建筑物的沉降觀測及其精度控制

李愛萍+任雪萍

摘要：建筑建造過程中的一項重要技術指標是建筑沉降觀測，伴隨著高層、超高層建筑的開發(fā)，加強建筑物沉降觀測精度的研究越發(fā)的重要和迫切。在檢測過程中，為了進一步提高沉降觀測精度，本文根據建筑物的實際情況，對沉降觀測精度控制存在的問題進行深入的分析并進行闡述，同時對觀測步驟，以及改善和提升沉降觀測精度提出相應的政策建議，進而為沉降觀測提供參考依據。

關鍵詞：建筑物 ?沉降觀測 ?精度 ?控制

0 引言

對于建筑物、構筑物來說，在施工以及使用過程中，沉降觀測是一項重要的工作，同時也是工程備案技術資料中的關鍵內容，這是因為沉降檢測直接關系到建筑的施工質量和建筑物使用的安全性。在這種情況下，需要根據相關的建筑設計規(guī)范，必須對建筑工程的沉降進行觀測，通常情況下，需要進行沉降檢測的建筑主要包括：地基基礎設計等級為甲級的建筑物、復合地基或軟弱地基上的設計等級為乙級的建筑物等。

1 沉降觀測存在的問題

雖然沉降觀測對于建筑物安全運行很重要，對于建筑物的沉降觀測，我國有著明確的規(guī)章制度要求。但是在建筑物實際施工或使用過程中，沉降觀測沒有受到應有的重視，主要表現為：一是對于建筑設計部門來說，在設計圖紙上沒有詳實的圖示標注沉降觀測要求;二是對觀測點的設置，通常情況下不符合設計要求;三是對于設置的沉降觀測時間不符合設計要求或者相應的規(guī)范要求;四是在記錄沉降觀測數據的過程中，存在弄虛作假的現象;五是用戶在使用建筑物的過程中，沒有按照規(guī)定要求，對沉降進行繼續(xù)觀測。

2 沉降觀測的基本要求

2.1 正確認識沉降觀測的意義

實施沉降觀測對于建（構）筑物來說是一項重要的工作。如果建（構）筑物處于地基軟弱或者不穩(wěn)定的地區(qū)，或者建（構）筑物上部荷載與自重較大，在這種情況下，進行沉降觀測顯得尤為重要。在對建筑的沉降進行觀測的過程中，其具體的觀測操作需要按照規(guī)范要求進行。在監(jiān)測過程中，只有確保觀測數據的真實性和可靠性，在一定程度上才能科學預測建筑物未來的變形情況，同時為建（構）筑物施工給予科學合理的指導，進一步為工程建設提供參考依據，從而達到監(jiān)測建筑物變形的目的。

2.2 對于沉降觀測的觀測點、觀測數量和時間等指標，按照設計規(guī)范的相關要求，建筑設計部門需要在施工說明或施工圖中進行明確。建筑實際變形程度或變形趨勢通過變形測量得以真實反映，進而在一定程度上對已建工程及建筑場地的穩(wěn)定性進行有效的監(jiān)測。在施工及運營期間，通過對新建工程進行監(jiān)測，進一步驗證核實地基基礎、結構設計參數，為深入分析工程質量提供依據，并且在一定程度上為研究地區(qū)建（構）筑物變形規(guī)律積累相應的經驗。

2.3 在對建（構）筑物進行沉降監(jiān)測時，施工單位需要嚴格遵守設計規(guī)范和要求，并且進行嚴格把關，同時需要做好下列工作：

①對沉降觀測點進行科學合理地設置

a磚墻承重的建筑物。在對建（構）筑物沉降進行監(jiān)測的過程中，對于該類建筑物來說，通常情況下，沿著墻每隔8m至10m，需要設置一個相應的沉降觀測點。

b框架結構的建筑物。對于框架結構的建筑物來說，在進行沉降監(jiān)測時，沉降觀測點需要設置在每個樁基或部分柱基上部。

c浮筏（箱形）基礎的高層建筑。對于浮筏（箱形）基礎的高層建筑來說，沉降觀測點需要沿著縱、橫軸和基礎周邊位置進行合理設置。

d如果建筑物比較新，在這種情況下，在與原建筑物相互連接的兩邊設置沉降點。

e對于煙囪、水塔、油灌等構筑物來說，通常情況下，沉降觀測點需要沿周邊位置對稱設置。

f對于嵌入墻體的觀測點來說，其材料通常情況選用元鋼，并且直徑大于12mm，在埋入深度方面，一般超過12cm。

②對沉降觀測的次數、時間進行合理的設置

在對建筑物沉降進行觀測時，如果建筑物屬于工業(yè)廠房、公共建筑，或者是超過4層的磚混結構住宅建筑，在這種情況下：在對觀測點進行穩(wěn)固安設后進行第一次觀測。接著在第三層進行觀測，三層以上每一層都要進行相應的沉降觀測，在建筑物竣工后進行一次觀測。

