探究提高建筑物沉降觀測精度的方法及措施

余周佑

安慶市勘察測繪院，安徽安慶 246001

造成建筑物發(fā)生沉降的原因有很多，一般情況是由于建筑物的土壤結(jié)構(gòu)與地基結(jié)構(gòu)變化而導(dǎo)致建筑物出現(xiàn)變形。另外，由于大氣溫度、地下水位以及地基等自然因素變化，建筑物的自身結(jié)構(gòu)與荷載也會因受到一定影響而出現(xiàn)一些變化，土壤結(jié)構(gòu)與建筑地基都會受到荷載作用力的影響而導(dǎo)致建筑物發(fā)生變化。要是建筑物變形程度超出了相關(guān)的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，就需要對其進(jìn)行拆除，因為這類建筑物存在著很大的安全隱患，會對民眾的生命安全造成威脅。

1 建筑物沉降變形的監(jiān)測

1.1 沉降觀測精度控制過程中存在的問題

目前建筑沉降觀測在控制過程方面主要存在著三大問題：首先，圖紙設(shè)計方?jīng)]有依據(jù)相關(guān)規(guī)定要求制定出關(guān)于沉降觀測的具體要求，也沒有在圖紙當(dāng)中標(biāo)注出來；其次，施工人員在施工中沒有將觀測點(diǎn)進(jìn)行合理的設(shè)置。在觀測時缺乏時間觀念，沒有注意到觀測的重點(diǎn)就在于對觀測時間的把握，甚至發(fā)生對沉降觀測記錄的數(shù)據(jù)謊報與隨意捏造的問題。而在工程完工之后，在交付使用前，由于施工方?jīng)]有足夠的經(jīng)驗，因而很容易遺漏對建筑沉降的精準(zhǔn)度進(jìn)行復(fù)核的工序[1]。

1.2 沉降觀測的特點(diǎn)

在實際的施工當(dāng)中，沉降觀測基準(zhǔn)點(diǎn)一般都要參照水準(zhǔn)點(diǎn)來對建筑物的下沉情況進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)該數(shù)據(jù)對埋設(shè)部件的安全可靠性以及其穩(wěn)定性能，以及對整個建筑物的構(gòu)造進(jìn)行評估。在觀測過程當(dāng)中，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合現(xiàn)場情況合理調(diào)整水準(zhǔn)儀，控制好水準(zhǔn)氣泡的位置，把握好水準(zhǔn)儀的度數(shù)，保證其精確度。另外，應(yīng)當(dāng)依據(jù)閉合水準(zhǔn)線路的形式進(jìn)行多次往返測量，輔助精密水準(zhǔn)尺測出觀測點(diǎn)的具體高程，通過對高層的變化量進(jìn)行比較而得出建筑的沉降量數(shù)據(jù)。

在進(jìn)行建筑物的沉降觀測時，要用到的工具有精密水準(zhǔn)持與DSI精密水準(zhǔn)儀，因為它能夠有效提升沉降觀測值的精準(zhǔn)度，但是由于儀器受外部環(huán)境的影響，在使用過程中會對其精密性造成誤差。一般在戶外進(jìn)行長時間的觀測作業(yè)時，這些因素都會對儀器造成不利影響。在觀測超高層、高層或者大型建筑物的過程中，都要嚴(yán)格要求以確保沉降觀測的精度，還要保證沉降觀測的誤差不能超過規(guī)定范圍。然而，還是會有不可避免的一些因素對沉降觀測精度產(chǎn)生影響，如測量過程中的水準(zhǔn)尺傾斜、視覺誤差或讀數(shù)誤差等問題。在具體的測量環(huán)境中，一定要注意這類問題的發(fā)生，并且制定出相關(guān)的解決辦法。

1.3 沉降觀測實施程序及步驟編制

1.3.1 設(shè)計書的編制

沉降觀測工作需要根據(jù)相關(guān)的技術(shù)設(shè)計書來實行，因此在編制設(shè)計書的時候一定要做到全面而又詳細(xì)，并且要保證相關(guān)操作能夠落到實處，完成技術(shù)設(shè)計書之后還需要甲方進(jìn)行批復(fù)。在編制設(shè)計書的時候，一定要考慮好如何安排參加人員以及司鏡人員，一定要選擇專業(yè)水平較高，能夠熟練操作水準(zhǔn)儀的工作人員，并且相關(guān)人員還應(yīng)當(dāng)具備豐富的測量理論知識，這樣就能夠根據(jù)工程特點(diǎn)來選擇合適的測量程序與方法。

