【正文】 間觀測(cè)，得到的數(shù)據(jù)后利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，可以在幾百公里甚至上千公里的距離上達(dá)到厘米級(jí)甚至毫米級(jí)的觀測(cè)精度。它在建立和維持全球和地區(qū)的地心坐標(biāo)框架、地震預(yù)報(bào)、精密形變測(cè)量、地球動(dòng)力學(xué)研究及精化大地水準(zhǔn)面等方面都發(fā)揮十分重要的作用。InSAR是根據(jù)時(shí)間測(cè)距的成像機(jī)理，充分利用了雷達(dá)回波信號(hào)所攜帶的相位信息，能全天候、全天時(shí)地獲取地面精確三維信息。目前，在InSAR基礎(chǔ)上擴(kuò)展的差分干涉技術(shù)和集成技術(shù)，對(duì)于研究地表變形、火山運(yùn)動(dòng)、冰川漂移、城市沉降、山體滑坡、大壩監(jiān)測(cè)等方面具有極大的優(yōu)勢(shì)。它是二十世紀(jì)九十年代中期出現(xiàn)的一項(xiàng)高新測(cè)量技術(shù)。它通過(guò)高速激光掃描測(cè)量的方法，大面積、高分辨率地快速獲取被測(cè)表面對(duì)象的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，并且定期或周期對(duì)監(jiān)測(cè)體的掃描數(shù)據(jù)對(duì)比分析，做出對(duì)檢測(cè)對(duì)象的正確評(píng)估，對(duì)變形監(jiān)測(cè)而言，這種技術(shù)具有重要的意義，它可以實(shí)時(shí)的對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，判斷位移及變形情況。 研究背景近20年來(lái)，我國(guó)興建了大量的工業(yè)與交通建筑物、城市高層建筑物和地下工程設(shè)施、安裝了許多大型精密機(jī)械和科學(xué)的實(shí)驗(yàn)設(shè)施等。事故的產(chǎn)生有很多原因，比如說(shuō)，建筑物變形的影響。當(dāng)這種變形在一定的允許范圍之內(nèi)時(shí)，應(yīng)認(rèn)為是正常的現(xiàn)象，但是如果當(dāng)變形值超過(guò)了允許的限度時(shí)，就會(huì)影響建筑物的正常運(yùn)營(yíng)與使用，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)＜敖ㄖ锏陌踩斐山ㄖ锏目逅葒?yán)重安全事故。故而，在工程建筑物的施工和運(yùn)營(yíng)期間，必須對(duì)其進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，以判斷建筑物的安全性。在發(fā)現(xiàn)不正常的變形現(xiàn)象時(shí)，及時(shí)的分析就建筑物變化趨勢(shì)和原因，判斷建筑物的變形情況，采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)防止事故發(fā)生，并改善建筑物運(yùn)營(yíng)方式，以保證安全。工程建構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)、施工、管理和研究工作需要參考資料和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，而在施工及運(yùn)營(yíng)期間的變形觀測(cè)可以對(duì)不同基礎(chǔ)與工程結(jié)構(gòu)的建筑物規(guī)定合理的允許的變形值。建筑物的沉降觀測(cè)是安全運(yùn)營(yíng)必不可少的監(jiān)測(cè)手段，它提供了建筑物的施工運(yùn)營(yíng)期間動(dòng)態(tài)變化和工作情況，這對(duì)分析建筑物變形原因和及時(shí)采取必要的措施，防止事故發(fā)生，改善運(yùn)行管理方式，保證建筑物安全是十分重要的。我國(guó)于1998年由建設(shè)部頒布了建筑物變形測(cè)量規(guī)程，這充分表明了變形監(jiān)測(cè)的重要性以及我國(guó)對(duì)變形觀測(cè)技術(shù)的重視。