挡土墙变形监测

毕业设计（论文）题 目:青田万基欧郡庄园挡土墙变形监测与分析英文题: Deformation monitoring and analysis for the manor retaining wall of QingTian WanJiOuJun学生姓名： 专 业：学 号： 指导老师: 二一二年六月摘 要 变形监测是多种测量技术的综合,是监测评估建筑物安全的重要手段之一。根据市政工程施工变形监测的特点，通过对五期同精度青田万基欧郡庄园挡土墙水平位移及沉降实测数据成果分析，本设计书主要是通过对青田万基欧郡庄园挡土墙需要在施工阶段对其墙面(坡面)的变形进行观测。在变形分析过程中，选用了水准监测数据及水平位移数据进行分析试验。首先对数据进行奇异值检验，其次为了从不等周期的变形数据中获得等周期的数据，对原有数据进行多种插值方法的比较，最后用多项式回归分析和灰色系统分析两种方法对数据进行拟合及预测。在精度评定通过的情况下，对下一期的变形量进行了预测，达到了较高的精度，说明了方法是正确可靠的。对挡土墙工程的整体位移及稳定性进行初步分析，为进一步完善设计理论和施工技术提供资料。关键词： 挡土墙 ； 变形监测； 稳定性分析ABSTRACTDeformation monitoring is a variety of measurement technology integrated, monitoring and evaluation is an important measure of the safety of the building. According to the municipal engineering construction the characteristics of deformation monitoring, through five period with precision WanJiOuJun of qingtian county retaining walls estate horizontal displacement and subsidence data results, the design is mainly through the field, the county to WanJi manor retaining wall in the construction stage to wall (slope) of deformation observation. In the deformation analysis process, choose the level of horizontal displacement monitoring data and the analysis of the data test. First data are singular value inspection, next to the deformation data periodic never get periodic data for the original data of the comparison of the interpolation method, and finally with the polynomial regression and grey system analysis of two methods of data fitting and predictions. In precision evaluation through the situation, for the next issue of deformation forecast and achieve high precision, that the method is correct and reliable. For the whole of the retaining engineering displacement and stability for preliminary analysis, to further perfect design theory and construction technology to provide information. Key words: Retaining wall; Deformation monitoring；Stability analysis目 录绪论11 概述21.1 变形监测的内容、目的和意义21.2 变形监测技术和发展趋势32. 青田万基欧郡庄园挡土墙变形监测技术设计书5 2.1 任务来源5 2.2 监测目的5 2.3 监测区概况52.4 作业技术依据 6 2.5 监测点的观测方法和周期6 2.6 监测控制网的建立7 2.6.1 平面监测网的布设72.6.2 平面监测网的施测7 2.6.3 四等、一级GPS控制测量主要技术指标8 2.6.4 青田县万基欧郡庄园变形监测四等GPS网控制点成果82.6.5 变形监测四等GPS网控制点平差及精度分析93. 