有高差差值均不大于按下列公式计算的限差时。认为所有基准点稳定:
式中:δ——高差差值限差(mm);μ——对应精度等级的测站高差中误差(mm)(按本规范表3.2.2取值);n——两个基准点之间的观测测站数。3当有差值超过限差时,应通过分析判断找出不稳定的点。5.4.3位移基准点的稳定性检验分析应符合下列规定:1当水平位移观测、基坑监测、边坡监测中设置了不少于3个位移基准点时,可按照本规范第5.4.2条通过比较平差后基准点的坐标差值对基准点的稳定性进行分析判断。2对大范围的建筑水平位移监测或大型边坡监测等项目,当设置的基准点数多于4个,采用本条第1款方法难以分析判断找出不稳定点时,宜通过统计检验的方法进行稳定性分析,找出变动显著的基准点。3对风振变形观测、日照变形观测或结构健康监测,当基于不同基准点测定的监测点数据存在明显的系统性偏差时,应分析判断并排除不稳定的基准点。5.4.4对不稳定基准点的处理,应符合下列规定:1应进行现场勘察分析,若确认其不宜继续作为基准点,应予以舍弃,并应及时补充布设新基准点。2应检查分析与不稳定基准点有关的各期变形测量成果,并应在剔除不稳定基准点的影响后,重新进行数据处理。3处理结果应及时与项目委托方进行沟通,并应在变形测量技术报告中说明。
6场地、地基及周边环境变形观测6.1场地沉降观测
6.2地基土分层沉降观测
6.3斜坡位移监测
6.3.1对存在不良地质作用的建筑边坡,或存在对建筑的安全和稳定有影响的自然斜坡和人工边坡,应进行斜坡位移监测。6.3.2斜坡位移监测的内容,应根据斜坡滑移的危害程度或防治工程等级确定。作业时,可根据工程的不同阶段按表6.3.2的规定进行选择。
6.4基坑及其支护结构变形观测
6.5周边环境变形观测
6.5.1当某建筑的施工或运营对其周边的其他建筑、道路、管线、地面等造成影响,导致周边环境可能发生变化时,应对周边环境进行变形观测。6.5.2周边环境的变形测量,应根据具体变形对象和变形类型,分别采用本规范第6章和第7章的相应方法进行。6.5.3周边环境的监测应根据需要延续至变形趋于稳定状态后结束。
7基础及上部结构变形观测7.1沉降观测
7.2水平位移观测
7.2.1建筑水平位移按坐标系统可分为横向水平位移、纵向水平位移及特定方向的水平位移。横向水平位移和纵向水平位移可通过监测点的坐标测量获得。特定方向的水平位移可直接测定。7.2.2水平位移的基准点应选择在建筑变形以外的区域。水平位移监测点应选在建筑的墙角、柱基及一些重要位置,标志可采用墙上标志,具体型式及其埋设应根据现场条件和观测要求确定。7.2.3水平位移观测应根据现场作业条件,采用全站仪测量、卫星导航定位测量、激光测量或近景摄影测量等方法进行。水平位移观测的精度等级应符合本规范第3.2节的规定。7.2.4水平位移观测的周期,应符合下列规定:1施工期间,可在建筑每加高2层~3层观测1次;主体结构封顶后,可每1月~2月观测1次。2使用期间,可在第一年观测3次~4次,第二年观测2次~3次,第三年后每年观测1次,直至稳定为止。3若在观测期间发现异常或特殊情况,应提高观测频率。7.2.5水平位移观测应提交下列成果资料:1监测点布置图。2观测成果表。3水平位移图。
7.3倾斜观测
7.4裂缝观测
7.5挠度观测
7.5.1当建筑基础、桥梁、大跨度构件、建筑上部结构、墙、柱等发生挠度变形或有要求时,应进行挠度观测。7.5.2挠度观测的周期应根据荷载情况并结合设计和施工要求确定。观测的精度等级可采用二等或三等。7.5.3竖向的挠度观测应符合下列规定:1建筑基础挠度观测可与沉降观测同时进行。监测点应沿基础的轴线或边线布设,每一轴线或边线上不得少于3点。2桥梁、大跨度构件等线形建筑的挠度观测,监测点应沿其表面左右两侧布设。3监测点的标志设置和观测方法应符合本规范第7.1节的规定。4竖向的挠度值f1(图7.5.3)应按下列公式计算:
