在城市進(jìn)行建筑物沉降觀測時基準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)及其穩(wěn)定性檢驗

摘 "要：該文通過沉降觀測基準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)類型、埋設(shè)方式及各個類型的優(yōu)缺點(diǎn)等論述分析，從埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)成本、埋設(shè)方法簡易程度、基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性、觀測方便程度等綜合考慮，得出在城市進(jìn)行沉降觀測時，墻上水準(zhǔn)點(diǎn)作為沉降觀測基準(zhǔn)點(diǎn)是比較理想的埋設(shè)方式。同時采用“限差檢驗法”，詳細(xì)分析推導(dǎo)出基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗公式，通過實例說明該方法檢驗基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性既簡單方便，又能快速判斷基準(zhǔn)點(diǎn)是否穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：沉降觀測；基準(zhǔn)點(diǎn)；埋設(shè)；限差檢驗法；穩(wěn)定性檢驗

中圖分類號：TU196.2 " " "文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A " " " " "文章編號：2095-2945（2024）20-0154-05

Abstract： Based on the discussion and analysis of the embedment type， embedment mode and the advantages and disadvantages of each type of settlement observation benchmark， this paper comprehensively considers the economic cost of embedment the benchmark， the simplicity of the embedment method， the stability of the benchmark， the convenience of observation and so on. It is concluded that when the settlement observation is carried out in the city， it is an ideal way to bury the benchmark on the wall as the benchmark of settlement observation. At the same time， the stability test formula of the benchmark is analyzed and deduced in detail by using the \"finite difference method\". The example shows that this method is not only simple and convenient to test the stability of the benchmark， but also can quickly judge whether the benchmark is stable or not.

Keywords： settlement observation; benchmark; embedment; finite difference method; stability test

當(dāng)前，隨著城鎮(zhèn)老舊小區(qū)改造、棚戶區(qū)改造等項目的開展，需要進(jìn)行建筑物的沉降觀測，而建筑物的沉降觀測是以基準(zhǔn)點(diǎn)為基礎(chǔ)開展工作?！盎鶞?zhǔn)點(diǎn)是進(jìn)行建筑物變形測量工作的基礎(chǔ)和參照。對基準(zhǔn)點(diǎn)的最基本要求就是在建筑變形測量全過程中應(yīng)保持穩(wěn)定可靠。[1]”因此，在進(jìn)行建筑物沉降觀測前，基準(zhǔn)點(diǎn)在哪兒埋設(shè)、如何埋設(shè)、埋設(shè)后的基準(zhǔn)點(diǎn)是否穩(wěn)定等問題必須得到確定和解決。

1 "基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)

“建筑變形測量的基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在變形影響范圍以外且位置穩(wěn)定、易于長期保存的地方。[1]”建筑物沉降觀測基準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)受周圍環(huán)境、地理地質(zhì)等多種因素影響。因此，選擇基準(zhǔn)點(diǎn)在哪兒埋設(shè)、如何埋設(shè)，要根據(jù)具體工程項目所處位置的周圍環(huán)境、地理環(huán)境、地質(zhì)條件等進(jìn)行埋設(shè)。根據(jù)文獻(xiàn)[1]、[2]有3種埋設(shè)方式。

直埋型基準(zhǔn)點(diǎn)：這是最常用的埋設(shè)方式，根據(jù)地質(zhì)地層條件，又分為淺埋型基準(zhǔn)點(diǎn)和深埋型基準(zhǔn)點(diǎn)。

淺埋型基準(zhǔn)點(diǎn)適用于地表水較淺或雨水較少，基巖層或原狀土等穩(wěn)定層較淺的地區(qū)。它埋設(shè)成本較低，但注意埋設(shè)深度應(yīng)當(dāng)在當(dāng)?shù)貎鐾辆€0.5 m以下。埋設(shè)方式常為混凝土普通水準(zhǔn)標(biāo)石和淺埋鋼管水準(zhǔn)標(biāo)石[1]。