变形监测的实施133.1 监测点沉降监测133.1.1 水准观测技术要求133.1.2 作业过程153.1.3 数据处理及精度鉴定153.1.4 沉降量汇总表和沉降曲线163.2 水平位移监测193.2.1 观测仪器193.2.2 全站仪直接坐标法监测的误差分析193.2.3 注意事项203.2.4 数据处理及精度评定203.2.5 监测点位移变化速度曲线图214. 探讨变形监测在挡土墙监测中的问题234.1 确定挡土墙观测精度的合理性234.2 保证水平位移检测质量23结论24致 谢25参考文献26绪论 变形是自然界普遍存在的现象，各种负载作用于变形体，使其形状、大小及位置在时间域或空间域发生变化均为变形。几千年的人类历史从某种意义上说，就是人类同自然灾害不断进行斗争的历史。人类就是在不断地认识自然、改造自然、防灾抗灾过程中生存和发展起来的。科学技术的进步使人类在认识和改造自然方面得到飞速发展，在防灾、减灾、抗灾方面积累了丰富的经验，减少了许多可能造成的损失。然而，随着人类工程活动的不断扩大，无数水库和电站的修建、矿山的开发、数以千万米计的公路和铁路的修建等等，人为地改变着自然环境和生态平衡，促使了新灾害的发生。滑坡作为四大地质灾害之一，其危害仅次于地震和火山，它常常中断交通、摧毁厂矿、堵塞河道、掩埋村镇，给人民生命财产造成巨大损失。同时，滑坡又是一种工程地质灾害，其发生、发展既受地质条件和自然营力的作用，也受人类工程活动的影响。特别是在近半个世纪以来，随着人类工程活动的日益增多，由此而引发的滑坡也日益加剧，危害亦越来越大。由此而引起了人们的普遍关注，对其发生、运动机制及防治措施的研究也取得了长足的发展，对各种类型和不同规模滑坡的治理，积累了较丰富的经验。近年来随着国民经济的快速发展，为了改善交通环境及住宿环境，各省、市投入了大量的人力、物力加强公路建设，这样，随着人工边坡的增多，公路滑坡问题已成为一个极待解决的棘手问题。目前我国对防治各种类型和不同规模的滑坡，积累了较丰富的经验，对滑坡的发生、发展规律也进行了较系统的研究。然而，依据滑坡变形监测资料反演滑坡的强度参数这类问题还处于起步阶段：对滑坡的预测、预报是当今国内外地学领域正在探索研究而尚未完全攻克的科技难题，也是21世纪地质灾害学研究的重点课题。由此可见，开展该问题的研究无论是在理论上，还是在工程实践应用上均具有重要意义。1 概述1.1 变形监测的内容、目的和意义 变形是自然界普遍存在的现象，它是指变形体在各种荷载作用下，其形状、大小及位置在时间域和空间域的变化。由于地质条件不良，加之各种外应力对挡墙的长期作用，常有崩塌、滑坡、坍塌、风化、剥蚀等地质现象，并给人类带来不同程度的地质灾害。变形体的变形在一定范围内被确认为是允许的，如果超出允许值，则可能引发灾难。自然界的变形危害现象很普遍的，如地震、滑坡、岩崩、地表沉降、火山爆发、溃坝、桥梁与建筑物的倒塌等。 所谓变形监测就是采用多种方法测定工程建筑物变形的工作。其任务是确定在各种载荷和外力作用下，变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。变形监测的工作是人们通过变形现象获得科学知识、检验理论和假设的必要手段。建筑变形测量属于工程测量范畴，但在技术方法、精度要求等方面与工程控制测量、地形测量及施工测量等有诸多不同之处，目前已发展成一种具有较完善技术体系的专业测量。变形则是对设置在变形体上的观测点进行周期性的重复观测，求得观测点各周期相对于首期的点位或高程的变化量。变形监测就是利用测量仪器及其他专业仪器和方法对变形体的各种变形现象进行监视、观测，并最终确定各种载荷和外力的作用下变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。 工程建筑在施工和运营期间，由于受到多种主观和客观因素的影响，会产生变形，变形如果超出了规定的限度，就会影响建筑物的正常使用，严重时会影响建筑物的安全，引起坍塌、滑坡、沉陷、倾斜、裂缝等灾害性后果，给社会和人民的生活带来巨大的损失。现代工程建设技术的发展，不及体现在建设的进度和速度，而且表现在建筑物的规模、造型、精密方面，因此对用于安全评估的变形监测工作提出了更高的要求。 变形体的范畴可以大到整个地球，小到一个工程建（构）筑物的块体，它包括人工和自然的构筑物。根据变形体的范围，可以将变形监测的研究对象划分为这样3类：（1）全球性研究，如监测全球板块运动、地极运动、地球自转速率变化、地潮等；（2）区域性变形研究，如地壳形变监测、城市地面沉降；（3）工程和局部性变形研究，如监测工程建筑物的三维变形、滑坡体的滑动、地下开采引起的地表移和下沉等。 随着社会的进步和国民经济的发展，国家的建设也加快了脚步，许多工程应运而生。众所周知，工程建筑物在施工和运营期间，由于受到多种外力的影响，会产生变形，变形如果超出了允许的范围，就会影响建筑物的正常使用，严重时还会危害建筑物的安全，给社会和人民生命财产带来巨大的损失。尽管工程建筑物在设计时采用了一定的安全系数，使其能安全承受所考虑的各种外荷载的影响，但由于设计中不可能对工程的工作条件、承载能力及其他因素做出完全准确的估计，施工质量也不可能完美无缺，运营过程中还可能发生某些不利的影响，因此国内外，仍有些工程出现事故。如:法国67m高的马尔巴塞拱坝1995年垮坝;美国93m高的提堂(Teton)土坝1976年溃决;我国板桥和石漫滩两座土坝1975年洪水漫坝失事等。