式中:sA、sB、sE——A、B、E点的沉降量(mm),其中E点位于A、B两点之间;LAE、LEB——A、E之间及E、B之间的距离(m)。
7.5.4横向的挠度观测应符合下列规定:1对建筑上部结构挠度观测,监测点应按建筑结构类型沿同一竖直方向在不同高度上布设,点的标志设置和观测方法可按本规范第7.3节的规定执行。2对墙、柱等挠度观测,可采用本条第1款相同的方法;当具备作业条件时,亦可采用挠度计、位移传感器等直接测定其挠度值。3横向的挠度值f2(图7.5.4)应按下列公式计算:
式中:dA、dB、dE——A、B、E点的位移分量(mm),其中E点位于A、B两点之间;LAE、LEB——A、E之间及E、B之间的距离(m)。
7.5.5挠度观测应提交下列成果资料:1监测点布置图。2观测成果表。3挠度曲线。
7.6收敛变形观测
7.6.1对矿山法施工的隧道围岩和衬砌结构、盾构法施工的隧道拼装环管片、其他地下坑道或结构等,应进行收敛变形观测。7.6.2收敛变形观测采用的方法应符合下列规定:1当需要测量特定位置的净空对向相对变形时,应采用固定测线法。2当需要测量净空断面的综合变形时,可采用全断面扫描法。3当需要测量连续范围的净空收敛变形时,可采用激光扫描法。7.6.3收敛变形观测应以测线长度测量中误差作为精度衡量指标。对一等和二等精度观测,应采用固定测线法;对三等和四等精度观测,可采用固定测线法、全断面扫描法或激光扫描法。7.6.4当采用收敛尺进行固定测线的收敛变形观测时,应符合下列规定:1固定测线两端的监测点应安装牢固,监测点的测头应与收敛尺的挂钩匹配。安装后应进行监测点与收敛尺接触点的符合性检查,符合性检查应独立观测3次,观测较差不应大于测线长度中误差的2倍。2各等级固定测线的长度宜符合表7.6.4的规定。
表7.6.4固定测线收敛变形观测的最大测线长度
3收敛尺观测时应施加标定时的拉力,收敛尺尺面应平直,不得扭曲。每条固定测线应独立观测3次,较差不应大于测线长度中误差的2倍,取算术平均值作为观测值。4收敛变形观测成果应进行尺长改正和温度改正。一等和二等观测的温度测量最小读数为0.2℃,三等和四等观测时温度测量最小读数为1℃,并应按下式进行温度改正:
式中:δL——温度变化改正数(mm);k——收敛尺的温度线膨胀系数;L——固定测线的长度读数(m);δT——温度变化量(℃)。7.6.5当采用全站仪对边测量法进行固定测线的收敛变形观测时,应符合下列规定:1固定测线两端宜布设棱镜或反射片等观测标志。二等及以下固定测线采用免棱镜观测时,可布设简易定位标志。2一等观测的全站仪标称精度不应低于1″和(1mm+1ppm);二等及以下观测,当采用基于无合作目标激光测距功能的全站仪观测时,标称精度不应低于2″和(2mm+2ppm)。观测前应测定无合作目标测距加常数,并应对观测边长进行加常数改正。3对边测量时,应依次照准固定测线的两个端点,通过分别测定其三维坐标,计算固定测线的长度。观测技术要求应符合表7.6.5的规定。
表7.6.5全站仪固定测线的收敛变形观测技术要求
7.7日照变形观测
7.8风振观测
7.9结构健康监测
7.9.1结构健康监测应采用自动化健康监测系统采集结构及现场环境信息,并应通过分析结构的各种特征对结构健康状况进行评价。对重要结构,宜同时采用常规监测手段。7.9.2结构健康监测应根据建筑结构的特点及监测要求、现场条件等选择监测内容及传感器,并应符合下列规定:1监测内容宜符合表7.9.2的规定。