③穩(wěn)妥確定水準點

所謂水準點是指對各觀測點進行沉降觀測的基準點，對于基準點的選擇，通常情況下，其數量一般不少于2個，并且基準點要選擇建筑物、巖基等相對固定的部位。

④觀測儀器及觀測方法

a在觀測過程中，使用的水準儀、鋼水準尺等觀測儀器，需要經過計量部門進行檢驗。

b在對建筑物進行觀測時，利用固定的測量儀器和工具，通過專職人員實施沉降觀測。

c在對建筑物沉降進行現場觀測時，通常使用環(huán)形閉合方法或往返閉合法進行檢查。同一觀測點的兩次觀測之差控制在1mm。

⑤沉降觀測的圖示與記錄

a對于沉降觀測示意圖來說，通常情況下，需要畫出建筑物的底層平面圖，同時需要對觀測點的位置、編號以及水準基點的位置、編號等進行注明。

b采用建設部制定的統(tǒng)一表格記錄沉降觀測數據。嚴格核對觀測數據，確保數據的準確性，對于觀測數據，不得任意更改。

c對于房屋等構筑物的沉降量、沉降差等需要控制在地基允許變形值范圍內，必要的情況下參見設計規(guī)范的相關規(guī)定。

d妥善保管沉降觀測資料，以便存檔備查。綜合整理測試數據，同時繪制成圖表、曲線，再將測試結果反饋到設計和施工中，進而在一定程度上對施工組織設計進行優(yōu)化。

e為工程積累相關參數，進而在一定程度上充分發(fā)揮監(jiān)測的作為。對于建（構）筑物來說，在其沉降沒有穩(wěn)定的情況下，需要用戶繼續(xù)對沉降進行觀測。

3 實施沉降觀測的步驟

3.1 設置水準點和觀測點

根據工程的特點，設置水準點，同時根據施工現場的實際情況，制定相應的測量方案，水準控制點及工程的測量方案和布網原則建立水準控制網，通常情況下由建設單位提供。為了對水準點的位置進行校核，在一定程度上避免變動水準點出現差錯。選擇水準點位置需要遵守下列要求：endprint

①布設水準點的數目需要超過三個，并且水準點的間距控制在100m;

②在建（構）筑物基礎壓力影響的范圍以外設置水準點;

③水準點應設置在能保證在整個沉降觀測期間穩(wěn)定不變和不會被施工破壞或觀測時視線受阻擋的位置;

④在場內進行觀測時，架設的儀器能夠后視到兩個以上的水準點，水準點與建筑物觀測點的高差最好能安置一次儀器就能測得，且視線長度控制在35m，進而在一定程度上為觀測提供便利，同時提高觀測精度。

在布設沉降觀測點的過程中，需要全面反映變形的程度或變形的趨勢，并且能夠根據地質情況及建筑結構的特點進行確定。在施工期間和建成后，確保沉降觀測點的位置能夠進行順利的觀測，通常情況下，在建筑物的四角、地質條件變化處等沉降變化顯著的地方布設觀測點。在建筑物上設置沉降觀測點時，需要確保觀測點縱橫的對稱性，并且相鄰觀測點的間距控制在15m～30m。對于沉降觀測點布點圖，需要結合平面設計圖紙的實際進行繪制，進一步確定沉降觀測點的具體位置。在對建筑物沉降進行觀測時，為了確保觀測路線的一致性，通常情況下，在水準點和沉降觀測點之間建立固定的觀測路線，并且在站點與轉點處做好標記。

3.2 沉降觀測的周期

對于建（構）筑物沉降變化規(guī)律，通過沉降觀測的周期能夠得以準確反映。觀測建（構）筑物的沉降，其觀測時間通常情況下其限制條件非常嚴格，并且首次觀測需要及時進行，否則進行沉降觀測的原始數據難以獲得，使得觀測結果的完整性受到不同程度的影響和制約，必要的情況下，進行復測，復測一般需要根據工程的進展情況定時進行。在對建筑物沉降進行復測時，要避免發(fā)生漏測、補測現象。

3.3 施測沉降觀測

編制工程施測方案，確定觀測周期，穩(wěn)固安裝觀測點后，通常情況下需要進行及時的首次觀測。以后各次觀測需要與首次觀測的沉降觀測點的高程值進行對比分析，在精度方面，一般要求比較高。在對觀測點進行施測時，一般采用N2級水準儀，并且在周期觀測兩次后決定每個觀測點首次高程。隨著建筑物施工的不斷進行，需要將臨時觀測點上移一層，同時進行相應的觀測，直到0.00，在這種情況下，按照規(guī)定埋設永久觀測點，然后依次循環(huán)，直至工程項目竣工。