可见保证工程建筑物安全是一个很重要的现实问题。为此变形监测的首要目的是要掌握变形体的实际性能、状况，为判别其安全提供必要的技术支持。目前，灾害的监测和防治已越来越受到全社会的普遍关注，诸多国际学术组织，如国际大地测量协会( IAG)、国际测量师联合会(FIG)、国际岩石力学协会(I8RM)、国际大坝委员会(IOOLD)、国际矿山测量协会(ISM)等经常定期或不定期地召开学术研讨会进行学术交流等。经广大测量科技工作者和工程技术人员近30年的共同努力，在变形监测领域取得了丰硕的理论研究成果，并发挥了实用效益。以我国为例:(1) 利用地球物理大地测量反演理论，1993年准确地预报了1993年发生的丽江大地震;(2) 1985年6月12口长江二峡新滩大滑坡的成功预报，确保灾害损失减少到最低限度;(3) 隔河岩大坝外观变形GPS自动化监测系统在1998年长江流域抗洪错峰中发挥的巨大作用，确保了安全渡汛，避免了荆江大堤灾难性的分洪。 科学、准确、及时地分析和预报工程及工程建筑物的变形情况，对工程建筑物的施工和运营管理极为重要，变形监测工作的意义重点表现在两方面:首先是实用上的意义，主要是掌握各种建筑物和地质构造的稳定性，为安全性诊断提供必要的信息以便发现问题并采取措施;其次是科学上的意义，包括更好地理解变形的机理，验证有关工程设计的理论和地壳运动的假说，进行反馈设计以及建立有效的变形预报模型。1.2 变形监测技术和发展趋势 展望变形监测技术的未来发展方向，多种传感器、数字近景摄影、全自动跟踪全站仪和GPS的应用，将走向实时、连续、高效率、自动化、动态监测系统的发展方向;变形监测的时空采样率会得到大大提高，变形监测自动化可以为变形分析提供极为丰富的数据信息；远程在线实时监控在大坝、桥梁、边坡体等工程中将发挥巨大作用，网络监控是推动重大工程安全监控管理的必由之路。 变形监测技术和方法正在由传统的单一监测模式向点、线、面立体交叉的空间模式发展。在变形体上布置变形观测点，在变形区影响之外的稳定地。 点设置固定观测站，用高精度仪器定期监测变形区内网点的二维(X, Y, Z)位移变化是获得变形体变形的一种行之有效的外部监测方法。这些方法主要包括高精度地面监测技术、摄影测量方法和GPS监测系统。 在20世纪80年代以前，变形监测主要是采用常规大地测量和某些特殊测量技术。常规大地测量是采用经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪等常规测量仪器测定点的变形值，它是目前变形监测的主要手段。其优点是:(1) 能够提供变形体整体的变形状态，监测面积大，可以有效地监测、确定变形体的变形范围和绝对位移量； (2) 观测量通过组成网的形式可以进行测量结果的校核和精度评定； (3) 适用于不同的监测精度要求、不同形式的变形体和不同的外界条件。但外业工作量大，布点受地形条件影响，不易实现自动化监测。在大多数国家中，传统的常规大地测量方法仍然是人类进行工程建筑物变形监测的主要手段；（4）在一些有关的技术领域内，其他技术(如现代空间定位技术)尚无法替代传统的常规大地测量方法。例如在工程建筑物的沉降方面，精密水准测量目前仍然是精度最高、成果最可靠、简便易行的方法。所以传统的测量方法，在国民经济建设中仍有巨大的作用。特殊测量手段包括应变测量、准直测量和倾斜测量，它具有测量过程简单、可监测变形体内部的变形、容易实现自动化监测等优点，但通常只能提供局部的和相对的变形信息。地面测量技术发展方向的代表是测量机器人，其在工程测量和工业测量以及变形监测等领域正越来越广泛地得到应用。比如在小浪底、二滩、贵州普定等大坝外部变形监测中的应用，其试验成果明显优于常规方法。 随着我国城市基础设施改造和市政建设，以及高层楼宇的施工建造，变形监测技术得到了前所未有的发展和推进。模和开挖深度的增大使临时围护结构变形和稳定成为工程界十分关心的问题。现场监测作为确保实际施工安全可靠进行的必要和有效手段，对于验证原设计方案或局部调整施工参数，积累数据，总结经验，改进和提高原设计水平具有相当的指导意义：（1）为施工开展提供及时的反馈信息；（2）作为设计与施工方案的重要补充手段；（3）作为施工开挖方案修改的依据，可以根据有关信息，运用先进的数学手段进行预测；（4）积累经验以提高基坑工程的设计和施工水平，为基坑技术的发展提供大量的工程数据，而沉降监测、位移监测正是现场监测的首要和重要方面。由此可见，变形监测在土木工程中具有重要的作用。变形监测需要多周期长时间进行，其所处理的数据量是非常庞大的。面对这些繁杂而庞大的数据能否处理好，关系到监测变形体和预测预报变形体变形。数据的处理如果只停留在手工阶段，是远远不能满足设计施工的要求的。利用计算机处理数据的优点，开发一种变形监测的计算机管理系统是非常有意义的。2. 青田万基欧郡庄园挡土墙变形监测技术设计书2.1 任务来源 浙江省第十一地质大队温州综合测绘院受青田万基置业有限公司的委托，定期对青田万基.欧郡庄园的挡土墙进行变形监测。按照相关规范、规程、标准的条文要求，针对实体观测对，特制定该建筑边坡的变形的移动监测技术方案。