8成果整理与分析8.1一般规定
8.2数据整理
8.2.1每期变形观测结束后,应依据测量误差理论和统计检验原理对获得的观测数据及时进行平差计算处理,并计算各种变形量。8.2.2建筑变形观测数据的平差计算,应符合下列规定:1应利用稳定的基准点作为起算点。2应采用严密的平差方法和可靠的软件系统。3应确保平差计算所用观测数据、起算数据准确无误。4应剔除含有粗差的观测数据。5对特等和一等变形测量,应对可能含有系统误差的观测值进行系统误差改正。8.2.3对各类建筑变形监测点网和变形测量成果,平差计算的单位权中误差及变形参数的精度应符合本规范第3章相应等级变形测量的精度要求。8.2.4建筑变形测量平差计算分析中的数据取位应符合表8.2.4的规定。
8.3监测点变形分析
8.3.1对二等和三等及部分一等变形测量,相邻两期监测点的变形分析可通过比较监测点相邻两期的变形量与测量极限误差来进行。当变形量小于测量极限误差时,可认为该监测点在这两期之间没有变形或变形不显著。8.3.2对特等及有特殊要求的一等变形测量,当监测点两期间的变形量符合公式(8.3.2)时,可认为该监测点在这两期之间没有变形或变形不显著:
式中:△——两期间的变形量;μ——单位权中误差,可取两期平差单位权中误差的算术平均值;Q——监测点变形量的协因数。8.3.3对多期变形观测成果,应综合分析多期的累积变形特征。当监测点相邻两期间变形量小、但多期间变形量呈现出明显变化趋势时,应认为其有变形。
8.4建模和预报
9质量检验9.1一般规定
9.2质量检查
9.2.1变形测量成果质量的两级检查均应采用内业全数检查、外业针对性检查的方式进行。检查过程应填写记录,记录样式宜符合本规范附录B的规定。9.2.2对首期变形测量成果,应检查下列主要内容:1基准点、监测点的布设位置图。2标石、标志的构造及埋设照片。3仪器设备的检定和检验资料。4外业观测记录和内业计算资料。5变形测量成果图表。6与项目有关的其他资料。9.2.3对其他各期变形测量成果,应检查下列主要内容:1仪器设备的检定和检验资料。2外业观测记录和内业计算资料。3基准点检测分析资料。4变形测量成果图表。5与项目有关的其他资料。9.2.4对变形测量综合成果,应在质量检查后编写质量检查报告。质量检查报告应包括检查工作概况、项目成果概况、检查依据、检查内容及方法、主要质量问题及处理情况、质量统计及质量等级等内容。9.2.5当质量检查中发现不符合项时,应立即提出处理意见,返回作业部门进行纠正。纠正后的成果应重新进行质量检查,直至符合要求。
9.3质量验收
9.3.1当变形测量成果需要进行质量验收时,可采用抽样核查方式,并应符合下列规定:1应对各类变形观测成果分别进行质量验收。2首期观测成果应为必查样本。3对其他各期成果,应随机抽取不少于期数的10%作为样本,且至少为1期。4对抽取的样本,应进行内业全数核查、外业针对性核查。9.3.2变形测量成果质量验收时应核查下列主要内容:1技术设计或施测方案。2技术报告。3质量检查记录或报告。4与项目有关的其他资料。9.3.3变形测量成果质量验收宜形成质量验收报告并评定质量等级。质量验收报告应包括验收工作概况、项目成果概况、验收依据、抽样情况、核查内容及方法、主要质量问题及处理情况、质量统计及质量等级等内容。
附录A变形观测成果表
A.0.1建筑沉降观测成果表宜符合表A.0.1的规定。
A.0.2建筑位移观测成果表寅符合表A.0.2的规定。
附录B质量检查记录表
B.0.1建筑变形测量成果质量检查记录表宜符合表B.0.1的规定。
本规范用词说明
