建筑变形观测与沉陷工程学课程设计书学习资料.docx
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建筑变形观测与沉陷工程学课程设计书学习资料
辽宁科技大学
课程设计说明书
设计题目：
辽宁科技大学体育场西锅炉
房烟囱倾斜监测技术设计书
学院、系：
资源与土木工程学院
专业班级：
测绘工程2008-2
学生姓名：
张贺
指导教师：
宁殿民
成绩：
2011年12月18日
一、作业目的及任务
为满足辽宁科技大学后勤管理部关于体育场西锅炉房院内烟囱变形监测的需要，受辽宁科技大学后勤管理部（甲方）委托，辽宁科技大学资源与土木工程学院测绘工程08级学生（乙方）承揽该烟囱倾斜变形监测任务。
现我单位首先需完成对该烟囱及其所在位置的基本条件进行调查。
为统一技术要求，以保证成果质量，特编写本技术设计书。
1、范围：
辽宁科技大学体育场西侧锅炉房院内烟囱。
2、收集该烟囱及其周围平面设计总图与地质勘探资料，并遵照国家颁布的《烟囱工程施工及验收规范》（GB50078-2008）对该烟囱进行倾斜变形监测。
3、以上成果要求提供各个周期的监测数据原始文件及变形监测分析报告。
包括烟囱的变形量以及绘制的变形曲线等。
本次测绘作业主要包括以下几项：
1、变形体监测基点的布设；
2、变形点的选取；
3、变形体的定期变形监测及编制变形监测分析报告；
任务：
以上成果要求提供各个周期的监测数据原始文件及变形监测分析报告。
二、测区概况
辽宁科技大学体育场西侧锅炉房院内烟囱高60m，位于该锅炉房正西侧，如图1所示。
经过对测区现场的勘察得知该烟囱四周环绕建筑物或构筑物，观测条件不好，应该采取适当的方法进行观测。
该烟囱在使用过程中，由于不均匀沉降产生了明显的倾斜，受该单位后勤管理部门的委托，对其进行倾斜变形测量，为后续整治处理提供准确数据。
图1测区鸟瞰图
三、测量依据、原则
1、《烟囱工程施工及验收规范》（GB50078-2008）；
2、《工程测量规范》（GB50026-2007）；
3、通过审批的本工程《技术设计书》。
四、技术指标
1、砖烟囱筒壁质量标准
类别
序号
项目
质量标准/允许偏差
单位
检验方法
一般项目
1
筒壁中心
线垂直度
筒壁
高度
35
量尺、线坠或经纬仪检查
45
65
2
筒壁砖缝厚度
10
尺量检查或水准仪
抽查数量不少于10处
3
筒壁高度
筒壁全高的0.15%
尺量
检查
4
筒壁任何截面上得半径
该截面筒壁半径的1%且≤30
5
筒壁内外表面的局部凹凸不平（沿半径方向）
该截面筒壁半径的1%且≤30
6
烟道口中心线
15
7
烟道口标志
﹢30
-20
尺量检查或水准仪
8
烟道口高度和宽度
﹢30
-20
尺量
检查
注：
1.筒壁中心线垂直度允许偏差值系指一座烟囱在不同标高的允许偏差
2.中间值用插入法计算
2、水平角方向观测法的技术要求
等级
仪器精度等级
光学测微器两次重合读数之差（″）
半测回归零差（″）
一测回2C互差（″）
同一方向值测回较差（″）
四等及以上
1″级
仪器
1
6
9
6
2″级
仪器
3
8
13
9
一级及以下
2″级
仪器
—
12
18
12
6″级
仪器
—
18
—
24
注：
1、全站仪、电子经纬仪水平角观测不受光学测微器两次重合读数之差指标的限制
2、当观测方向的垂直角超过
的范围时，该方向2C互差可按相邻测回方向进行比较，其值应满足一测回内2C互差的限制
3、三角形网测量的主要技术指标
等级
平均边长（KM）
测角中误差（″）
测边相对
中误差
最弱边边长相对
中误差
测回数
三角形最大闭合差（″）
1″级
仪器
2″级
仪器
6″级
仪器
二等
9
1
12
—
—
3.5
三等
4.5
1.8
6
9
—
7
四等
2
2.5
4
6
—
9
一级
1
5
—
2
4
15
二级
0.5
10
—
1
2
30
4、变形监测基点选点一般原则与应注意的问题
（1）选点前应收集与工程相关的各项资料：
变形体及周围平面设计总图；地质勘探资料等。
（2）为了提高测角瞄准精度，观测基点的选取不应距变形体太近，基点与变形体之间的距离一般不要小于1.5倍的变形体高度。
（3）观测点本身应牢固稳定，确保点位安全，能长期保存。
（4）要保证测站点与观测变形点之间良好的通视条件。
（5）由于变形测量观测的点位是动态的，与地形测量、工程控制测量等有较大的区别，因而，除严格按等级标准观测、严格按规范操作仪器、严格按规范执行测量方法外，每期观测都必须保证外业观测数据是可靠与准确的，且对于设备、人员的观测条件是相同的；每期观测除应及时地检查测站各项限差外，还必须及时地计算附、闭合路线的高差闭合差，概算测站中误差，若超限，属于外业问题，必须立即返工，尤其是在工程施工阶段，因受施工环境的影响，观测条件一般较差，观测更应按等级标准执行，更应注意对观测成果的检查。
