地面沉降對(duì)施工過程中測量工作的影響

盧 剛

（中鐵十九局集團(tuán)軌道交通工程有限公司第七分公司，吉林長春 130062）

0 引言

除了自然因素外，外界人員的活動(dòng)也會(huì)致使地殼表層具有松散特性的土層出現(xiàn)壓縮現(xiàn)象，最終致使地面實(shí)際高度低于標(biāo)高，而這便是地面沉降。受此影響，測量控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的高程點(diǎn)將會(huì)與實(shí)際值存在一定的誤差，伴隨著沉降速度的加快，誤差范圍逐步擴(kuò)大。這一問題會(huì)對(duì)工程施工造成嚴(yán)重影響，但工程人員對(duì)其重視程度普遍不足，致使地面沉降現(xiàn)象未能得到良好控制，不僅影響工程質(zhì)量，還造成大量的經(jīng)濟(jì)損失。因此，有必要探討施工過程中的地面沉降問題，提出可行的測量控制方案，確保工程質(zhì)量[1]。

1 地面沉降概況

綜合參考國土部的地質(zhì)項(xiàng)目調(diào)查可知，在某市100 km2的施工區(qū)域進(jìn)行了長達(dá)4 a的監(jiān)測，涉及到9個(gè)一級(jí)測點(diǎn)以及23個(gè)二級(jí)測點(diǎn)，經(jīng)長期測量后，挑選出3 a的數(shù)據(jù)。關(guān)于工程的實(shí)際沉降情況，具體見表1所示。

表1 沉降情況

由表1可知，隨著時(shí)間的推移，工程的沉降量正逐步減緩，之所以出現(xiàn)這一現(xiàn)象與政府對(duì)地下水開采控制工作有關(guān)，受此影響，在3 a時(shí)間內(nèi)地下水位的上升幅度為9.3 m。

選取了部分三等水準(zhǔn)點(diǎn)，由此展開復(fù)測工作，最終得出集中成片的7點(diǎn)沉降情況，具體見表2所示。

表2 沉降測量值

由表2可知，年均沉降量為23 cm，并伴有一定程度的分群現(xiàn)象。此外，從道路以及居民區(qū)內(nèi)的測量數(shù)據(jù)反映出，部分道路的年沉降量已經(jīng)突破了10 cm，伴隨著區(qū)域的變化，對(duì)應(yīng)的沉降量也存在差異，其中以沿海沿江的軟土地帶表現(xiàn)得尤為明顯。

從成因上考慮，施工中出現(xiàn)地面沉降現(xiàn)象的原因有2點(diǎn)，可概括為自然因素以及人為因素這2大部分，各自對(duì)應(yīng)的地面沉降程度也不盡相同，因此給項(xiàng)目施工帶來了較大的干擾，稍有不慎便會(huì)引發(fā)各類工程質(zhì)量問題。綜合分析地面沉降問題可知，最為典型的便是均勻沉降以及不均勻沉降2大類，又以后者最為頻發(fā)，且對(duì)施工的影響程度最深。

2 地面沉降對(duì)測量工作的影響

伴隨著地面沉降現(xiàn)象的發(fā)生，必然會(huì)引發(fā)高程值變化的問題。盡管如此，人們?cè)趯?duì)高程值展開測量等工作時(shí)，依然容易忽視此方面的問題，最終對(duì)測量精度造成影響?？偨Y(jié)歷年工作經(jīng)驗(yàn)，可歸結(jié)為5種情況。

（1）在發(fā)現(xiàn)工程已經(jīng)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象后，在后續(xù)工程作業(yè)中依然采用原高程值，此時(shí)極容易對(duì)加密的高程點(diǎn)造成影響，最終產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。沉降區(qū)域的所有高程點(diǎn)均會(huì)發(fā)生不同程度的變化，經(jīng)實(shí)際觀測得知部分測量點(diǎn)對(duì)應(yīng)的年沉降量已經(jīng)達(dá)到了2 cm以上，對(duì)于地質(zhì)相近區(qū)域產(chǎn)生的沉降量大體相當(dāng)。在實(shí)際測量過程中，諸多相鄰點(diǎn)由于不具備辨識(shí)性，因此無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，但工程人員依然誤認(rèn)為該數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的，因此所得到的計(jì)算結(jié)果必然與實(shí)際狀況存在偏差。在對(duì)三等水準(zhǔn)網(wǎng)觀測的過程中發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)有5個(gè)國家一等點(diǎn)出現(xiàn)了超過4 cm的沉降問題，在基礎(chǔ)上聯(lián)測其他區(qū)域的國家一等點(diǎn)可知，二者在平原地區(qū)所表現(xiàn)的沉降現(xiàn)象具有高度的一致性。因此，在缺少聯(lián)測巖層點(diǎn)的條件下，相較于國家高程基準(zhǔn)點(diǎn)而言，三等水準(zhǔn)網(wǎng)對(duì)應(yīng)的高程系統(tǒng)會(huì)比該值大4 cm甚至更多。