2.2 监测目的（1）通过对该挡墙竣工后为期三年的坡顶水平位移和垂直位移监测，对监测数据进行统计分析，掌握变形体（挡土墙）的实际形状，为判断其安全性提供必要信息；（2）按建筑变形监测规程对挡墙的稳定性做出定性和定量分析，并判断其稳定性，以确保挡墙的安全使用； （3）在对挡土墙进行监测的过程中，如发现异常现象，及时向业主和设计单位报告，以便采取有效措施，避免发生安全事故； （4）为挡土墙的维护管理提出相关意见。2.3 监测区概况 青田万基欧郡庄园是由青田万基置业有限公司开发的别墅群，建在公路边的山坡上，隶属青田县油竹管辖，位于青田县城东南方向油竹新区，北依山脉，西距石郭岭隧道口约150米，南临青田县高级中学。根据前期监测成果和实地状况以及委托方要求，对需监测的挡土墙分区段进行重新设计，布设23条与挡土墙垂直的监测线，其中一条监测线上4个点，四条监测线上每条3个点，十八条监测线上每条2个点，25个监测单点，总计布设监测点77个（有20个老点，57个新点，其中12个老点只作为沉降监测）。每条监测线自上至下布设23个监测点，编号依次为PS*、PS*-1、PS*-2（*为监测线号）。顶部监测点埋设在距离挡土墙顶部0.2米左右处，底部监测点埋设在距离挡土墙根部2米左右处，新增监测点采用强力胶贴薄片固定在墙上。25个监测单点布设在挡土墙顶部，大部分采用原监测点根据挡土墙监测点布置图，最低别墅与最高别墅高差达46米,因此，别墅之间建有很多挡土墙，超过5米高差的挡土墙约有6条，这些挡土墙随着时间的推移，可能会产生沉降和位移。目前，青田万基.欧郡庄园项目还在施工建设当中，为了及时掌握挡土墙的沉降、位移情况，根据甲方单位的要求，对超过5米高差的挡土墙定期进行变形监测，以取得实测数据，为有关部门提供分析的科学依据，确保建筑物和人身的安全。图2-1 J35-1至J41-1挡土墙监测点水准路线及挡墙分布图 注：黑色的线代表水准路线，其中较细的是挡土墙的分布。2.4 作业技术依据（1） 城市测量规范（CJJ 8-99）（2） 全球定位系统城市测量技术规程（CJJ 73-97）GPS规程（3） 国家一、二等水准测量规范（GB12897-91）（4） 国家三、四等水准测量规范（GB12898-91）（5） 建筑变形测量规程（JGJ/T 8-97）（6) 1：500、1：1000、1：2000基础数字地形图测绘规范（DB33/T552-2005）（7) 地面沉降监测技术要求（中国地质调查局地质调查技术标准DD2006-02）（8) 崩塌、滑坡、泥石流监测规范（DZ/T0221-2006）（9) 岩土工程监测规范（YS 5229-96）2.5 监测点的观测方法和周期为了取得满足有关部门进行建筑物变形分析的监测数据，需要制定合理的、符合有关规范要求的监测方法或方案。鉴于本建设项目正在施工当中，其施工范围内布设监测控制点不利于使用和保存，前期监测可在监测范围外，布设和施测过渡监测控制点（平面坐标和高程），以便项目施工中进行监测，待项目施工完成或主要监测位置施工完毕后，建立完整的监测控制网，布设坚固、便于观测和保存的监测点（位移和沉降监测公用），位移监测采用极坐标方法进行观测，要有足够的检测方向；沉降监测采用二等水准、四等水准和四等光电测距三角高程导线方式进行观测。第一年每隔2个月观测一次，第二、三年每隔3个月观测一次，目前已经观测到5次。是否延长观测期或加密观测次数，视变形监测数据分析后再由委托方决定。2.6 监测控制网的建立为了取得高质量的监测成果，满足有关部门进行建筑物变形分析的监测数据要求，需要制定合理的、符合有关规范要求的监测方案。鉴于青田万基.欧郡庄园目前还在施工当中，其施工期间布设监测控制点不利于使用和长期保存。因此，前期变形监测可在监测范围外布设监测控制点，以便项目施工期间进行变形监测，待项目施工完成后，在原来监测控制点的基础上，在欧郡庄园内部加密监测控制点，以便更好地满足变形监测。2.6.1 平面监测网的布设 因挡土墙前期变形监测是与青田万基.欧郡庄园建设同时进行，经实地踏勘，近期直接在监测区布设监测控制点条件不成熟，监测控制点不能长期保存。因此，根据变形监测技术要求及地形条件，先在监测区外围布设不少于3个监测控制点，保证青田万基.欧郡庄园施工期间能进行挡土墙变形监测。待建设施工完毕或具备埋设监测控制网点位条件时，再在整个变形监测区域，均匀布设约7个监测控制点。监测控制点埋设，一般地方埋设青石浇灌混凝土或现场挖坑放入不锈钢测量标志浇灌混凝土，水泥路面凿洞放入不锈钢测量标志，点位必须做到坚固、稳定、通视情况良好、宜于长期保存、便于对监测点的观测。2.6.2 平面监测网的施测监测区附近2003年6月施测的雅岙等四等GPS点，作为监测区平面控制测量的起算数据，外围监测控制点按四等GPS观测要求执行，今后布设加密监测控制点按一级GPS观测要求进行，观测仪器采用美国天宝Trimble4600ls（单频）（图2-6-1）4台套接收机，同时进行野外数据采集，外业观测记录格式应统一。利用美国天宝Trimble公司随机提供的Tgo1.62版软件，进行数据检查和基线解算，对原始数据进行编辑、加工与处理，并应对同步环闭合差、异步环闭合差进行检查，环闭合差及基线向量数据应符合GPS规程中相应等级限差要求。在基线向量解算结果各项技术指标符合四等GPS要求后，以所有独立基线组成GPS空间向量网在WGS-84地球椭球上进行三维无约束平差。