1为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:1)表示很严格,非这样做不可的:正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先这样做的:正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。2条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
1《建筑地基基础设计规范》GB500072《工程摄影测量规范》GB501673《建筑基坑工程监测技术规范》GB504974《卫星定位城市测量技术规范》CJJ/T73
JGJ8-2016条文说明修订说明
2术语和符号
2.1术语
2.1.10该术语引自国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011。2.1.11该术语根据国家标准《工程测量基本术语标准》GB/T50228-2011修改而成。2.1.20结构健康监测(structuralhealthmonitoring,简称SHM)在大型桥梁等工程中应用已久,并开始成为一些桥梁工程的基本子系统。目前,国内外超高层建筑工程中也已开展结构健康监测。关于SHM的方法及要求等见本规范第7.9节。
2.2.1~2.2.5给出了本规范正文中出现的主要符号的意义。
3.2.1中误差是最常用的衡量测量精度的指标,可由观测数据按相应的公式来计算,也称均方根差。极限误差指的是在一定观测条件下测量误差的绝对值不应超过的最大值。3.2.2在本规范1997版和2007版中,精度等级一直采用“级”来表述,分为特级、一级、二级和三级4个级别。现行其他测量规范(如《工程测量规范》GB50026、《城市测量规范》CJJ/T8等)中的精度等级多采用“等”和“级”的组合,精度较高的用“等”,精度较低的用“级”。本次修订中,根据一些测量单位和建设单位的建议,综合多方面因素,将精度等级改用“等”来表述,并在原4级的基础上进行了扩充。修订后变形测量精度等级的对应关系为:现特等、一等、二等、三等的精度即分别为原规范的特级、一级、二级、三级精度;新增加的四等精度为在三等精度的基础上放宽1倍。这样处理一方面是为了保持本规范修订前后精度指标的延续性;另一方面也将精度要求相对低一些的变形测量业务纳入统一的精度等级体系中。本条适用范围中的建筑地基基础设计等级按国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011表3.0.1的规定执行。为方便使用,这里将其简要列出(表1)。
本规范表3.2.2中各等级沉降观测的精度指标按下述方法确定。以国家水准测量规范规定的各等水准测量每千米往返测高差中数的偶然中误差M△及相应最长视线长度S为基础,由公式(1)计算单程观测测站高差中误差m0,经取舍后可得沉降测量基本精度指标(表2)。而特等精度则是根据有关统计数据,并考虑其与一等精度之间的数值比例关系而确定。
注:1本表数值为建筑物地基实际最终变形允许值;2有括号者仅适用于中压缩性土;3l为相邻柱基的中心距离(mm),Hg为自室外地面起算的建筑物高度(m);4倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值;5局部倾斜指砌体承重结构沿纵向6m~10m内基础两点的沉降差与其距离的比值。
4.3.1静力水准测量目前有连通管式静力水准和压力式静力水准两种装置,其原理图如图1所示。