變形監(jiān)測(cè)對(duì)掌握變形體的實(shí)際性狀，為判斷其安全提供必要的信息。它不僅使滑坡區(qū)1371人在滑坡前夕安全撤離，并且使下游的客輪及時(shí)避險(xiǎn)，為國(guó)家減少直接經(jīng)濟(jì)損失8700萬(wàn)。 本文主要研究的內(nèi)容本文首先論述的是變形監(jiān)測(cè)的基本概念、監(jiān)測(cè)內(nèi)容及方法、以及具體的精度要求及規(guī)范；著重研究高層建筑物的變形觀測(cè)方案設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理；最后依據(jù)數(shù)據(jù)處理結(jié)果作為高層建筑物變形回歸分析的重要依據(jù)，從而預(yù)測(cè)建筑物變形的發(fā)展趨勢(shì)，避免因變形原因造成建筑物主體結(jié)構(gòu)的破壞或產(chǎn)生影響結(jié)構(gòu)使用功能的變形，也為以后的勘察設(shè)計(jì)提供可靠的資料及相應(yīng)的變形數(shù)據(jù)。 本次方案設(shè)計(jì)內(nèi)容（1）沉降監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)的布設(shè)、測(cè)量及成果處理形成穩(wěn)固可靠的沉降觀測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)（2）按設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求，布設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，埋設(shè)觀測(cè)原器件（3）沉降觀測(cè)點(diǎn)的沉降觀測(cè)（4）觀測(cè)資料的匯總，審核，成果的處理（5）對(duì)觀測(cè)成果進(jìn)行回歸分析，預(yù)測(cè)建筑物的沉降情況第二章 變形觀測(cè)概述 變形產(chǎn)生的原因各種工程建筑物都要求堅(jiān)固穩(wěn)定，使變形量達(dá)到最小，以延長(zhǎng)使用年限，但是不可避免的，任何建筑物都或多或少的產(chǎn)生變性。其沉降的具體原因有下列幾種因素 自然條件及其變化建筑物地基工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、巖土的物理力學(xué)性質(zhì)、大氣溫度和地下水位的變化等。另外，地震作為一種自然災(zāi)害，它的破壞是巨大的。例如，1966年3月邢臺(tái)地震后表明，有的地區(qū)地面升高7厘米，有的地方則下沉30厘米多。當(dāng)在不穩(wěn)定的地基上，修建大型的廠房、水塔或高層建筑物時(shí)，隨著荷載的增加，基礎(chǔ)的壓力會(huì)逐漸增加，土層會(huì)被壓縮，地基逐漸下沉，進(jìn)而引起建筑物的沉降變形。但地下開采引發(fā)的開采沉陷又反過(guò)來(lái)對(duì)地表造成破壞，伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，地下開采的規(guī)模也不斷擴(kuò)大,地表的沉降變形問(wèn)題也日趨嚴(yán)重。比如20世紀(jì)50年代和60年代初上海地區(qū)地面沉降監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，地面沉降量每年約為幾厘米。此外，還有其它因素導(dǎo)致建筑物的變形，比如，由于勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營(yíng)管理工作不夠完善，或是由于建筑物本身的質(zhì)量問(wèn)題，附近工程建筑物的興建改變了地面原有的狀態(tài)，對(duì)于建筑物的地基施加了一定的外力，由于地下工程的開挖，使得其上部或周圍建筑物本身及其基礎(chǔ)的原有應(yīng)力狀態(tài)失去平衡，都會(huì)使建筑物產(chǎn)生變形。具體上，是周期性的對(duì)變形體上的監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，得到一組可靠的數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)而判斷變形體的變形情況。