在无约束平差检核通过后，以雅岙四等点为坐标原点，建设局大楼四等点为方向，再根据实测的边长与无约束平差的边长之比，推算雅岙至建设局大楼的边长参加约束平差计算。一级GPS网在无约束平差检核通过后，根据四等监测控制点的坐标进行约束平差。2.6.3 四等、一级GPS控制测量主要技术指标表2-1 四等、一级GPS控制测量主要技术指标项 目四等技术指标一级技术指标GPS接收机标称精度（5mm1ppmD）（5mm1ppmD）GPS定位模式静态定位静态定位有效卫星高度角1515有效观测卫星数44有效观测时间60分钟45分钟有效观测时段数1.61.6观测数据采样间隔15秒15秒2.6.4 青田县万基欧郡庄园变形监测四等GPS网控制点成果表2-2 GPS控制点成果表点 名等级标石纵坐标X（m）横坐标Y（m）高程H（m）备 注点 名等级标石建设局大楼四等3113637.455528223.90235.210建设局大楼四等龙坑四等3108493.959531804.39867.010龙坑四等雅岙四等3110459.526531078.54041.225雅岙四等K1四等不锈钢3110808.378530432.78933.735二等水准K1四等不锈钢K2四等不锈钢3110516.156530738.47723.501二等水准K2四等不锈钢K3四等青石3110526.498531038.97249.373二等水准K3四等青石2.6.5 变形监测四等GPS网控制点平差及精度分析1）平差坐标见表2-3点数目:9；约束点数目：7；只有高程：5；只有水平和高程:2表2-3 平差网格坐标点名称北坐标纵轴误差东坐标横轴误差高程高程误差固定点名称北坐标建设局大楼3113637.455m.000m528223.902m.000m35.210m.000m北 东 高程建设局大楼3113637.455m雅岙3110459.526m.000m531078.540m.000m41.225m.000m北 东 高程雅岙3110459.526mK33110526.497m.003m531038.972m.003m49.373m.000m高程K33110526.497m龙坑3108493.957m.005m531804.398m.004m67.010m.000m高程龙坑3108493.957mK13110808.378m.004m530432.789m.003m33.735m.000m高程K13110808.378mK23110516.157m.005m530738.477m.005m23.501m.000m高程K23110516.157mK63111058.967m.005m530430.672m.005m88.351m.090mK63111058.967m2）水平面观测值见表2-4观测值数目：9超限的数目：0表2-4 水平面观测值观测 ID点名称分离后验误差 (1.96)驻留标准化 驻留G9K412.286m.044m-.011m-.30G2雅岙12.319m.047m.008m.23G5K112.293m.035m.006m.15G3K312.305m.047m-.004m-.12G4龙坑12.360m.077m-.002m-.12G6K212.305m.033m.004m.10G1建设局大楼12.184m.079m-.001m-.07G7K612.284m.083m.000m.00G8K512.293m.083m.000m.00图2-2 标准残差柱状图建设局大楼雅岙K3刻度尺寸: .0010m 水平二元变量标量: 2.45s t-t-t- 垂直一元变量标量: 1.96s 龙坑K1K2刻度尺寸: .0010m 水平二元变量标量: 2.45s t-t-t- 垂直一元变量标量: 1.96s K6K5K4刻度尺寸: .0010m 水平二元变量标量: 2.45s t-t-t- 垂直一元变量标量: 1.96s 图2-3 点误差椭圆 以上结果表明，本次GPS网控制点测量精度高，质量优良，成果可靠，完全满足规范和技术设计的要求，可以作为挡土墙垂直位移及水平位移变化分析的基础数据。 总之，根据万基的地形、地质条件及监测环境而布设的监测网是合理的，以挡土墙作为一个独立的坐标系统，能准确地反映挡土墙变形的位移变化情况，且万基挡土墙采用的GPS网测量及水准测量精度高，符合规范及技术设计的要求，作为平面控制计算及滑坡监测的基本观测数据是可靠的。3. 变形监测的实施 根据甲方提供的挡土墙监测点布置图及实地的具体情况，与甲方一起在实地选埋监测点，约计70个点。监测点用不锈钢测量标志埋设在竣工后的挡土墙上，埋设时要用钢筋插入挡土墙里，浇灌混凝土与挡土墙坚固连接，使监测点能真实反映挡土墙变形情况。3.1 监测点沉降监测 监测区附近有宁波国土测绘院于2003年6月施测的三等水准点青水35，作为监测区的高程起算数据，在监测区附近埋设二个高程控制点，作为今后对各监测控制点高程测量的起算数据。埋设要求在基岩或靠山边地基坚实的地方，要确保点位无沉降并能长期保存，埋设可采用现场挖坑放入不锈钢测量标志浇灌混凝土。