1.3.2 按照規(guī)定觀測

如果在實測過程中出現(xiàn)問題，司鏡人員需要經(jīng)過分析找出相關(guān)原因，然后經(jīng)過平差計算得出合理的解決辦法，使得每次觀測任務(wù)都能夠保證以最快的速度完成。在選擇沉降觀測的精度時，技術(shù)設(shè)計書應(yīng)當(dāng)根據(jù)設(shè)計單位的需求，并結(jié)合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來定奪。

1.3.3 布設(shè)沉降觀測點(diǎn)

在進(jìn)行沉降觀測點(diǎn)的布設(shè)時，應(yīng)當(dāng)充分考慮到地質(zhì)狀況和建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。另外，還要保證建筑物和地基的變形特征能夠充分反映出來，可以布設(shè)在建筑物的柱基上，或者布設(shè)在中軸線上。如果是一些高度較高的建筑物，例如水塔、煙囪等，可以將觀測點(diǎn)設(shè)在合計處軸線相交對稱的地方[2]。

2 建筑物沉降觀測的方法

2.1 選擇合適的水準(zhǔn)點(diǎn)

觀測建筑物沉降的基本點(diǎn)就是水準(zhǔn)點(diǎn)，合理設(shè)置與完善水準(zhǔn)測量網(wǎng)當(dāng)中的水準(zhǔn)點(diǎn)，對建筑物沉降觀測工作來說非常重要。水準(zhǔn)點(diǎn)通常都會設(shè)置在原狀土層或者基巖上面，而位于冰凍地區(qū)的水準(zhǔn)點(diǎn)則需要將其埋設(shè)在凍土深度線0.5m以下的位置。工作基點(diǎn)需要設(shè)在建筑物附近，每一個測量區(qū)的水準(zhǔn)點(diǎn)與工作基點(diǎn)不能少于三個。一定要合理地選擇與設(shè)置水準(zhǔn)點(diǎn)位置，要選擇在安全系數(shù)相對較高的地點(diǎn)，依據(jù)相關(guān)測量范圍進(jìn)行設(shè)置與測量。針對高建筑物，要根據(jù)具體情況增加測量的基點(diǎn)數(shù)量。另外，相關(guān)測量工作者還要關(guān)注測量環(huán)境可能會對測量結(jié)果所帶來的影響，在測量過程中要綜合考慮各種影響因素，從而提高沉降觀測精度。

2.2 合理布置觀測點(diǎn)

觀測點(diǎn)能夠有效反映出沉降數(shù)據(jù)，觀測點(diǎn)的選擇會對沉降數(shù)據(jù)會產(chǎn)生一定的影響。所以，一定要慎重選擇觀測點(diǎn)的位置，技術(shù)人員在選擇時一定要綜合考慮到建筑物外觀、結(jié)構(gòu)以及環(huán)境變化等各類因素。在布置觀測點(diǎn)的時候，還要考慮到高矮建筑物以及新舊建筑物對測量結(jié)果所產(chǎn)生的影響，如果建筑物的位置剛好在地震帶上，一定要注意到局部檢測的重要性。除此之外，在高層建筑物的堆荷位置以及承重墻等局部地點(diǎn)，還應(yīng)當(dāng)加設(shè)一些監(jiān)測點(diǎn)，這也能提高觀測精度。

2.3 規(guī)定合適的觀測周期

為了能夠做到對建筑物沉降狀況及時的掌握，建筑物的沉降觀測工作就需要具有一定的周期性，而具體的監(jiān)測周期需要依據(jù)工程進(jìn)度、性質(zhì)以及地基的土質(zhì)情況來決定。通常會在固定觀測點(diǎn)之后進(jìn)行第一次監(jiān)測工作，如果停工的時間比較長，通常會在停工和重新開工的時候各自進(jìn)行一次監(jiān)測。停工期間需要在1～3個月內(nèi)監(jiān)測一次，如果發(fā)現(xiàn)周圍出現(xiàn)大量積水或者下過暴風(fēng)雨，都要進(jìn)行及時地監(jiān)測。在竣工的初期，應(yīng)當(dāng)適量增加觀測的次數(shù)，一直到建筑物的沉降達(dá)到穩(wěn)定才行。

2.4 對觀測的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析

根據(jù)具體的工程需求，在完成檢測后需要提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)材料，并對其進(jìn)行處理，主要是對原始材料的可靠性進(jìn)行分析，并且消除實際測量值當(dāng)中的誤差。每次完成觀測之后，都要對數(shù)據(jù)進(jìn)行仔細(xì)的檢查，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)繪制出相對應(yīng)的圖表，能夠便于對數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確分析。完成圖表的制作之后就要對建筑物的沉降變化趨勢與安全性能進(jìn)行分析，還可以做出各類數(shù)據(jù)模型，以便為建筑物的沉降提供更為科學(xué)的分析辦法。