度应统一,较大的差异直接影响其量程。应保证管路内液体的流动性,环境温度可能达到冰点的安装现场,填充液应采用防冻液。静力水准测量误差源主要有液面高度(受外界环境影响)、液压读取元件等两方面。液面高度受外界环境影响又分为:1)非均匀温度场下管路内液体不均匀膨胀,导致液面高度变化;2)不同气压、风力导致局部液面压力异常,导致液面高度变化;3)液面受外界强迫振动影响,如地铁隧道中安装的静力水准系统受列车运行的振动影响。4.3.5对连通管式静力水准系统,同一测段内静力水准测量的沉降观测值按下式计算:
4.3.6静力水准测量系统在长期运营期间,难免发生液体蒸发引起的液面下降、个别传感器损坏、局部管路渗漏等情况,应定期对其进行维护。发生意外情况时为保证数据能顺延,静力水准测量系统应与水准测量进行互校。
采用RieglLMS-VZ400扫描仪,分上午和下午进行了两次实验。实验时,室外温度27℃~32℃,晴,微风,使用遮阳伞避免阳光直射仪器。第一次实验在上午,同一测站扫描测量10测回,从40个标靶抽取4个分布均匀的标靶作为参考点,利用参考点将每个测回的标靶坐标从仪器坐标系转换到全局坐标系,分别求取2、3、4、5、6、7、8、9、10个测回转换后的标靶坐标均值,以10测回的均值为真值进行比较,得出统计曲线;接着再从40个标靶中抽取另一组4个标靶作为参考点,进行上述计算,绘制统计曲线(图8,图中较差单位为mm)。
下午的第二次实验变换了站点位置,进行了相同的扫描实验,得出以下统计曲线(图9)。根据以上实验,4个~5个测回的均值较差会有一次显著减小,7个~9个测回均值较差接近于0,因此本规范表4.7.4规定四等沉降观测和三等位移观测应不少于7测回,四等位移观测应不少于4测回。4.7.5激光扫描测量需要设置标靶。标靶是用专门材质制作的具有特殊形状的标志,其在点云中能够很好地被识别和量测。激光扫描测量中将作为激光扫描数据坐标转换的基准且布设在变形区域以外的标靶点称为参考点。现行激光扫描仪一般只提供粗略整平功能,只有水准气泡而没有自动补偿装置,或者提供的自动补偿装置精度不高,无法精确整平,因此激光扫描点云由仪器坐标系向工程坐标系转换,一般采用至少3个已知两坐标系中坐标的参考点标靶建立转换关系。标靶在工程坐标系中的坐标由全站仪测量,其测量精度对监测点的精度有直接影响,所以本规范规定参考点观测技术指标不低于工作基点测定要求。激光扫描所用的标靶由高反射率材料制成,长期被雨淋、阳光照射,会造成标靶材质反射率降低且变得不均匀,会使得激光扫描识别标靶的精度变低,甚至不能识别,因此本规范要求对需
长期使用的标靶采取一定保护措施。点云拼接是把不同站点获取的三维激光扫描点云数据通过测站之间的公共标靶两两配准到一起的过程。根据点云拼接原理,点云拼接精度受同名点提取精度、坐标转换精度的影响。大量文献报道,激光扫描测量采用一次点云拼接会使得点位测量中误差达到厘米级,因此建筑变形测量中应直接采用参考点进行单测站
的坐标转换,而不应采用公共标靶进行测站间点云拼接。4.7.6关于扫描标靶入射角度和精度之间的关系问题,采用激光扫描仪LeicaHDS3000进行了实验(见同济大学2009年博士论文《地面三维激光扫描数据处理技术及作业方法的研究》),绘制出标靶的激光束入射角度、测量距离与靶心反射强度的关系图(图10)。根据该图分析,当入射角小于60°,可以较好地提取靶
心坐标。此外,中国科学院地理科学与资源研究所分别采用Lei-caHDS3000和LeicaHDS4500进行实验(见《激光杂志》2008年第1期“地面三维激光扫描标靶研究”一文),得出的结论是:激光扫描获取高精度成果要使用标靶作为拼接的连接点和坐标转换时的控制点,扫描过程中标靶的自动提取与扫描时标靶的倾角和扫描的距离有关;应尽量使用与扫描仪型号配套的标靶;在扫描倾角50°内使用配套的标靶可以获得良好的精度。根据以上实验,本规范规定扫描入射角度不大于50°。