變形監(jiān)測(cè)的研究對(duì)象大到整個(gè)地球，比如地級(jí)移動(dòng)監(jiān)測(cè)、地球板塊運(yùn)動(dòng)的監(jiān)測(cè)，也可以小到一個(gè)工程建筑物或構(gòu)筑物，比如高層建筑物的沉陷觀測(cè)，滑坡體的滑動(dòng)監(jiān)測(cè)，基坑的變形監(jiān)測(cè)。建筑物的變形是指在建筑物施工和使用運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，建筑物會(huì)逐漸產(chǎn)生不同程度的變形，并使周圍地表及附屬物產(chǎn)生變化的現(xiàn)象，通常指建筑物（構(gòu)筑物）的沉降、位移、傾斜以及由以上原因可能產(chǎn)生的裂縫、擾曲、扭轉(zhuǎn)等情況。第三章 建筑物變形觀測(cè)方案設(shè)計(jì)建筑物變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容包括沉降觀測(cè)、水平位移觀測(cè)、傾斜觀測(cè)、裂縫和撓度觀測(cè)。沉降觀測(cè)工作通常自地基基礎(chǔ)施工完畢后或基礎(chǔ)墊底澆灌完成后開始，直到沉降穩(wěn)定變形量達(dá)到合理范圍，都要進(jìn)行定期的沉降監(jiān)測(cè)，以便得出地基和基礎(chǔ)在施工和運(yùn)營(yíng)期間最全面的質(zhì)量指標(biāo)，由所得到的觀測(cè)資料可以選擇加固地基和基礎(chǔ)的方法。 建筑物變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容 沉降觀測(cè)建筑物的沉降是地基、基礎(chǔ)、上層結(jié)構(gòu)及外界影響力共同作用的結(jié)果。這種變化一般是由于地基不穩(wěn)固、負(fù)載變化以及自重壓力所產(chǎn)生的，同時(shí)季節(jié)及氣溫的變化也會(huì)產(chǎn)生影響。具體方法為：在建筑物在施工運(yùn)營(yíng)期間，定期用精密水準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器，對(duì)埋設(shè)在建筑物地基及附近的觀測(cè)點(diǎn)測(cè)量其高程，比較不同周期的高程求得其沉降值。同時(shí)，也可用其它方法測(cè)定沉降值，比如：地面立體攝影測(cè)量的方法、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量的方法。水平位移觀測(cè)是測(cè)定建筑物上的觀測(cè)點(diǎn)的平面位置隨時(shí)間而產(chǎn)生變化量的工作。由于外力作用的不穩(wěn)定性，因此建筑物發(fā)生位移并不能夠確定，可能是任意方向的，也可能是某一特定的方向。而對(duì)于特定方向位移的測(cè)定常用基準(zhǔn)線法，由于建筑物的基線及其平行線可認(rèn)為是固定不變的，所以可以用測(cè)量?jī)x器定期測(cè)定建筑物相對(duì)于它的偏離值，以計(jì)算位移值。此外，水平位移的測(cè)量，也可采用邊角交會(huì)法、極坐標(biāo)法、三角測(cè)量法等。測(cè)定建筑物傾斜的方法有兩種：一種是直接測(cè)定建筑物的傾斜，懸吊垂球法是直接測(cè)定建筑物傾斜的方法中最簡(jiǎn)單的，通過(guò)測(cè)定建筑物相對(duì)垂球偏差值可直接測(cè)定傾斜量。而對(duì)于另一種，建筑物沉降是不均勻的，可以測(cè)定建筑物的相對(duì)沉陷來(lái)計(jì)算建筑物的傾斜量。由于受到建筑物差異沉降或其它因素的影響時(shí)，其墻、柱、梁、板等部位都有可能產(chǎn)生裂縫。通過(guò)裂縫觀測(cè)可以測(cè)定建筑物裂縫的位置、走向、長(zhǎng)度和寬度變化，來(lái)判斷裂縫是否危及建筑物的安全。而對(duì)于較大的裂縫，應(yīng)在其最寬處及裂縫末端至少布設(shè)一對(duì)觀測(cè)標(biāo)志。撓度觀測(cè)測(cè)定建筑物在受力后撓曲程度的工作稱為撓度觀測(cè)。高層建筑物通常采用的方法為前方交會(huì)法。