淺析建筑物沉降觀測(cè)技術(shù)及常用方法研究

史磊

（遼寧省基礎(chǔ)測(cè)繪院，遼寧錦州 121003）

建筑工程發(fā)展和建設(shè)過程中，沉降觀測(cè)技術(shù)應(yīng)用到整個(gè)過程當(dāng)中，對(duì)于建筑物是否能夠更加安全應(yīng)用有著直接關(guān)系，工程中沉降觀測(cè)技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要作用，意義重大，對(duì)于沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)相關(guān)部門也有很多規(guī)范和要求，對(duì)觀測(cè)工作需要進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)督和管理，避免發(fā)生不均勻沉降問題，同時(shí)也能夠盡量避免發(fā)生沉降或者是裂縫情況，給企業(yè)或者是業(yè)主形成巨大損失，也對(duì)其他人生命財(cái)產(chǎn)安全形成影響。

一、沉降觀測(cè)的特點(diǎn)概述

1.精度高

建筑物是否安全和穩(wěn)定與沉降觀測(cè)工作中精度高低有著直接聯(lián)系，因而對(duì)于沉降規(guī)律的把握和控制工作需要更多注意，因此在對(duì)建筑物實(shí)際監(jiān)測(cè)中，必須要滿足建筑物所允許的沉降范圍，一般來講，沉降觀測(cè)的精確度應(yīng)小于允許沉降值的110～120，但是為了更加詳細(xì)全面的研究沉降過程，對(duì)于觀測(cè)精度要求還要更高。

2.頻率高

建筑中出現(xiàn)沉降問題一般都是伴隨著時(shí)間而發(fā)生，因此對(duì)于建筑物同一點(diǎn)中沉降現(xiàn)象進(jìn)行坐標(biāo)觀察時(shí)，要選擇一定時(shí)間內(nèi)的高程差進(jìn)行計(jì)算，并且保證進(jìn)行重復(fù)觀察，這樣才能夠更好、更精確度觀察沉降效率和速度，通過坐標(biāo)觀察能夠看出沉降發(fā)生變化的規(guī)律。

3.難度大

從建筑物本身來說，其沉降度所需要精度非常高，同時(shí)環(huán)節(jié)非常繁瑣，因此所需要計(jì)算量也巨大，所需要進(jìn)行處理數(shù)據(jù)也非常嚴(yán)格，因此，就需要更多數(shù)據(jù)去進(jìn)行處理和獲取更多信息，也就是說說沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)處理的過程也是分析沉降規(guī)律和預(yù)報(bào)的過程。

二、常用方法

1.常規(guī)地面測(cè)量法

通過水準(zhǔn)儀去進(jìn)行沉降點(diǎn)的觀測(cè)工作需要根據(jù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變化去進(jìn)行觀察，同時(shí)根據(jù)沉降變形相關(guān)情況進(jìn)行分析，這種方式在高程測(cè)量工作中應(yīng)用較為廣泛，但是這種方式也有其不足地方，不能對(duì)不同進(jìn)度要求和不同類型工程沉降監(jiān)測(cè)進(jìn)行滿足，同時(shí)隨著測(cè)量?jī)x器增多，沉降監(jiān)測(cè)中全站儀的應(yīng)用有著更為廣泛利用效果，尤其是在全自動(dòng)跟蹤測(cè)量?jī)x(測(cè)量機(jī)器人)中更是能夠?qū)崿F(xiàn)全天、全方位、更高精度控制工作。

2.地面攝影測(cè)量法

近些年來，在大型建筑工程進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)過程中，數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量技術(shù)被相關(guān)工作人員進(jìn)行利用，通過這種方式進(jìn)行建筑物測(cè)量，并不需要直接對(duì)物體進(jìn)行接觸，而是通過點(diǎn)與點(diǎn)之間形成的空間信息去進(jìn)行綜合分析，從而保證沉降數(shù)據(jù)符合建筑物需要，測(cè)定精度可達(dá)2～4μm。

3.GPS測(cè)量法

GPS在各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用都較多，是一種比較新的空間定位技術(shù)，之前是靜態(tài)定位，如今隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展成為了動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，同時(shí)精確度更加高，甚至是在很多光學(xué)領(lǐng)域中替代了一些專業(yè)儀器和設(shè)備，應(yīng)用GPS進(jìn)行沉降觀測(cè)，實(shí)現(xiàn)更高進(jìn)度全自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)。

4.In-SAR測(cè)量技術(shù)