5.2.5在沉降基准点测量中采用三角高程测量方法,主要是考虑到一些情况下可能难以进行高效率的水准测量作业。为减少垂线偏差和折光影响,对三角高程测量观测视线的行径要高度重视,尽可能使两个端点周围的地形相互对称,并缩短视线距离、提高视线高度,使视线通过类似的地貌和植被。
5.3.5位移基准点的测量方法较多,各种方法的适用场合也不尽一致。本规范第4章对其中主要方法的作业技术要求作了规定。对具体变形测量项目,需要根据现场作业条件、基准点网结构和所用仪器设备性能特点等作必要的精度估算,选择恰当的作业方法,以满足所需的精度要求。
表5沉桩影响距离(m)
注:L为桩基长度(m)。
1相邻地基沉降的距离-沉降曲线见图22。2场地地面等沉降曲线见图23。
6.4.1基坑指的是地面向下开挖形成的地下空间。基坑变形观测是建筑变形测量的重要工作。基坑的观测内容比较多,涉及范围较广,既有基坑本身的,也有周边环境(如建筑物、管线和地表等)的,还有自然环境(雨水、洪水、气温、水位等)的。根据《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009的规定,基坑的监测内容选择如下(表7)。
达孔底设计平面以下0.2m~0.3m。孔口与孔底中心偏差不宜大于3/1000,并应将孔底清除干净;应将回弹标套在保护管下端顺孔口放入孔底(图29a);不得有孔壁土或地面杂物掉入,应保证观测时辅助杆与标头严密接触(图29b)。3)观测时,应先将保护管提起约0.1m,在地面临时固定,然后将辅助杆立于回弹标头即行观测。测毕,应将辅助杆与保护管拔出地面,先用白灰回填厚0.5m,再填素土至填满全孔(图29c)。2钻杆送入式标志(图30)应采用下列要求埋设:1)标志的直径应与钻杆外径相适应。标头可加工成直径20mm的半球体;连接圆盘用直径100mm钢板制成;标身由断面角钢制成;标头、连接钻杆反丝扣、连接圆盘和标身等四部分应焊接成整体。2)钻孔要求应与埋设辅助杆压入式标志的要求相同。3)当用磁锤观测时,孔内应下套管至基坑设计标高以下。观测前,应先提出钻杆卸下钻头,换上标志打入土中,使标头进至低于坑底面0.2m~0.3m,防止开挖基坑时被铲坏。然后,拧动钻杆使与标志自然脱开,提出钻杆后即可进行观测。4)当用电磁探头观测时,在上述埋标过程中可免除下套管工序,直接将电磁探头放入钻杆内进行观测。
3直埋式标志可用于深度不大于10m的浅基坑配合探井成孔使用。标志可用直径20mm~24mm、长0.4m的圆钢或螺纹钢制成,其一端应加工成半球状,另一端应锻尖。探井口直径不应大于1m,挖深应至基坑底部设计标高以下0.1m处,标志可直接打入至其顶部低于坑底设计标高30mm~50mm为止。4采用电磁式沉降仪观测时,亦可采用以上方法埋设电磁环标志。电磁环标志的埋设可参照安装使用说明书。6.4.10地基回弹观测不应少于3次是进行地基回弹观测数据分析的最低要求,有条件的时候尽量在基坑开挖阶段,根据基坑分层支护,分层开挖的原则,每层进行基坑回弹观测。以取得较为详尽的回弹资料,供建筑结构设计人员使用。同时,也能避免由于个别监测点破坏,基坑回弹数据几乎不能使用的情况发生。基坑开挖前的回弹观测结束后,为了防止点位被破坏和便于寻找点位,应在观测孔底充填厚度约为1m左右的白灰。基坑开挖后的回弹观测应在每个监测点挖出后即时进行观测,是为保证基坑回弹标志挖出后能够即时测量到该点的基坑回弹数值,而不会因为基坑其他地方的开挖破坏基坑回弹标志。6.4.11回弹监测点位布置图及回弹纵、横断面图示例(图31)。