對(duì)于目前比較先進(jìn)的電子傳感設(shè)備，由于電子設(shè)備的敏感度較高，可將觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于垂線的微小位移變換成電感輸出，經(jīng)放大后由電橋測(cè)定便可顯示各點(diǎn)的撓度值。 建筑物變形監(jiān)測(cè)類別與方法的選定類別監(jiān)測(cè)方法水平位移監(jiān)測(cè)三角形網(wǎng)、極坐標(biāo)法、交會(huì)法、GPS測(cè)量、正倒垂線法、視準(zhǔn)線法、引張線法、激光準(zhǔn)直法、精密測(cè)距、伸縮儀法、多點(diǎn)位移計(jì)、傾斜儀等垂直位移監(jiān)測(cè)水準(zhǔn)測(cè)量、液體靜力水準(zhǔn)測(cè)量、電磁波測(cè)距三角高程測(cè)量等三維位移監(jiān)測(cè)全站儀自動(dòng)跟蹤測(cè)量法、衛(wèi)星實(shí)時(shí)定位測(cè)量（RTK）、攝影測(cè)量法等主體傾斜經(jīng)緯儀投點(diǎn)法、差異沉降法、激光準(zhǔn)直法、垂線法、傾斜儀、電垂直梁等撓度觀測(cè)垂線法、差異沉降法、位移計(jì)、撓度計(jì)等監(jiān)測(cè)體裂縫精密測(cè)距、伸縮儀、測(cè)縫計(jì)、位移計(jì)、攝影測(cè)量等應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測(cè)應(yīng)力計(jì)、應(yīng)變計(jì) 變形監(jiān)測(cè)頻率的確定變形監(jiān)測(cè)的頻率取決于變形的大小、速度、觀測(cè)的目的以及安全性的要求。當(dāng)變形量較大時(shí)，應(yīng)增大監(jiān)測(cè)頻率，來(lái)監(jiān)測(cè)建筑物可能出現(xiàn)的問(wèn)題，確保建筑的安全；當(dāng)變形量減小時(shí)，說(shuō)明建筑物的變形已達(dá)到穩(wěn)定，可減小監(jiān)測(cè)頻率，以節(jié)約相應(yīng)的人力物力。具體可以根據(jù)以下原則根據(jù)編制的工程施測(cè)方案對(duì)埋設(shè)的觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行初測(cè)，初測(cè)應(yīng)增加觀測(cè)量，以提高初始值的可靠性。對(duì)于一般性建筑，對(duì)于精度的要求并不高，可以在地下室砌完或基礎(chǔ)完工后開始觀測(cè)，而對(duì)于高層建筑物，則需要從基礎(chǔ)底部完工或基礎(chǔ)墊層后開始觀測(cè)。對(duì)于民用建筑，觀測(cè)周期可每加高 1～2 層觀測(cè)一次，如建筑物均勻增高，荷載每增加25%時(shí)各測(cè)一次；而工業(yè)建筑物可以按不同施工階段分別進(jìn)行觀測(cè)，比如，由于某種原因的暫時(shí)停工，可在停工時(shí)和重新開工時(shí)各觀測(cè)一次。在建筑物使用階段，觀測(cè)次數(shù)的確定應(yīng)根據(jù)沉降速度大小和地基土類型。當(dāng)出現(xiàn)特殊情況時(shí)，比如荷載突然增加、長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)降水使基礎(chǔ)四周大量積水等情況，都應(yīng)該增加變形觀測(cè)次數(shù)，以確保建筑物的安全。 監(jiān)測(cè)部位和測(cè)點(diǎn)布置的確定對(duì)建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)時(shí)，通常需要在建筑物的特征部位埋設(shè)變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以代表整個(gè)建筑物的變形情況。 變形網(wǎng)點(diǎn)的布置要求變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的網(wǎng)點(diǎn)，分為基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和變形觀測(cè)點(diǎn)，可分為二級(jí)控制，也可以由基準(zhǔn)點(diǎn)直接控制觀測(cè)點(diǎn)。