淺談建筑工程沉降監(jiān)測方法

宋振濤 康莉 陳潔

【摘要】在高層建筑建設(shè)過程中增強(qiáng)各個階段的沉降觀測對于保證高層建筑物結(jié)構(gòu)的安全，確保建筑物的正常使用非常重要。本文對建筑工程沉降觀測技術(shù)進(jìn)行分析，對實(shí)際操作中存在的一些問題進(jìn)行解決。

【關(guān)鍵詞】建筑工程? 沉降觀測? 問題

由于地質(zhì)地貌的不同，高層建筑地建設(shè)過程中，由于作用力的緣故，將可能造成地質(zhì)沉降，從而給建筑物的安全使用造成隱患，為防患于未然，在建筑高層過程中，普遍使用沉降觀測技術(shù)，以減少建筑工程出現(xiàn)質(zhì)量問題的可能性。

一、沉降監(jiān)測應(yīng)遵循的原則

為盡量減少觀測誤差的不定性，使所測的結(jié)果具有統(tǒng)一的趨向性，保證各次觀測結(jié)果與首次觀測的結(jié)果具有可比性，使所觀測的沉降量更真實(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：沉降觀測依據(jù)的基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和被觀測物上的沉降觀測點(diǎn)的點(diǎn)位要穩(wěn)定;測量所用儀器、設(shè)備要穩(wěn)定，觀測者應(yīng)固定;每次觀測時的環(huán)境條件基本一致;觀測路線、鏡位、程序和方法要固定;沉降觀測整理時原始數(shù)據(jù)要真實(shí)可靠，記錄計(jì)算符合施工測量規(guī)范的要求。

二、沉降監(jiān)測存在的問題

（一）監(jiān)測精度問題

（1）儀器誤差。儀器的誤差往往會隱藏在數(shù)據(jù)中而難以發(fā)現(xiàn)，對于沉降觀測精度有較大的影響，在相應(yīng)的規(guī)范中對儀器的誤差均有具體規(guī)定，例如，對于用于一、二級水準(zhǔn)觀測的儀器其i角不能大于15″，但由于儀器在校驗(yàn)過程中或使用過程中不可避免的受到一些外界因素的影響，從而使得儀器某些方面的誤差要高于規(guī)范要求，因此在儀器使用前應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)定對儀器進(jìn)行調(diào)整，在使用過程中也應(yīng)定期對儀器進(jìn)行檢驗(yàn)，降低儀器本身誤差對數(shù)據(jù)的影響。

（2）測站的設(shè)置。規(guī)范上對測站的設(shè)置有具體的規(guī)定，對于國家一、二等精密水準(zhǔn)測量要求在設(shè)置測站時前后視距差分別不得超過0.5m和1.0m，但實(shí)際上往往一個測站可以看到5-6個沉降點(diǎn)，如果僅布設(shè)這幾個沉降點(diǎn)，則工作效率高，但視距差難以滿足規(guī)范要求，視距差的限制主要是為了減少i角引起的誤差，為了得到高精度的數(shù)據(jù)且降低過多設(shè)置測站所導(dǎo)致的誤差增大，應(yīng)在觀測前對i角進(jìn)行嚴(yán)格校正，從而保證在合適的測站布置下得到較高的測量精度。

（3）平差的處理。平差處理對于保證精度較為重要，主要包括相鄰變形點(diǎn)高差中的誤差以及測站高差中的誤差，通過平差計(jì)算能夠很容易地算出觀測路線上單位長度的偶然誤差。對于沉降觀測，其測量值只應(yīng)反映建筑物下沉，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)上升的趨勢，可以說明監(jiān)測數(shù)據(jù)的錯誤性，嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行平差計(jì)算是測量精度保證的基本要求。

（4）監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)。沉降監(jiān)測點(diǎn)分為基準(zhǔn)點(diǎn)和沉降點(diǎn)兩種，通過精密儀器測得不動的基點(diǎn)與沉降點(diǎn)之間的高差是計(jì)算沉降量的基本方法，因此基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)位置及長久穩(wěn)定是保證最終沉降數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的重要因素，為了保證其連續(xù)有效，應(yīng)將工地附近的基準(zhǔn)點(diǎn)作為工作基點(diǎn)，與市內(nèi)較近的國家一、二等水準(zhǔn)點(diǎn)相連，從而保證工作基點(diǎn)即使遭到破壞也能很快得到恢復(fù)。沉降點(diǎn)的布設(shè)位置應(yīng)能夠全面反映所測建筑物的變形特征，應(yīng)結(jié)合地質(zhì)條件及建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等因素綜合確定，在根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置的前提下也應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況靈活布置。