6.5.1建筑周边环境指的是建筑周围可能受其施工或运营影响的其他建筑、道路、管线、地面等。周边环境是相对于待测建筑而言的。该建筑的施工或运营,将对其周边的其他建筑、道路、管线和地面等产生影响,导致他们发生变形,因而需要对周边环境进行必要的变形测量。6.5.2建筑周边环境变形测量的基本方法与建筑本身的变形测量方法基本一致。具体应视变形对象和变形类型,按本规范第6章、第7章的相应规定执行。
7.1.1沉降观测是最常见的建筑变形测量内容。沉降观测一般贯穿于建筑的整个施工阶段并延续至运营使用阶段。沉降观测数据的积累,对一个地区建筑基础的设计具有重要的作用。7.1.2沉降监测点位布设对获取和分析建筑的沉降特征有重要影响。对具体的建筑变形测量项目,布设监测点时,要与基础设计、结构设计及岩土工程勘察等专业人员进行必要的沟通。7.1.3沉降监测点标志可采用墙或柱标志、基础标志或隐蔽式标志等形式。标志埋设前。要与建设、监理、设计、施工单位进行沟通,了解建筑外墙装饰方式和使用的材料,并提前考虑建筑外墙装饰后要能够继续观测,使沉降观测资料的连续性不被破坏。图32~图34为几种常用的沉降监测点标志及其埋设示意图,作业中可以选用。
2等沉降曲线见图36。
7.2.5水平位移图示例见图37。
7.3.1倾斜包括基础倾斜和上部结构倾斜。基础倾斜可利用沉降观测成果计算,具体规定见本规范第7.1节。本节主要规定上部结构倾斜观测的技术要求。上部结构倾斜观测可通过测定相互垂直的两个方向上的倾斜分量来获得倾斜值、倾斜方向和倾斜速率。倾斜观测可以测定整体倾斜或局部倾斜,前者测的是顶部监测点相对于底部对应点间的倾斜,后者测的是局部范围内上部监测点相对于下部监测点间的倾斜。建筑运营过程中,有可能导致建筑发生倾斜的情形包括:建筑基础外围荷载发生重大变化,如大量堆土;建筑自身基础发生较大变化,如基础浸水;遭遇强大外力冲撞致使建筑承重结构发生改变或破坏;遭遇自然灾害,如发生地震、滑坡、洪水或泥石流等。7.3.8建筑施工过程中及竣工验收前,经常要进行垂直度测量。垂直度测量的目的主要是检查工程施工的质量。垂直度测量的方法与倾斜观测方法基本一致,垂直度可由倾斜值和建筑的相对高度方便地计算出。
7.4.1、7.4.2裂缝观测主要针对已发生裂缝的建筑。观测时,要对裂缝进行统一编号,绘制位置分布图,并拍摄相应的照片。7.4.6传统的采用比例尺、小钢尺或游标卡尺观测裂缝方法简单。随着高层、超高层建筑的增加,传统方法已难以使用,因此可采用测缝计或传感器等进行自动观测。单片摄影就是采用数码相机对裂缝进行摄影,借助水平线、垂直线及某些已知构件长度等相对关系,对影像进行纠正,进而量取裂缝的长度和宽度。
7.5.1挠度指的是建筑的基础、构件或上部结构等在弯矩作用下因挠曲引起的变形,包括竖向挠度(对基础、桥梁、大跨度构件等)和横向挠度(对建筑上部结构、墙、柱等)。由于挠度发生的方向不同,测定方法有所不同。7.5.3桥梁的桥面挠度变化是反映桥面线形变化的重要指标。桥面挠度点沿桥面两侧路沿顶布设,根据桥跨长度选择在1/2、1/4、1/8等桥跨距处及跨端墩顶处设置监测点位。挠度曲线图以点位分布为横轴,挠度值为纵轴,将各挠度点的挠度值依次连接为平滑曲线。7.5.4测定横向的挠度时需要注意,不同高度上所测位移分量应为同一坐标方向上的值。实际作业中,可测定其在相互垂直的两个方向上的位移分量,分别计算相应的挠度。7.5.5挠度曲线示例见图38。
表9收敛测线正倒镜观测较差统计