从三等水准点青水35按二等水准要求引测到二个高程控制点上，待今后监测区内监测控制点布设完毕后，再从高程控制点按二等水准要求引测到各个监测控制点上，二等水准测量采用德国蔡司Dini12精密电子水准仪，按规范（GB 12897-91）中的二等水准测量观测和精度要求执行。 第一次沉降监测采用二等水准测量各监测点的高程，各项限差按规范（GB 12897-91）中的二等水准测量精度要求执行，以后各次沉降监测可采用四等水准或光电测距三角高程代替四等水准测量，光电测距三角高程测量采用日产2级SET2B全站仪，垂直角对向观测三测回，边长观测二测回，每测回三次读数，垂直角测回差及指标差较差不大于7，垂直角要加入地球曲率与大气折光的改正（K值取0.14），仪器高、觇标高量至毫米，往返高差较差小于40D （D为公里）mm。3.1.1 水准观测技术要求（1）观测仪器 据“变形规范”要求，二级水准测量仪器型号至少达到DS3、DSZ3型的精度，标尺类型：因瓦尺、条码尺、区格式木制标尺皆可。本次选用德国蔡司Dini12精密电子水准仪，配合条码铟瓦水准钢尺施测。 水准仪和水准标尺均经过检验，仪器标称精度：每公里往返测高差中误差0.3mm/km，i角小于20，水准仪的补偿误差绝对值小于0.2，水准标尺分划线的分秒分化误差和米分化间隔真长与名义长度之差小于0.1mm，满足本工程的精度要求。 各次相对高差测量是整个工作的主体，建筑物施工到各个时期的高程变形量就在这一环节中反映出来，为保证测量的准确性，观测之前对所使用仪器按规范要求进行检验校正，观测按照采用相同的观测路线、使用同一仪器和水准尺、固定观测人员、在基本相同的环境和条件下工作的要求进行观测，精度严格遵行规范要求。（2）技术要求测站视线长度、前后视距差和视线高符合下表3-1要求：表 3-1 测站视线长度、前后视距差和视线高限差级别仪器型号视线长度（m）前后视距差 (m)前后视距累积差(m)视线高度(m)二级Dini12精密电子水准仪501.03.00.3注：当采用数字水准仪观测时，最短视线长度不宜小于3m，最低水平视线高不应低于0.6m。 观测间歇尽量在水准点上结束，如果一定得提前结束时，应该将最后一站测量点选在坚稳可靠、光滑突出、便于放置标尺的固定点。间歇结束后，对间歇点进行检测，比较任意尺承点间歇前后的高差，若符合下表3-2要求，则进行继续测量，否者重新测量。表 3-2 观测间歇限差等级上下丝读数平均值与中丝读数之差基辅分划读数之差基辅分划所测高差之差检测间歇点高差的差0.5cm刻划标尺1cm刻划标尺二级1.5mm3.0mm0.4mm0.6mm1.0mm注：1.当采用数字水准仪时，对同一尺面两次读数差不设限差，两次读数所测高差之差的限差执行基辅分划所测高差之差的限差。2.表中n为测站数。3.观测精度按三级相对高差测量精度即观测点测站高差中误差1.5mm。往返高差不符值、闭合环差和检测高差较差的限差不超过下：表3-3 高差较差的限差等级测段、区段、路线往返测高差不符值（mm）符合线路闭合差（mm）环闭合差(mm)检测已测测段高差之差（mm）二等4K4L4F6RK-测段、区段或线路长度，kmL-闭合线路长度，kmF-环线长度，kmR-检测测段长度，km（3）作业要求 水准观测作业应符合下列要求：1）应在标尺分划线成像清晰和稳定的条件下进行观测。不得在日出后或日落前约半小时、太阳中天前后、风力大于四级、气温突变时以及标尺分划线的成像跳动而难以照准时进行观测。阴天可全天观测； 2）观测前半小时，应将仪器置于露天阴影下，使仪器与外界气温趋于一致。设站时，应用测伞遮蔽阳光。使用数字水准仪前，还应进行预热； 3）使用数字水准仪，应避免望远镜直接对着太阳，并避免视线被遮挡。仪器应在其生产厂家规定的温度范围内工作。振动源造成的振动消失后，才能启动测量键。当地面振动较大时，应随时增加重复测量次数； 4）每测段往测与返测的测站数均应为偶数，否则应加入标尺零点差改正。由往测转向返测时，两标尺应互换位置，并应重新整置仪器。在同一测站上观测时，不得两次调焦。转动仪器的倾斜螺旋和测微鼓时，其最后旋转方向，均应为旋进； 5）对各周期观测过程中发现的相邻观测点高差变动迹象、地质地貌异常、附近建筑基础和墙体裂缝等情况，应做好记录。3.1.2 作业过程以工作基点为起算依据，按照二级水准的要求对所有31个变形监测点采用附合水准进行等精度观测。本次选用德国蔡司Dini12精密电子水准仪，配合条码铟瓦水准钢尺施测。该仪器经法定仪器检定单位检定合格，且在有效使用期内，满足本工程的精度要求。在对观测点进行测量前，对水准基点进行监测，以JS2作为起算点，联测JS1形成一个附合水准路线。路径 ： JS2-J55-1-J68-1-J11-1-J12-1-J13-1-J15-1-J16-1-J17-1-J18-1-J19-1-J41-1-J40-1-J74-1-J42-1-J44-1-J45-J46-1-J47-1-J48-1-J49-1-J50-1-J62-1-J31-1-J29-1-J28-1-J27-1-J26-J35-1-J38-1-J7-1-J1-1-JS1。3.1.3 数据处理及精度鉴定数据处理：本成果为按高程网处理的平差成果 。计算软件：南方平差易2002高程控制网等级：国家二等精度鉴定及稳定性分析见下表：表3-4 水准基准点平差结果日期起点终点高差闭合差（mm）允许差值(mm)2011.12JS1JS2-3.17.320124JS1JS2-1.47 注：每公里高差中误差分别为1.67 (mm)和 0.82(mm)。