（2）對(duì)于出現(xiàn)大幅沉降的區(qū)域而言，當(dāng)對(duì)其展開高精度高程測量時(shí)，極容易產(chǎn)生往返測高差或是線路閉合差超限等問題。究其原因，這與沉降現(xiàn)象有著密切的關(guān)聯(lián)，當(dāng)測量讀數(shù)的頻率間隔＜1 min時(shí)，所得到的沉降量普遍偏小，此時(shí)幾乎不會(huì)對(duì)高差精度造成影響。事實(shí)上，地面沉降之所以會(huì)對(duì)線路觀測高差造成影響，這與上下兩站對(duì)應(yīng)的前后視讀數(shù)空檔時(shí)間有著密切關(guān)聯(lián)，此時(shí)受立尺點(diǎn)沉降現(xiàn)象的影響會(huì)使觀測高差出現(xiàn)較大程度的誤差。在此基礎(chǔ)上對(duì)傳統(tǒng)方案進(jìn)行優(yōu)化，由此展開跨海大堤高程測量工作，將觀測時(shí)間往后推移1 d，觀測過程中引入了2臺(tái)設(shè)備，在進(jìn)行第一天測量時(shí)以2個(gè)固定的水準(zhǔn)點(diǎn)為基本點(diǎn)，由此以相向的方式進(jìn)行觀測，確保2臺(tái)設(shè)備在當(dāng)天相遇，當(dāng)測量工作到達(dá)中間區(qū)域?qū)?yīng)的臨時(shí)固定點(diǎn)時(shí)便標(biāo)志著完成了當(dāng)天的測量工作。在此基礎(chǔ)上展開第二天的測量，此時(shí)由臨時(shí)固定點(diǎn)開始，遵循與第一天相同的方向進(jìn)行觀測，對(duì)2臺(tái)設(shè)備的高差情況進(jìn)行測算，將其作為2點(diǎn)之間的觀測高差，由于各自對(duì)應(yīng)的測量站數(shù)大體相同，因此二者相減后正好消除了高差誤差。對(duì)不同天數(shù)的固定點(diǎn)高差情況進(jìn)行分析，篩選其中符合限差要求的數(shù)據(jù)，挑選高差數(shù)組的中間部分并將其作為固定點(diǎn)的最終高差值?；诖朔椒梢粤己玫谋苊獾孛娉两祵?duì)觀測誤差所帶來的影響，其具有較高的可行性，能夠進(jìn)行高程的傳遞，提升2點(diǎn)高差的精確性[2]。

（3）在對(duì)建筑物進(jìn)行沉降監(jiān)測時(shí)難免會(huì)出現(xiàn)較為特殊的情況，其中以監(jiān)測點(diǎn)持續(xù)上升最為典型，這與基準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)生沉降現(xiàn)象有著密切的關(guān)聯(lián)。由于建筑物已經(jīng)具備高效的樁基結(jié)構(gòu)，對(duì)應(yīng)的沉降量相對(duì)較小，但受高程基準(zhǔn)點(diǎn)位置的影響，其反映出的沉降速度會(huì)遠(yuǎn)高于建筑物沉降量，此時(shí)沉降點(diǎn)出現(xiàn)上升趨勢，因此在進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇過程中，應(yīng)明確其是否會(huì)出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。

（4）基于 GPS（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）點(diǎn)高程可以展開高程擬合測量工作，在沉降現(xiàn)象的影響下，如果GPS點(diǎn)出現(xiàn)高程變動(dòng)情況，一旦忽略此部分因素則會(huì)導(dǎo)致所得的未知高程點(diǎn)擬合結(jié)果與之存在誤差，當(dāng)出現(xiàn)此情況時(shí)便需要對(duì)高程點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)的檢查。

（5）選取沉降地區(qū)對(duì)其展開填方測量，此時(shí)需要對(duì)填方前后端區(qū)域展開針對(duì)性高程測量工作，基于所得的高差情況對(duì)方量展開計(jì)算。如果高程起算點(diǎn)位于固定點(diǎn)上，由于此部分區(qū)域幾乎不會(huì)發(fā)生沉降現(xiàn)象，此時(shí)最終所得的沉降量應(yīng)包含填方過程中產(chǎn)生的沉降量，伴隨著施工周期的延長，對(duì)應(yīng)的填方增加量將隨之加大。對(duì)此，需要在填方周邊區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的沉降觀測點(diǎn)，由此得出填土期間對(duì)應(yīng)的地面沉降情況，在展開方量計(jì)算時(shí)將此部分因素考慮在內(nèi)。

3 施工中地面沉降的控制措施

為了緩解地面沉降對(duì)施工造成的影響，需要做好測量環(huán)節(jié)的把控工作，盡可能確保測量的精確性。對(duì)此，需要重點(diǎn)關(guān)注高程測量工作，這是因?yàn)楦叱虦y量會(huì)對(duì)地面沉降造成最為直接的影響。在進(jìn)行高程測量時(shí)，需要明確地面沉降的規(guī)律性，充分把握沉降對(duì)應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化情況，明確其最終極限狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上提升測量的準(zhǔn)確性。同時(shí)，做好此部分工作后可以為后續(xù)施工提供可行參考，從最大程度避免施工質(zhì)量問題。

4 詳細(xì)掌握地下水影響

從自然因素考慮，地下水對(duì)于地面沉降現(xiàn)象的影響尤為明顯。基于提升地面沉降控制效率的目的，需要做好地下水的把控工作，對(duì)現(xiàn)場施工區(qū)域進(jìn)行勘察，全面了解地下水的分布特征以及運(yùn)行狀況，在此基礎(chǔ)上具有針對(duì)性地采取引導(dǎo)措施，緩解其對(duì)施工區(qū)域的侵蝕程度，從而削弱地下水這一項(xiàng)因素對(duì)沉降現(xiàn)象的影響，這已然成為當(dāng)前沿海沿江項(xiàng)目施工中的必要環(huán)節(jié)。

5 結(jié)束語

在進(jìn)行工程施工時(shí)，地面沉降會(huì)對(duì)施工過程乃至整個(gè)工程質(zhì)量造成嚴(yán)重影響，此時(shí)需要對(duì)地面沉降的影響機(jī)制展開深入分析，重點(diǎn)關(guān)注核心控制環(huán)節(jié)，由此采取針對(duì)性的措施，將地面沉降對(duì)工程質(zhì)量的影響降到最低，最終推動(dòng)工程的順利開展。