3.4 輸出沉降觀測的成果

①沉降觀測點平面布置示意圖;

②時間與沉降量關系曲線和時間與荷重關系曲線圖;

③沉降量統(tǒng)計表;

④根據沉降量，對沉降曲線圖進行統(tǒng)計，在這種情況下，可以對建（構）筑物的沉降趨勢進行預測，及時向有關主管部門反饋建（構）筑物的沉降情況，進而在一定程度上及時采取預防或善后措施。

4 確定沉降觀測精度指標

在施工過程中，建筑物本身結構、應力作用不當都會造成建筑物發(fā)生變形，另外，工程的地質、水文地質條件等，同樣可能引發(fā)建筑物發(fā)生變形等。

4.1 確定沉降觀測精度指標受觀測目的的影響和制約。在當前社會條件下，對建筑物沉降進行觀測，其目的主要表現為：安全監(jiān)測、積累資料和科學實驗。進行變形觀測進一步積累資料這種目的得到統(tǒng)一，在這種情況下，可以適當降低精度指標，對于另兩種目的精度指標可以適當地提高些。

4.2 建筑物的允許變形值影響并制約著沉降觀測精度指標的確定。建筑的性質、重要性、安全可靠等因素決定著建筑物的允許變形值。一般情況下，對于重要建筑物來說，其允許變形值都很小，一般建筑物次之，對于次要的建筑物，其允許變形值可以適當大些。

4.3 對于沉降觀測精度指標，其確定需要考慮這種指標的需要與可能。通常情況下，需要就是需要怎樣的精度指標，一般由設計、施工、測量等人員共同商定;也就是在已有的技術、儀器設備的基礎上，需要達到的觀測精度目的。

5 沉降觀測精度控制的策略

5.1 布設完善的水準網，精確水準測量基點

對建筑物沉降進行觀測，其中水準基點是基礎點，其特點是具有固定性和永久性，通過該點能夠觀測地基以及變形深基坑的不均勻沉降等。所以說，健全水準測量網和確定水準點成為觀測建筑物沉降的關鍵。在對工程項目進行測量時，為了提高監(jiān)測的精度，一個測量組通常情況下需要涵蓋三個水準點，并且配備一個固定的測量站，對于網形技術人員可以優(yōu)先選擇，同時以水準網為基礎，在一定程度上合理設置高程起算點，進一步對地下點、墻壁點以及水準基點等進行確定。在選擇和設置水準基點過程中，對于穩(wěn)定性高、安全系數高的地點需要給予優(yōu)先選擇，監(jiān)測距離和埋深深度需要按照沉降觀測技術規(guī)范進行設置，例如永久觀測點設置在墻體半米高處，對于超大型建筑物來說，水準基點的數量可以適量增加等。此外，技術人員需要對氣候變化，地質條件等外界環(huán)境因素進行考慮，因為這些因素在一定程度上影響水準基點的選擇和監(jiān)測。通過對水準基點的設置和標示進行不斷的完善，沉降觀測的精度可以大大提高。

5.2 準確設置沉降觀測點，保障其準確性

在對建筑物開始測量、監(jiān)測前，對于建筑沉降觀測點的位置、數量等，需要技術人員進行核對，同時對建筑物的結構形式、外觀樣式等因素進行綜合考慮，進而在一定程度上準確的布設沉降觀測點。例如，可以將沉降監(jiān)測點的位置設置在距深基坑支護結構上的鎖口梁10-15m的位置上，同時可以在基坑與支護陽角的位置增設相應的監(jiān)測點。另外，在設置沉降監(jiān)測點過程中，通常情況下還需考慮新舊建筑、高低建筑等影響，進而在一定程度上準確反映建筑物變形特征，同時可以大大提高沉降觀測的精度。如果建筑物處于地震帶上，應加強設置煙囪等局部構造處監(jiān)測點。最后，對于高層建筑的特殊性需要給予考慮，為了充分提高觀測精度，可以將沉降監(jiān)測點設置在高層建筑的承重墻、堆荷等位置上。

5.3 對沉降監(jiān)測時間進行嚴格把控

對建筑物沉降進行周期性監(jiān)測，其目的是對建筑物的變形和沉降情況進行準確掌握。對于建筑物來說，在正式投入使用前，通常情況下，需要每個季度進行一次觀測，直到建筑沉降數據趨于穩(wěn)定。在特殊情況下，通過增加監(jiān)測頻率的方式，進一步對高層建筑物的鎖口梁、地下室的澆筑等位置進行檢測。在控制檢測時間的過程中，對于相關的技術規(guī)范和要求，技術人員必須嚴格落實。endprint