每個(gè)工程至少應(yīng)有三個(gè)間隔盡量相等、間距一般不大于100m的基準(zhǔn)點(diǎn)，這樣有利于檢查三點(diǎn)之間的高差變化。2 、工作基點(diǎn)，作為基準(zhǔn)點(diǎn)與觀測(cè)點(diǎn)的過(guò)渡點(diǎn)一般選在地基比較穩(wěn)定且便于使用的位置。同樣，在大型工程施工區(qū)域內(nèi)，水平位移監(jiān)測(cè)工作基點(diǎn)宜采用帶有強(qiáng)制歸心裝置的觀測(cè)墩，垂直位移監(jiān)測(cè)工作基點(diǎn)可采用鋼管標(biāo)。 變形觀測(cè)點(diǎn)，應(yīng)設(shè)立在能夠反映監(jiān)測(cè)體變形特征的位置或監(jiān)測(cè)斷面上，監(jiān)測(cè)斷面一般分為：關(guān)鍵斷面、重要斷面和一般斷面。建筑物變形觀測(cè)點(diǎn)一般選擇在地基基礎(chǔ)上。建筑物的拐角處、高低層之間或新舊建筑物連接處、縱橫交接處的兩側(cè)應(yīng)布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)。高聳型建筑物應(yīng)在其四周對(duì)稱布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)。需要保證所設(shè)置的變形網(wǎng)點(diǎn)牢固、便于長(zhǎng)期保存與利用，并且盡量避免氣溫變化過(guò)大與加固群樓基礎(chǔ)而進(jìn)行打樁對(duì)其的影響。在布設(shè)過(guò)程中，盡量避免將所有的變形網(wǎng)點(diǎn)布設(shè)于建筑物的同一方向，要使布設(shè)的變形網(wǎng)點(diǎn)平均分布于建筑物的四周，使局部的微小變形對(duì)此次觀測(cè)的影響達(dá)到最小。通常情況下，變形網(wǎng)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在不易受土壤膨脹和收縮的影響的基巖上，這樣便可保證變形網(wǎng)點(diǎn)的穩(wěn)固可靠。為確保不受冬季凍漲變形的影響，用 ?22mm ~。觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)要考慮到基礎(chǔ)的地質(zhì)條件、建筑結(jié)構(gòu)、內(nèi)部應(yīng)力的分布等因素。隨著工程基礎(chǔ)框架由地面向上延伸，將一根帶十字標(biāo)志的鋼筋的觀測(cè)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在澆注建筑物每根混凝土的基柱中,如圖2所示，在施工過(guò)程中直到變形觀測(cè)工作結(jié)束要保證標(biāo)志始終露在外面，以便根據(jù)它們獲得柱子的精確高程。圖1 水準(zhǔn)基點(diǎn)的布設(shè) 圖2 沉降觀測(cè)點(diǎn)的布置 變形監(jiān)測(cè)依據(jù)及精度要求由于變形監(jiān)測(cè)涉及的安全問(wèn)題，故與其他測(cè)量工作相比，變形監(jiān)測(cè)的精度要求更高。不同類型的工程建筑物，變形觀測(cè)的精度要求差別較大。即使同一建筑物，不同部位的精度要求也不同。變形監(jiān)測(cè)的精度及規(guī)范主要依據(jù)：《建筑物沉降變形測(cè)量規(guī)程》（JB128972006）《工程測(cè)量規(guī)范》（JB500262007）變形監(jiān)測(cè)等級(jí)劃分及精度要求等級(jí)垂直位移監(jiān)測(cè)水平位移監(jiān)測(cè)適用情況變形觀測(cè)點(diǎn)的高程中誤差（mm）相鄰變形觀測(cè)點(diǎn)的高程中誤差（mm）變形觀測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差（mm）一等變形特別敏感的高層建筑物、高聳構(gòu)筑物、工業(yè)建筑、重要古建筑、大型壩體、精密工程設(shè)施、特大型橋梁、大型直立巖體、大型壩體地殼變形監(jiān)測(cè)等二等變形特別敏感的高層建筑物、高聳構(gòu)