3 沉降觀測精度控制的策略

3.1 完善水準(zhǔn)網(wǎng)

水準(zhǔn)基點(diǎn)是建筑物沉降觀測的基本點(diǎn)，其在地基和變形基坑不均勻沉降的觀測中具有永久性與固定性的特征，因此，確定水準(zhǔn)點(diǎn)并且完善水準(zhǔn)測量網(wǎng)都是沉降觀測工作的重點(diǎn)。在工程測量環(huán)節(jié)，一般每個測量組通常都包含三個水準(zhǔn)點(diǎn)，并且配有一個固定測量站。為了保證檢測精度，技術(shù)人員通常會在水準(zhǔn)網(wǎng)的基礎(chǔ)上合理設(shè)置高程的起算點(diǎn)，并且確定出墻壁點(diǎn)、地下點(diǎn)以及水準(zhǔn)基點(diǎn)。在設(shè)置與選擇水準(zhǔn)點(diǎn)的時候，通常會選擇安全系數(shù)高并且穩(wěn)定性較好的地點(diǎn)，根據(jù)沉降觀測的技術(shù)規(guī)范來最終確定觀測距離和埋深的深度。例如，一般會把永久觀測點(diǎn)設(shè)置在墻體0.5m高處，還要適當(dāng)增加超大建筑物上的基點(diǎn)數(shù)量。另外，相關(guān)技術(shù)人員要考慮到外界環(huán)境對水基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇與監(jiān)測所產(chǎn)生的影響，例如，氣候與地質(zhì)條件等。要綜合考慮外界與工程內(nèi)部的影響因素，以此來提高沉降觀測精度。

3.2 嚴(yán)格設(shè)置沉降觀測點(diǎn)

在進(jìn)行監(jiān)測和測量之前，技術(shù)人員一定要仔細(xì)核實建筑沉降的觀測點(diǎn)位置與數(shù)量，通過結(jié)合建筑物的外觀樣式、基坑環(huán)境、結(jié)構(gòu)的形式、基礎(chǔ)與支護(hù)結(jié)構(gòu)以及其他因素，合理規(guī)劃與布置觀測位置。例如，可以考慮將沉降觀測點(diǎn)設(shè)置在距深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)上方鎖口梁10～15m的地方，還可以在基坑與支護(hù)仰角處增設(shè)一個監(jiān)測點(diǎn)。此外，在設(shè)置沉降觀測點(diǎn)的時候還需要考慮到高低建筑以及新舊建筑等之間的相互影響因素，如果是地處地震帶的建筑物，就需要對局部的構(gòu)造加強(qiáng)監(jiān)測。最后，由于建筑環(huán)境的特殊性，要加設(shè)相關(guān)的沉降觀測點(diǎn)，如高層建筑的承重墻與堆荷位置等局部位置加設(shè)相關(guān)的沉降觀測點(diǎn)，從而有效提升觀測的精準(zhǔn)度。

3.3 嚴(yán)格把控沉降監(jiān)測的時間

建筑物沉降觀測時間一般都有規(guī)律可循，這主要是為了能夠準(zhǔn)確掌握觀測狀況。一般建筑物在正式投產(chǎn)使用之前，觀測會在每個季度都進(jìn)行一次，而且得等到建筑物的沉降數(shù)據(jù)穩(wěn)定后才可以停止觀測。在特殊情況下，還需要增加對高層建筑物的監(jiān)測頻率。在時間掌控方面，技術(shù)人員還需要依據(jù)相關(guān)要求嚴(yán)格把控檢測周期[3]。

4 結(jié)語

沉降觀測工作是非常嚴(yán)肅的，并且也非常復(fù)雜的。其需要很多精密儀器，還要求測量人員具有足夠的耐心與細(xì)心，這是一項精度要求極高、耗時又非常長的技術(shù)工作。為了保證建筑物安全，就需要對建筑物沉降進(jìn)行細(xì)致的檢測。水準(zhǔn)點(diǎn)與觀測點(diǎn)的布置合理性、對建筑物的沉降進(jìn)行定期測量、把握住測量精準(zhǔn)度以及對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)致的研究與分析，這一系列工作都會對施工安全起到非常大的保障作用。

[1] 盧吉鋒，馮雪巍. 提高建筑物沉降觀測精度的方法和措施探討[J]. 河北工程技術(shù)高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2013（1）：49.

[2] 李思武. 高層建筑沉降觀測數(shù)據(jù)處理與分析新方法[J]. 山東工業(yè)技術(shù)，2017（23）：92.

[3] 胡濤. 高層建筑沉降觀測技術(shù)應(yīng)用[J]. 測繪與空間地理信息，2017（11）：198.