表3-5 水准基准点成果表高程点号201242011.12备注JS137.122237.1222稳定JS241.402641.4026稳定注：1、基准点观测值较差小于允许值，以第1次观测成果为基准点成果；2、以工作基点JS1和JS2为起算依据，按照三级水准的要求对已布设的31观测点采用附合水准进行等精度观测； 3、每次外业观测工作结束后，按照二级水准精度要求，核查测量几何精度，合要求后，用南方平差易2002进行平差。3.1.4 沉降量汇总表和沉降曲线表3-6 点位高程变化表（mm）周期点号第一次第二次第三次第四次第五次J1-10-2-3-2-3J7-10-5-5-4-5J11-10-1-10-1J13-10-201-1J15-10-3-2-1-3J16-10-4-3-3-5J17-10-3-2-3-2J18-10-3-2-1-3J19-10-3-2-1-3J260-5-3-2-4J11-10-4-2-1-3J28-10-4-4-2-4J29-10-3-2-1-2J31-10-4-4-2-4J35-10-4-4-2-4J38-10-3-2-1-1J40-10-3-2-1-2J41-10-3-2-1-2J42-10-2-3-2-3续表3-6 周期点号第一次第二次第三次第四次第五次J44-10-2-3-1-2J450-3-3-1-3J46-10-3-3-2-3J47-10-4-4-2-4J48-10-4-4-2-5J49-10-3-4-1-3J50-10-5-5-2-4J55-10-1020J58-102-301J62-10-6-6-6-7J68-10-1010J74-10-2-1-1-2根据本项目技术设计书的要求，于2011年9月下旬完成了监测控制点的布设及施测，按照挡土墙监测点布置图完成了监测点的布设，2011年12月、2012年1 月、2月、3月、4月份别进行了前5次变形监测，以第1次观测成果为基准点成果。 由表3-6可以看出在沉降过程中，变形体沉降初期沉降量较快，而后沉降量随时间推移缓慢增加，至第三次即2012年2月已趋于稳定，符合挡土墙沉降变化规律。 从表中可以看出:监测点中最大沉降点为J62-1点，沉降量为7mm,在允许误差（7.3）之内，最小沉降点为J11-1点，沉降量为1mm，各个监测点沉降基本趋于稳定。图3-1 J1-1J15-1沉降变化曲线图(单位：mm)图3-2 J16-1J26沉降变化曲线图图3-3 J38-1J44-1沉降变化曲线图图3-4 J11-1J35-1沉降变化曲线图图3-5 J50-1J58-1沉降变化曲线图图3-6 J62-1J74-1沉降变化曲线图图3-7 J11-1J35-1沉降变化曲线图通过上述各个变形监测项目的数据分析，可以得出以下几点:（1）由图3-1至图3-7 所示曲线可以明显看出挡土墙监测点在运营阶段的沉降变化规律。 （2）以上沉降曲线图全都是以第一次监测（2012年12月）为基准，之后又进行了四次沉降监测，由上述图第一次监测至第二次之间的沉降变化量最大，之后军、均几次有所平缓 。（3）如图3-6图中的监测点J62-1沉降量变化最大，由于地质不稳定等原因，当其沉降趋于稳定时（第二次监测至第三次监测无明显变化），但第五次沉降监测发生明显高差变化。（4）所测量的监测点由于埋设在不同土层上，因此观测点因荷载增加而引起的高程变化，以上所得各土层的沉降量和受压层的程度是有所不同。(5) 挡土墙受到的力并不是单调递增的，它有反复变化的现象，这是由于施工情况和气温的变化造成的，因此在挡土墙的监测过程中，应尽量在每天的同一时间进行测试。3.2 水平位移监测3.2.1 观测仪器监测点位移监测采用日产2级SET2B精密全站仪和该厂配套的精密弯管目镜和平面反射片，用极坐标法测得每个监测点的坐标，水平角观测采用方向法三测回，垂直角观测三测回，边长观测四测回，每测回三次读数；气象数据按城市测量规范中一级精度要求测量、记录，并且可直接输入全站仪对边长进行改正，并加入SET2B全站仪，每年经省测绘局测绘器具检定所鉴定的加常数、乘常数改正。对水平位移观测照准标志的要求：（1) 观测照准标志埋在坚固的岩石中，必须稳定，能够长期保存，防止被破坏。（2） 照准标志要防止日光照射。因为不均匀的照射，可能使其标志中心产生几毫米的位移。（3） 必须使用机械对中装置，以消除对中和目标偏心误差的影响。（4） 照准标志的图案要对称，以为了减少阳光照射所引起的系统误差，目前多采用站牌标志。（5） 应有适当的参考面积。即使十字丝两边有足够的比较面积，但同心圆环图案是不利的。3.2.2 全站仪直接坐标法监测的误差分析一般说来, 全站仪直接坐标法进行水平位移变形观测的误差来源主要来自以下三方面:（1）控制点间的点位误差;（2）测站仪器的误差( 仪器的测距精度、测角精度, 仪器对中误差, 气压及温度的影响) ;（3）变形观测点处来源于棱镜反光片、手持棱镜杆( 或架) 、手持Mini 棱镜杆的误差。仔细分析这三方面的误差来源, 控制点点位误差一般可以控制在3mm;( 6cm6cm)SET2B精密全站仪棱镜的反光片若采用激光对中器进行对中、每次观测前设置好仪器的气压和温度改正, 仪器站误差可以控制在2mm内。