（6）《烟囱工程施工及验收规范》（GB50078-2008）规定的其他要求。
5、测量限差
（1）烟囱允许倾斜变形量
根据相关规定与烟囱实际条件，本次变形监测的烟囱底端中心与顶端中心最大允许变形量不得超过65mm。
（2）观测角度限差
由于观测的中误差应不超过允许变形值的1/20。
因此本次测量的观测中误差为3.25mm。
所以测角中误差为：
。
故采用一级三角网测量规定。
测角中误差为
，采用
全站仪进行四测回观测，可以达到要求。
（见3、三角形网测量的主要技术指标）
（3）距离测量限差
由于测距精度对本次测量的影响较小，在此忽略不计。
6、仪器设备的选择技术要求
倾斜变形观测采用日本索佳公司生产的set630R型全站仪。
仪器标称精度为：
五、技术设计内容步骤
1、变形体监测基点的埋设
根据收集的资料与烟囱的基本资料，本次变形体监测基点埋设在距烟囱大约120米且与烟囱通视的电信楼东侧草坪中，由于该位置看不到烟囱底部，故在烟囱的20米处设置观测标志，并且在计算偏移量时，要按比例算出整体的偏移量。
然后，在烟囱的西侧篮球场距其大约120米的地方埋设一个监测点，用来检核。
2、外业实测方法与要求
用方向法测定水平角。
一测回操作程序：
（1）在A点架设一起，照准烟囱20米处标志，以盘左位置照准烟囱边缘N点（即：
照准零方向标的），按观测度盘表配置度盘。
（2）按顺时针方向旋转照准部1～2周后，精确照准零方向标的，读取水平度盘。
（3）顺时针方向旋转照准部，精确照准Q方向标的，按
（2）款方法进行读数，继续按顺时针方向旋转照准部，依次精确照准P、M方向标的并读数，最后闭合至零方向。
（4）纵转望远镜，按逆时针方向旋转照准部1~2周后，依次精确照准N，M，P，Q方向标的，并按
（2）款读数方法进行读数。
（5）计算
与
并计算其平分角
、
（6）再在A点照准N点，并将全站仪水平度盘置零，顺时针转动照准部，使水平角等于
，制动照准部。
利用全站仪无棱镜测量模式测出A点到烟囱外壁的距离AG。
用同样的方法得到AH的距离。
（7）用同样的方法在B点进行观测。
注：
如上、下半测回角值之差没有超限（本工程定位为±6″），则取其平均值作为一测回的角度观测值，也就是这两个方向之间的水平角。
3、数据处理方法
（1）烟囱在水平方向的倾斜量计算：
根据相关规定，我们要得到的数据就是
的距离e。
根据三角形余弦定理有
从而得出
的距离e。
（
）。
但由于α很小，故
（e为偏移量）。
这里得到的
是烟囱20米处的倾斜偏移量，然后再根据烟囱的高以及烟囱20米处的直径和顶部直径，按比例得出烟囱顶部中心与底部中心的偏移量。
再根据各个时间段观测的数据，绘制变形曲线，根据具体情况采取措施来保护烟囱，防止意外发生。
图2烟囱倾斜变形观测原理图
4、观测周期的确定
根据《烟囱工程施工及验收规范》（GB50078-2008）的相关规定，以及本工程的实际，确定下面规定的观测周期：
1）、连续三个月平均倾斜偏移量小于1mm时，每季度观测一次，否则每月观测一次；
2）、连续季度平均倾斜偏移量小于2mm时，半年观测一次；
3）、交工时应进行一次倾斜观测。
六、上交资料
1、本工程的技术设计书和技术总结书各一份；
2、各个周期的监测数据原始文件与倾斜监测成果资料；
3、绘制的变形曲线。
七、参考文献
1、《烟囱工程施工及验收规范》（GB50078-2008）.
2、《工程测量规范》（GB50026-2007）.
3、吕忠刚.小角法倾斜测量的原理及精度分析.[J].长春工程学院学报（自然科学版）2006年第7卷第2期.11-13.
4、闵志鹏,吕寿金.大型烟囱倾斜观测的一种新方法.南方冶金学院学报.2000年6月第2l卷第3期．160-163.
5、夏立福,李井春,胡友健,孙华.免棱镜全站仪测距性能的测试及精度分析.地理空间信息.2008年4月第6卷第2期.133-135.
6、范百合,夏治国.全站仪无棱镜测距及精度分析.北京测绘.2004年第一期.28-31.
7、彭伟平.烟囱倾斜变形观测的新方法及其应用.测绘通报.2004年第十期.38-41.
8、彭伟平.烟囱倾斜变形观测优化设计研究及其应用.中国矿业工程.2004年6月
第33卷第3期.46-49.
9、付宏平,常颖.厂区烟囱倾斜变形测量.测绘通报.2001年增刊.29-31.
八、附表
方向法观测记录表
日期：
天气：
仪器型号：
观测者：
记录：
复核：
观测点
读数
半测回方向
一测回平均方向
各测回平均方向
测距
盘左
盘右
°′
″
°′
″
°′″
°′″
°′″
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