成孔徑雷達(dá)干涉技術(shù)（In-SAR）與GPS技術(shù)有其相同地方，表現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)建筑物全天的觀測(cè)，這個(gè)技術(shù)因?yàn)檫@項(xiàng)優(yōu)勢(shì)發(fā)展非常迅速，同時(shí)在整個(gè)變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中都獲得了非常高的肯定堵，在建筑物變形監(jiān)測(cè)中，所實(shí)現(xiàn)的意義和價(jià)值更是不可估算的，地基合成孔徑雷達(dá)將步進(jìn)頻率連續(xù)波技術(shù)、雷達(dá)差分干涉技術(shù)和合成孔徑雷達(dá)技術(shù)（SAR）相結(jié)合，根據(jù)最好的視角和平臺(tái)通過安全測(cè)量方式對(duì)變形數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

三、沉降觀測(cè)流程

1.基準(zhǔn)點(diǎn)的布置

首先在進(jìn)行水準(zhǔn)點(diǎn)的不知過程中，要設(shè)置在三個(gè)以上的點(diǎn)，同時(shí)各個(gè)點(diǎn)之間距離不能夠太遠(yuǎn)，符合工程建設(shè)規(guī)范，同時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)不能夠受到相關(guān)因素影響，因此，埋設(shè)位置需要進(jìn)行勘測(cè)，盡量減少建筑物可能對(duì)其形成的壓力，同時(shí)還應(yīng)該檢查一下是否處在地震危害區(qū)域，同時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)不知過程中，要保持其穩(wěn)定性的特點(diǎn)，不能將其進(jìn)行隱蔽和阻礙，不能夠設(shè)置在視線范圍受阻的位置，為了能夠保證水準(zhǔn)點(diǎn)的安裝能夠符合觀測(cè)點(diǎn)的規(guī)定，視線范圍長(zhǎng)度可以設(shè)置在35m以上，同時(shí)可以采用普通的水準(zhǔn)表，可以在這個(gè)位置時(shí)常進(jìn)行澆水，時(shí)間長(zhǎng)度大概保持的一周左右，這樣觀察其穩(wěn)定以后在進(jìn)行相應(yīng)觀測(cè)，如果這個(gè)位置受到相關(guān)環(huán)境因素的影響，可以在整個(gè)位置上打入空洞，通過混凝土進(jìn)行回填，這樣再進(jìn)行牢固固定，這樣能夠形成一個(gè)明顯的標(biāo)志，使其能夠受到很好的維護(hù)和檢查（圖1）。

2.實(shí)際觀測(cè)

沉降點(diǎn)首次觀測(cè)時(shí)，需進(jìn)行往返兩次觀測(cè)，且觀測(cè)站數(shù)均為偶數(shù)。往返觀測(cè)時(shí)，相同沉降點(diǎn)一次觀測(cè)與返回觀測(cè)時(shí)，需設(shè)定不同的水準(zhǔn)標(biāo)尺，即水準(zhǔn)標(biāo)尺位置互換。一般情況下，首次觀測(cè)高程值精度要求較高，一次觀測(cè)與返回觀測(cè)所獲取的兩個(gè)高程值差要低于1mm。滿足上述要求后，取往返觀測(cè)的平均值作為首次沉降點(diǎn)的高程值。首次觀測(cè)完成后，后續(xù)觀測(cè)只需一次即可。由于沉降基準(zhǔn)點(diǎn)與沉降點(diǎn)構(gòu)成了閉合線路，因此可利用閉合差來體現(xiàn)測(cè)量精度。閉合差低于允許值二分之一時(shí)，方能保證高差誤差達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。若首次觀測(cè)獲取的沉降量為零，后續(xù)觀測(cè)過程中，通過兩次觀測(cè)所得的高程值差便可得到沉降點(diǎn)位的沉降量與總沉降量。

3.沉降觀測(cè)時(shí)間

在實(shí)際工程建設(shè)過程中，如果建筑物需要建立在一些砂類的土壤中，那么發(fā)生沉降時(shí)間和整個(gè)周期是不同，在一些粘土中發(fā)生沉降的狀況是普通的一半，而砂類則需要更短時(shí)間進(jìn)行觀察，可以根據(jù)地基實(shí)際情況，以及建設(shè)樓層數(shù)量以及所能承載的負(fù)荷來進(jìn)行確定，如果遇到需要停工狀況，則需要進(jìn)行開始以及重新開工時(shí)進(jìn)行觀測(cè)，竣工后，沉降觀測(cè)頻率可以相對(duì)小一些，一般根據(jù)地基類型與沉降速度可以設(shè)置為一個(gè)月至一年等不同周期。最后可以通過沉降量以及時(shí)間之間建立相應(yīng)曲線來進(jìn)行判斷，是否這個(gè)時(shí)間沉降狀況是否穩(wěn)定，如果沉降速度能夠小于0.01～0.04mm/d時(shí)，就可以判斷處在穩(wěn)定階段，當(dāng)然還需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行建設(shè)。