上述第三项误差才是最主要的误差来源, 采用棱镜反光片和采用上述固定棱镜反光片的方法误差可控制在2mm。若控制点也采用( 6cm6cm) SET2B精密全站仪棱镜反光片和使用方向、距离后方交会时, 前三项误差可控制在3mm。第三项误差在使用Mini 手持棱镜杆时误差有时可大到20mm, 因为该棱镜杆在长期的使用过程中会弯曲变形。全站仪直接坐标法是目前位移变形观测的首选, 再使用( 66cm)Leica的棱镜反光片作为首级控制点和变形观测点, 能较有效地提高位移变形观测的精度, 避免了许多因转仪器站控制点和设置反光前视棱镜的人为的误差来源, 使测量成果更真实可靠。3.2.3 注意事项（1）在进行观测时，首先应设置工作基点。工作基点应尽量选在地质条件良好的基岩上，并尽可能离开压轴区，且不受人为的碰撞活震动。（2）工作基点到位移监测点的边长不能相差太大，应大致相等，且与监测点大致同高，以免视线倾角过大，影响测量的精度。（3）为减小大气折光的影响，交会边的视线应离开地面或障碍物在1.2m以上，并应尽量避免贴近水面。（4）在利用边长交会法时，还应避免周围强磁场的干扰影响。3.2.4 数据处理及精度评定表3-7 监测点水平位移变化一览表点名位移速度（mm/月）2011-122012-22012-22012-4XYXYJ1-10.7111.2J7-11311.6J11-1-6-5-1-0.4J13-1-2.6-1.6-2.80.6J15-1-1.3-6.3-10.6J16-1-1.3-1-2.20J17-1-1.3-0.3-20.4J18-1-4.60.6-1.61.2J19-10-0.3-1.40.2J262.650.82.8J11-1-2-5-2.6-0.6J28-10.73-2.8-3.2J29-11.71.70.41.6J31-10.30.70.43.6J35-1-1.300.40.6J38-10-0.70.80.4J40-10.34.3-13J41-1-0.74-0.41.4J42-1-3.3-4.3-10.6J44-1-11-12.2J45-11-0.40.8J46-1-0.3-1-0.4-0.6J47-10.3-0.7-0.40J48-1-1.30.3-0.8-0.8J49-110-0.20.2J50-12.70-0.20J55-1-2.3-6-0.20.6J58-1-0.7-2.30.81.6J62-10.70.71.60.8J68-1-1.3-6.3-0.20.2J74-1141.23.2滑坡体主滑段变形一般以水平位移变形为主，其具体监测数据见监测点水平位移量一览表(表3-7)，除J-11点(遭破坏后又恢复)外，各点同期监测值差异性较小，监测数据可靠程度较大。根据变形数据成果绘制的各监测点位移与时间的变化曲线图可知:各个监测点的水平位移变化较一致，具有一定的规律性，见监测点的位移一时间曲线图(图2-3图2-4)。从2011年12月到2012年2月，各监测点缓慢变形，最大累计变形量是J68-1点的-6.3毫米/每月;从2012年2月到2012年4月，各监测点沿滑坡体主滑方向变形较小，最大变形增量为J31-1点的3.6毫米/每月，月平均变形量为2.4毫米;从2011年12月到2012年4月。3.2.5 监测点位移变化速度曲线图图3-8 监测点水平位移变化曲线图(单位：mm) 图3-9 监测点水平位移变化曲线图(单位：mm)通过上述各个变形监测项目的数据分析，可以得出以下几点：（1）除挡土墙J62-1、J15-1、J42-1段中部附近原破坏处有超过测量中误差的限差值外,其他部位均无明显大位移,但从整个位移速率来看,尤其是考虑后期观测处于雨季实际情况,可以认为墙体趋于稳定。(2）受观测期限及观测误差的影响,位移未能表现出明显的规律性,建议加强宏观观察,并视具体情况确定是否需要进一步进行变形监测以及采取工程措施。(3）建筑在施工过程中，各关键部分几何位移变形量微小，小于规范规定的最大位移变形量，建筑物安全、稳定。(4）挡土墙变形随时间变化，无论是沉降还是侧向位移，都是从底层到顶层，依次变化。多级挡土墙的单个墙体之间相互作用，相互影响。虽然某一级挡土墙的沉降和位移的简单累加，却受其大小的直接影响。(5）挡土墙随时间变化的位移曲线是非线性的，采用二次函数能较好地对变形趋势进行曲线拟合。4. 探讨变形监测在挡土墙监测中的问题4.1 确定挡土墙观测精度的合理性由于现行规范对施工单位施工过程的沉降观测要求不明朗，这对施工单位在建筑物沉降观测精度选择随意较大，但是精度的高低直接关系到沉降观测成败。对沉降观测精度选择既不能太高也不能太低，要合适适宜，适合工程特点的需要。既不造成无谓的浪费也要保证观测结果的准确。这样就认为重要的建（构）筑物在首次观测过程中适用精密仪器的设备（高级水准仪、铟合金尺等）在0.00以上部分按二等水准测量方法，采用放大率倍数较大的S2或S3水准仪进行观测，也可以测出较理想的结果。在沉降观测的过程中，沉降量与时间关系曲线不是单边下行光滑曲线，而是起伏状现象。这就分析原因，进行修正。第二次观测出现回升，而以后各次观测又逐渐下降。可能是首次观测精度过低，若回升超过5mm时，第一次观测作废，若回升5mm内，第二次与第