建筑物沉降監(jiān)測技術(shù)方案設(shè)計

吳澤勝

摘 要：隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，建筑物與人們的生活變得密切相關(guān)，使人們在生活中對建筑物的質(zhì)量及安全越來越關(guān)注。通過對建筑物進(jìn)行科學(xué)的沉降監(jiān)測能夠準(zhǔn)確的獲得其變形信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)分析可以為以后在運營管理階段提供全面真實的參考，以便我們能夠在第一時間了解建筑物的變形情況。本文在閱讀大量的相關(guān)文獻(xiàn)和總結(jié)相關(guān)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上對建筑物的沉降監(jiān)測方案進(jìn)行設(shè)計，通過布設(shè)合理的沉降監(jiān)測網(wǎng)，采用科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)挠^測方法采集建筑物的沉降數(shù)據(jù)，同時對沉降數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并研究建筑物的沉降規(guī)律，對建筑物的安全狀態(tài)作出判斷。本文通過工程實例驗證建筑物沉降監(jiān)測方案的可行性，對獲得建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，用于對建筑物的沉降安全情況作出合理的判斷。

關(guān)鍵詞：建筑物;沉降觀測;沉降分析;觀測精度;方案設(shè)計

1 緒論

1.1 建筑物沉降監(jiān)測意義

建筑物的沉降監(jiān)測是通過對建筑物進(jìn)行周期性的觀測以獲得監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到建筑物的沉降量和累積沉降量。通過對沉降數(shù)據(jù)的分析，研究建筑物的沉降規(guī)律，對建筑物的安全狀態(tài)做出判斷，可以有效預(yù)防工程事故的發(fā)生和減小損失。

1.2 沉降監(jiān)測研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向

目前，包括《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007—2002）、《建筑變形測量規(guī)范》（JCJ8—97）在內(nèi)的許多測量規(guī)范均將建筑物沉降觀測作為基本要求，其中根據(jù)建筑物或者構(gòu)筑物的重要性及對變形的敏感性規(guī)定了不同的變形測量等級[1]。

建筑物沉降分析方法在上個世紀(jì)50年代之前主要用來對觀測資料數(shù)據(jù)的整理計算和分析。而現(xiàn)在則是用不同的沉降分析方法來分析建筑物的沉降，像線性回歸和非線性回歸方法等。正是因為有了不同類型分析方法，所以才能夠準(zhǔn)確的解釋和分析建筑物的沉降特點和規(guī)律。沉降觀測是測繪工程中的一個重要分支，在最近的幾十年里沉降觀測隨變形觀測取得了快速的發(fā)展。

首先在觀測技術(shù)方面：攝影測量和GPS技術(shù)在沉降觀測上面的運用也更加趨于完善。在我國攝影測量和GPS技術(shù)已經(jīng)投入到建筑物的沉降觀測，在未來的時間里是如何完善這一技術(shù)。另外在數(shù)據(jù)處理分析方面：自由網(wǎng)平差和抗差估計也取得了大量的應(yīng)用，而且會持續(xù)下去。在計算機(jī)方面：隨著計算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)使得沉降觀測在外業(yè)數(shù)據(jù)的采集和內(nèi)業(yè)圖形的繪制以及數(shù)據(jù)的處理方面得到到快速的發(fā)展。

1.3 本文主要研究內(nèi)容

本文重點討論建筑物沉降監(jiān)測技術(shù)方案的設(shè)計，對沉降觀測的理論和觀測方法和數(shù)據(jù)分析進(jìn)行了討論。主要內(nèi)容如下：

1）闡述了對建筑物進(jìn)行沉降監(jiān)測的一些理論方法。

2）對建筑物沉降監(jiān)測方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。

3）結(jié)合監(jiān)測觀測和方案設(shè)計研究形成對建筑物沉降進(jìn)行外業(yè)觀測數(shù)據(jù)分析的一套完整的技術(shù)方案。

2 建筑物沉降監(jiān)測簡述

2.1 建筑物沉降原因

在建筑物發(fā)生沉降時，掌握其產(chǎn)生沉降變形的原因是非常重要的。一種是由水文地質(zhì)條件、環(huán)境條件等自然條件形成的，另外一種就是由工程結(jié)構(gòu)本身荷重能力和其自身結(jié)構(gòu)形成的。

2.2 沉降觀測特點

建筑物沉降監(jiān)測屬于精密工程測量，其余一般的工程測量相比具有以下特點：

精度要求高，周期性觀測，數(shù)據(jù)處理嚴(yán)謹(jǐn)復(fù)雜，測量方法綜合應(yīng)用。

2.3 建筑物沉降觀測的要求

建筑物沉降監(jiān)測網(wǎng)一般應(yīng)同時顧及精度、可靠性、靈敏度及費用準(zhǔn)則的優(yōu)化設(shè)計。各觀測周期的沉降觀測，應(yīng)滿足儀器要求，測量工作人員要求，施測的要求。

2.4 資料整理和保存

在室外進(jìn)行沉降觀測，我們能夠獲取相關(guān)的原始數(shù)據(jù)。在內(nèi)外業(yè)獲取的沉降數(shù)據(jù)要快速整理和保存。

2.5 沉降監(jiān)測流程

3.1 觀測網(wǎng)的布設(shè)

3.1.1 控制網(wǎng)和水準(zhǔn)基點布設(shè)