圖1 沉降觀測(cè)點(diǎn)平面示意圖

4.沉降成果的分析報(bào)告

對(duì)于建筑物的沉降觀測(cè)來看，主要是在施工階段以及使用階段進(jìn)行相應(yīng)建設(shè)，因此，對(duì)于沉降進(jìn)行相關(guān)成果進(jìn)行報(bào)告展示時(shí)，也是在建筑施工階段來進(jìn)行，在施工過程中，主要是每隔兩層進(jìn)行觀測(cè)一次，然后直接到樓頂位置，如果后期建筑物施工使用階段，可在每年檢測(cè)兩次，這樣的頻率進(jìn)行相應(yīng)檢測(cè)，直到建筑物沉降能夠穩(wěn)定。如果建筑物發(fā)生一些澄江狀況，像是下沉或者是一些比較嚴(yán)重的沉降狀況，或者是出現(xiàn)了一些裂縫，就需要連續(xù)進(jìn)行觀測(cè)，只有在每次觀測(cè)結(jié)構(gòu)都符合規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)之后，再進(jìn)行相關(guān)計(jì)算。

5.沉降精度控制

根據(jù)建筑物的特性和建設(shè)、設(shè)計(jì)單位的要求選擇沉降觀測(cè)精度的等級(jí)。再未有特殊要求情況下，一般性的高層建構(gòu)筑物施工過程中，采用二等水準(zhǔn)測(cè)量的觀測(cè)方法就能滿足沉降觀測(cè)的要求。

各項(xiàng)觀測(cè)指標(biāo)要求如下：

（1）往返較差、附和或環(huán)線閉合差：Δh=∑a-∑b≤±1.0n，n表示測(cè)站數(shù)（或Δh=∑a-∑b≤±1.0L，L表示觀測(cè)路線距離）。

（2）前后視距≤50m；前后視距差≤2.0m；前后視距累積差≤3.0m；視線高度應(yīng)大于0.3m。

（3）沉降觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于后視點(diǎn)的高差容許差≤1.0mm。

（4）精密自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀Ni005A，且i角≤15″，自動(dòng)補(bǔ)償誤差?a絕對(duì)值≤0.2″。

（5）高精度線條式銦瓦合金水準(zhǔn)尺，水準(zhǔn)標(biāo)尺分劃線的分米分劃線誤差和米分劃間隔真長(zhǎng)與名義長(zhǎng)度之差≤0.1mm。

（6）掌上電腦記錄，NASEWV 3.0平差處理軟件等。

6.沉降觀測(cè)注意事項(xiàng)

（1）相關(guān)工作人員進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，一定要注意安全，佩戴安全帽，對(duì)于施工中所運(yùn)用的儀器設(shè)備進(jìn)行安全維護(hù)和管理。

（2）觀察過程中不能受到相關(guān)設(shè)備的振動(dòng)影響，因此，對(duì)于一些攪拌機(jī)等大型設(shè)備不能夠安置在這個(gè)范圍之內(nèi)容，周圍也需要進(jìn)行查看。

（3）施工過程中，現(xiàn)場(chǎng)很多觀測(cè)點(diǎn)很容易被破壞，因此，在設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)的時(shí)候，一定要將這些點(diǎn)多設(shè)置一些，在一些較為重要點(diǎn)，還可以布置2個(gè)點(diǎn)，同時(shí)進(jìn)行觀測(cè)的人員一定要對(duì)觀測(cè)點(diǎn)可能發(fā)生的變動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的觀察，如果發(fā)生損壞情況，要及時(shí)對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行更新和置換。

（4）建筑物沉降應(yīng)隨荷載和時(shí)間的增加而增加，但有時(shí)會(huì)出現(xiàn)回彈現(xiàn)象；有時(shí)曲線呈階梯或波動(dòng)，則需要分析這些異常沉降現(xiàn)象。

（5）建筑物沉降觀測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期的、周期性的測(cè)量工作，為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性，應(yīng)盡可能固定觀察者、水準(zhǔn)標(biāo)尺和水準(zhǔn)標(biāo)尺等。按照指定的日期、方式和路線從固定基準(zhǔn)點(diǎn)出發(fā)。

四、結(jié)束語

綜上所述，沉降觀測(cè)對(duì)建筑的施工以及運(yùn)營(yíng)都有極為重要的作用，通過對(duì)沉降觀測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，一定要對(duì)施工過程進(jìn)行監(jiān)督和控制，保證進(jìn)行科學(xué)的指導(dǎo)施工，避免建筑物匯總發(fā)生不均勻沉降的狀況，向相關(guān)部門將相關(guān)資料進(jìn)行反應(yīng)，避免造成因建筑體的沉降而導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)破壞進(jìn)而造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失的情況。在今后的建筑沉降觀測(cè)作業(yè)中，我們應(yīng)根據(jù)工程特點(diǎn)恰當(dāng)?shù)倪x擇觀測(cè)方式，高質(zhì)高效的完成觀測(cè)工程。