（二）數(shù)據(jù)處理問題

沉降觀測中由于各種因素的影響，難免觀測數(shù)據(jù)會有不同程度的誤差，在觀測后應(yīng)首先對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分析及處理，并實(shí)時計(jì)算各測站的精度指標(biāo)，出現(xiàn)問題應(yīng)及時補(bǔ)測、重測。數(shù)據(jù)的后處理中，先對數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)密的平差計(jì)算，再根據(jù)沉降量繪制各種曲線，便于對數(shù)據(jù)的分析，為變形預(yù)報提供依據(jù)，對于數(shù)據(jù)處理及分析一定要找經(jīng)驗(yàn)豐富的人員進(jìn)行，不僅能夠發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中可能存在的問題，也能對數(shù)據(jù)做出合理的分析，提供可靠的變形預(yù)報。

（三）監(jiān)測周期問題

監(jiān)測周期應(yīng)根據(jù)工程進(jìn)度、性質(zhì)以及地質(zhì)情況和基礎(chǔ)荷載的增加頻率等情況綜合確定，一般來說，對于在建的工程應(yīng)該在施工期間和建成初期觀測次數(shù)頻率應(yīng)多一些，監(jiān)測周期的設(shè)置應(yīng)綜合多方面考慮：首先，施工期觀測次數(shù)應(yīng)該按照增加荷載和地基的實(shí)際情況進(jìn)行確定;其次，如果施工階段出現(xiàn)停工的話，應(yīng)該在停工后，剛剛開工時，分別進(jìn)行一次沉降觀測，在停工期間也至少要保證3-5個月觀測一次;最后，對于施工過程中荷載突然增加時，例如暴雨等因素影響，應(yīng)及時增加監(jiān)測頻率并增補(bǔ)測點(diǎn)。

（四）沉降曲線在首次觀測后即發(fā)生回升現(xiàn)象

在第二次觀測時即發(fā)現(xiàn)曲線上升，至第三次后，曲線又逐漸下降。發(fā)生此種現(xiàn)象，一般都是由于初測精度不高，而使觀測成果存在較大誤差所引起的。此時，如周期較短，可將第一次觀測成果作廢，而采用第二次觀測成果作為首測成果。為避免發(fā)生此類現(xiàn)象，首次觀測應(yīng)適當(dāng)提高測量精度，施測時一般用N2或N3級精密水準(zhǔn)儀認(rèn)真施測，并且要求每個觀測點(diǎn)首次高程應(yīng)在同期觀測兩次后決定，相互比較，確保首次觀測成果可靠。

三、建筑物沉降監(jiān)測方法

（一）水準(zhǔn)測量法

水準(zhǔn)測量法是建筑物沉降觀測中最為常見的一種方法，是利用水準(zhǔn)儀確定基準(zhǔn)點(diǎn)和沉降監(jiān)測點(diǎn)，通過沉降監(jiān)測點(diǎn)各周期的高程變化來分析建筑物的沉降變形情況。該方法適用性強(qiáng)、精度較高，能夠適用于不同場地條件下的建筑物沉降監(jiān)測，是一種應(yīng)用廣泛、傳統(tǒng)且可靠的測量方法。

（二）全自動測量法

隨著測量儀器的不斷改進(jìn)，集測距儀、電子經(jīng)緯儀等優(yōu)點(diǎn)于一體的全站儀得到了廣泛的應(yīng)用，尤其是全自動跟蹤測量儀的推廣應(yīng)用，為全天候、全方位、高精度的全自動監(jiān)測提供了廣闊的發(fā)展空間。

（三）數(shù)字化攝影測量法

數(shù)字化攝影技術(shù)是一種利用被攝物體影響來重建物體空間位置和三維性狀的技術(shù)，該技術(shù)目前在快速繪制大型建筑遺址、國防建設(shè)、地形圖繪制、建筑工程學(xué)等方面均有應(yīng)用，尤其適用于重要工程的變形和自動生產(chǎn)線監(jiān)測、彈體運(yùn)動軌跡、炮口沖擊波等不可接觸的物體測量中，在大型建筑物的沉降觀測中，由于其不需要接觸即可獲得多點(diǎn)的三維空間信息，且精度能夠達(dá)到2-4μm，在建筑工程中的應(yīng)用也越來越廣泛。

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