在建筑物較少或者分散的地方，可以將控制點按單一層次、2個層次布設(shè)[2]。按照觀測精度的規(guī)定，閉合、符合水準(zhǔn)路線為沉降控制網(wǎng)布設(shè)的首選。在控制網(wǎng)中，一般需要埋設(shè)水準(zhǔn)點4個，其他的水準(zhǔn)基點可以在墻上四角等特征明顯地方埋設(shè)。水準(zhǔn)基點是監(jiān)測建筑物的依據(jù)，要穩(wěn)定可靠。要在測區(qū)附近按照標(biāo)準(zhǔn)埋設(shè)供沉降觀測的水準(zhǔn)基點且要有最少3個水準(zhǔn)基點，水準(zhǔn)點間距為15米到20米之間，沿著建筑物四角布設(shè)。且水準(zhǔn)點要避開干道、管線、振動區(qū)等易受破壞的地區(qū)[3]。

3.1.2 沉降觀測點的布設(shè)要求

為了更加直觀的了解工程的實際下沉量，觀測點需要埋設(shè)在方便工作人員進(jìn)行觀測的地方。布設(shè)沉降點時宜縱橫向分布且間隔以15m到30m為宜，合理的分布在建筑物的周圍[4]。

3.2 沉降觀測點布設(shè)原則

沉降觀測需要遵循“五定”原則。即沉降監(jiān)測要在同等的觀測前提下進(jìn)行。比如所處的自然環(huán)境，其溫度、風(fēng)力、大氣等外界條件盡量相同[5]。

3.3 觀測路線設(shè)計

水準(zhǔn)點和觀測點的觀測路線適合使用閉合或符合水準(zhǔn)路線來聯(lián)測。之所以設(shè)計這樣的水準(zhǔn)路線。一方面，便于檢查外業(yè)測量中出現(xiàn)的錯誤，增加觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，另一方面也能嚴(yán)密平差和提高精度[6]。

3.4 沉降觀測精度

3.4.1按照允許觀測值確定觀測精度

建筑物變形監(jiān)測時必須要達(dá)到精度要求，只有達(dá)到了精度要求才會更加準(zhǔn)確真實的表現(xiàn)出建筑物的實際下沉。《建筑物變形測量規(guī)范》（JGJ8-2007）規(guī)定對建筑物進(jìn)行變形監(jiān)測時可以使用二等水準(zhǔn)測量[7]。

3.5 沉降觀測的時間頻率

在實際工作中我們要根據(jù)具體的沉降方案和規(guī)范來制定相關(guān)的監(jiān)測周期。一般情況下，工程框架結(jié)構(gòu)每加高2層需監(jiān)測1次，工程封頂后每3個月監(jiān)測1次直到工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

4 沉降觀測的方法與數(shù)據(jù)分析

4.1 建筑物沉降監(jiān)測的方法

建筑物沉降監(jiān)測有短視線精密水準(zhǔn)測量法，液體靜力水準(zhǔn)測量方法，三角高程測量法GPS RTK測量法幾種方法。

4.2 水準(zhǔn)測量原理

建筑物沉降監(jiān)測需要遵循水準(zhǔn)測量的基本原理即利用水準(zhǔn)儀提供的水平視線來測定兩點間的高差;再由已知點的高程來推算未知點高程[8]。

4.3 數(shù)據(jù)整理及分析

在觀測中算出各站的精度后，對超限的測站，要適時重補測。在路線觀測結(jié)束后，要算出路線的閉合差[9]。在觀測中我們可以得到相關(guān)建筑物沉降的原始數(shù)據(jù)，但是這些數(shù)據(jù)中存在著偶然誤差或者其他一些誤差。另外一個方面，沉降監(jiān)測的數(shù)據(jù)在沒有整理之前會顯得不嚴(yán)謹(jǐn)。通過對資料的整理并且將數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的計算、編制成圖進(jìn)行說明。

沉降分析由幾何分析和物理解釋構(gòu)成。幾何分析用在解決假如發(fā)生沉降時，用幾何分析法得到沉降的速度。物理解釋通常采用曲線圖、回歸分析及函數(shù)模型，在建筑物沉降基礎(chǔ)上確定沉降和物理等因素關(guān)系。

5 結(jié)論

通過對建筑物進(jìn)行沉降監(jiān)測和對監(jiān)測的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對判斷建筑物的安全狀態(tài)具有重要意義。同時建筑物的沉降觀測包括了測繪、水文、地質(zhì)，地球物理等多學(xué)科知識，使得沉降監(jiān)測是一門跨學(xué)科領(lǐng)域的研究。近幾年隨著我國建設(shè)行業(yè)的快速發(fā)展，建筑物的沉降監(jiān)測越來越多的被相關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者及測量工作人員所重視。

本文主要闡述了沉降監(jiān)測如何設(shè)計，通過布設(shè)沉降觀測網(wǎng)測量得出沉降數(shù)據(jù)。對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，進(jìn)而了解建筑物發(fā)生沉降的規(guī)律，方便我們對建筑物的安全狀態(tài)做出判斷，從而有效預(yù)防工程事故的發(fā)生和減小損失。

隨著經(jīng)濟(jì)社會和科技的快速發(fā)展，測量儀器設(shè)備的不斷升級換代，所以我們大家更有理由相信隨著技術(shù)的發(fā)展在不久的將來我們將會用上更為先進(jìn)的儀器。同時也推動了沉降觀測的進(jìn)一步完善，節(jié)省了更多的資源。我們相信建筑物沉降觀測技術(shù)會朝著智能化和自動化的方向邁進(jìn)。

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