6 測量誤差的來源

6.1 儀器誤差

儀器誤差測量儀器本身及其附件引入的誤差。例如儀器的零點漂移、圓水準器軸應不平行于儀器的垂直軸、水準管軸不平行于望遠鏡的視準軸等引起的誤差。測量中使用的儀器和工具不十分完善，致使測量結果產生誤差。例如：用普通水準尺進行水準測量時，最小分劃為5mm，就難以保證毫米數的完全正確性。經緯儀、水準儀檢校不完善產生的殘余誤差影響，例如：水準儀視準軸部平行于水準管軸，水準尺的分劃誤差等。這些都會使觀測結果含有誤差。

6.2 人為誤差

測量人員由于分辨力、視力疲勞、不良習慣或缺乏責任心，如讀錯數字、操作不當等引起的誤差。測量人員除完全自動測量外，測量總離不開人的操作。測量人員的工作責任心、技術水平、操作的熟練程度以及測量習慣等因素都可能造成測量誤差的產生。

6.3 環(huán)境誤差

觀測過程中，外界條件的不定性，如溫度、陽光、風等時刻都在變化，必將對觀測結果產生影響，例如：溫度變化使水準尺產生伸縮，陽光照射會使儀器各部分受熱不均使軸線關系因此改變、風大時會使儀器抖動、不易精平等都會引起誤差;較陰的天氣會使目標不清楚等。

通常把以上幾種因素綜合起來稱為觀測條件，可想而知觀測條件好，觀測中產生的誤差就會小，反之，觀測條件差，觀測中產生的誤差就會大。

7 減弱誤差的方法

為了進一步提高變形觀測成果的精度，通常情況下，需要按照規(guī)定的時間進行觀測，并且在觀測過程中，需要采取相應的措施，進而在一定程度上降低誤差。

7.1 五固定：①對使用的儀器、設備等進行相應的固定。②固定相應的觀測人員。③固定觀測的時間。④固定沉降觀測的路線、鏡位、程序和方法。⑤固定變形觀測依據的基準點和工作基點。觀測建筑物變形，需要以基準點作為參考依據，對于每項工程來說，其穩(wěn)固可靠的基準點，通常情況下不少于3個，并且每半年進行一次復測。在觀測過程中，可以直接使用的依據點就是工作基點，工作基點一般選在距觀測點較近，并且比較穩(wěn)定的地方。對于高層建筑來說，如果通視條件比較好或者觀測項目比較少，在這種情況下，可以不設置工作基點，而直接按照基準點進行觀測。在被觀測物上最能反映變形特征的位置設置變形觀測點。

7.2 儀器選擇要合適并且要定期檢校

在對建筑沉降檢測的過程中，結合精度要求高的特點，建（構）筑物在不斷加荷的情況下，為了能精確地反映沉降情況，通常情況下，測量誤差應控制在變形值的1/101/20，在這種情況下，需要使用S1或S05級精密水準儀進行觀測，水準尺選擇高精度的銦合金水準尺，這種水準尺受環(huán)境及溫差變化的影響比較小。

7.3 周密的研究選擇合適的測量方法

采用一些專門的測量方法，如替代法、交換法、對稱測量法、減小周期性系統(tǒng)誤差的半周期法。

7.4 減弱外界環(huán)境的影響

觀測時應盡量使視線保持一定高度，一般規(guī)定視線須高出地面0.2m，可減少大氣折光的影響。為了消除和減弱因日照及風力引起的誤差，除了選擇好的天氣測量外，給儀器打傘遮光等都是消除和減弱其影響的好方法。

8 結語

沉降觀測是一項長期、復雜且系統(tǒng)的工作。持續(xù)改善和提高建筑物沉降觀測精度是一項非常有意義的工作，在如實反映建筑物沉降變化、評定建筑物的安全性、提高建筑物質量等方面具有非常重要的作用。因此，沉降觀測的作業(yè)人員，不但要具有一定的測量理論基礎，而且還應具備工程地質、水文地質、建筑結構方面的知識，可見建筑物沉降觀測不僅僅是測量學科范圍內的，也是一門交叉學科。通過上述探究分析，為了進一步提高建筑物沉降觀測的精度，通常情況下，需要綜合考慮各種因素對沉降量和測量誤差的影響，并且從技術層面進行不斷改善，同時提高技術人員的綜合素質，對相關的規(guī)范規(guī)定等進行嚴格的落實，這些對于提高觀測精度具有非常重要的作用。

參考文獻：

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