根据表9,基于无合作目标测距技术的正倒镜较差在2mm以内的监测点数量占99%,正倒镜观测较差的限差取2mm是合理的。7.6.6手持测距仪通常用于房产测量、地形测量等场合,对其没有强制对中要求。手持测距仪用于收敛变形观测,需采取以下措施:1)使用标称精度不低于1.5mm的激光测距仪;2)测距仪尾部需设置锥形对中装置,观测时尾部对中装置与固定测线的一端标志对中、可见的激光点瞄准固定测线的另一端点,以保证历次测距轴线与固定测线重合;3)加上尾部对中标志后,对中标志顶部的对中点与测距中心的偏差应实测确定,并对测距仪显示的长度进行归算。7.6.7断面扫描收敛变形观测常用于盾构法隧道的收敛变形观测。收敛变形观测数据表明,各管片之间的典型收敛变形如图39所示,封顶块向下移动,隧道管片将绕着A点、B点、C点转动。在A点处.隧道接缝外部张开,B点处,隧道接缝内部张开,C点处,隧道接缝内部张开。由于管片刚度相对接口部位强度较大,同一管片的形态变形较小。
断面扫描收敛变形观测成果除应反映剖面的水平、竖向变形外,还能反映管片的旋转、相邻管片的错台等变形信息。以铅垂方向为展开起始方向、顺时针展开的变形曲线见图40。
7.6.9固定测线法收敛变形测量报表和变化曲线见图41。
7.9.1结构健康监测系统一般由传感器系统、数据采集与传输系统、数据处理与控制系统、数据库系统、安全评估系统等几部分组成。结构健康监测系统设计时要综合考虑监测对象结构形式、受力特点、关键部位、使用功能及所处的环境,充分考虑工程结构各阶段的健康监测需求,既要保证监测效果,又要经济可行。7.9.2各类结构健康监测内容选择可参考表10。
注:√——应测,○——选测。除几何形变类监测外,其他监测所用传感器的性能参数及技术要求主要包括量程、采样频率、线性度、灵敏度、分辨率、迟滞、重复性、漂移、供电方式、使用环境及寿命等方面。7.9.3传感器布置时需与结构设计方沟通。可充分利用结构的对称性,优化传感器的布设,以较少的传感器来反映结构的健康特征。7.9.4结构健康监测系统按监测频率一般划分为3级:一级为在线实时监测系统;二级为定期在线连续监测系统;三级为定期监测系统。实际工程中可根据需要进行选择。7.9.7监测报告分为监测预警报告、定期报告与总结报告。监测预警报告分短信报告和纸质报告。短信报告和纸质报告的内容包括监测点位置、点号、预警控制值、预警报告值等。定期报告与总结报告主要包括项目概况、监测目的、监测内容、技术标准及依据、现场巡查、监测成果数据处理分析、监测结论及建议、附件等。自动化监测系统的技术资料包括系统的用户手册及系统验收资料等。
8.2.1建筑变形测量数据的平差计算和分析处理是变形测量作业的一个重要环节,应该高度重视。8.2.2变形测量平差计算应利用稳定的基准点作为起算点。某期平差计算和分析中,如果发现有基准点变动,不得使用该点作为起算点。变形观测数据平差计算和处理的方法很多,目前已有许多成熟的平差计算软件系统。这些软件一般都具有粗差探测、系统误差补偿和精度评定等功能。平差计算中,需要特别注意的是要确保输入的原始观测数据和起算数据正确无误。
9.3.1抽样核查是指从成果中抽取一定数量的样本进行核查。考虑到首期成果的特殊性,本规范规定其为必查样本,其他各期抽取不少于期数的10%作为样本。例如,某项目沉降观测进行了16次、倾斜观测进行了6次,验收时沉降观测应抽取3次(含首期)的观测成果、倾斜观测应抽取2次(含首期)的观测成果作为核查样本。内业全数核查、外业针对性核查指的是对抽样成果首先应进行100%的内业核查,如内业核查中发现的问题需要实地查看判定,则应到现场对其进行针对性核查。
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