當(dāng)埋設(shè)場地內(nèi)原狀土或基巖等穩(wěn)定層較深時，可采用深埋型基準(zhǔn)點(diǎn)。由于深埋型基準(zhǔn)點(diǎn)一般是用鉆機(jī)打孔的方式進(jìn)行埋設(shè)，并在基巖底采用混凝土現(xiàn)澆，因此埋設(shè)成本比較高，埋設(shè)工藝也比較復(fù)雜[2]。最常用的埋設(shè)方式為深埋鋼管水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)石和深埋雙金屬管水準(zhǔn)基點(diǎn)標(biāo)石[1]。

墻上水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)：就是在距離大于擬建工程建筑基礎(chǔ)最大深度的2倍、且比較穩(wěn)固的建筑物上安裝觀測標(biāo)志。一般選擇埋設(shè)在建筑物一層的柱體上。墻上水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)與建筑物沉降觀測點(diǎn)埋設(shè)方法一致，埋設(shè)方法簡單，埋設(shè)成本較低，但是容易受到觸碰等周圍環(huán)境的影響，應(yīng)加設(shè)防護(hù)圈或防護(hù)盒，埋設(shè)方式如圖1所示。

基巖型基準(zhǔn)點(diǎn)：就是在裸露的基巖或巖壁上設(shè)置水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志。這種方式的特點(diǎn)是埋設(shè)簡單，埋設(shè)成本低，受外界環(huán)境、凍土層影響小，是穩(wěn)定性最好的一種埋設(shè)方式。但是適合埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)標(biāo)志的裸露基巖或巖壁在大多數(shù)工程項目中是很少的。

在工程實踐中，基準(zhǔn)點(diǎn)的選定是一個難點(diǎn)。從埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)成本、埋設(shè)方法簡易程度、基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性而言，基巖型基準(zhǔn)點(diǎn)優(yōu)于墻上水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)，墻上水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)優(yōu)于深埋型基準(zhǔn)點(diǎn)。對于具體工程項目，要從埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)成本、埋設(shè)方法簡易程度、基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性、觀測方便程度等綜合考慮，要具體問題具體分析，選擇一種較為適合的方式埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)。

在城市中，樓房林立，大街小巷貫穿其中，道路地下管線密布。因此在城市進(jìn)行沉降觀測時，根據(jù)城市樓房多的特點(diǎn)，在那些比較穩(wěn)固的、不受擬建工程影響的建筑物上埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)成了一種理想的選擇。

近年來，在城市進(jìn)行沉降觀測時，采用墻上水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)方法，既經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定，又方便、實用，很好地解決了在城市里埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)比較困難的問題。實踐證明，在許多城市建設(shè)項目中，利用原建筑物上沉降觀測點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行沉降觀測，取得了良好的觀測效果。圖2是一些墻上水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)的實例。

2 "基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗

無論采用哪一種埋設(shè)方式，在長期的沉降觀測中，都要定期對基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測，根據(jù)測量結(jié)果對基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗分析?；鶞?zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗方法很多，如文獻(xiàn)[3]、[4]、[5]所介紹的“平均間隙法”、文獻(xiàn)[6]所介紹的t檢驗法、文獻(xiàn)[7]所介紹的VT檢驗法等，這些方法都是基于數(shù)理統(tǒng)計原理的基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗方法?，F(xiàn)在討論一種基于“限差檢驗法”[8]的基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗方法。

2.1 "“限差檢驗法”的思路

在2個觀測周期中，對各基準(zhǔn)點(diǎn)組成的水準(zhǔn)網(wǎng)中基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行同一線路、同一方法等基本相同環(huán)境條件下的兩次連續(xù)觀測，經(jīng)過獨(dú)立平差計算后，得到兩次觀測平差值之間的差值，這個差值是由基準(zhǔn)點(diǎn)變形和測量誤差疊加引起的。假如基準(zhǔn)點(diǎn)沒有變形，那么這兩次觀測平差值的差值是由基準(zhǔn)點(diǎn)測量誤差引起的。因此，基于這一思路，當(dāng)兩次觀測高差值的差值不大于測量中誤差的極限值時，說明基準(zhǔn)點(diǎn)是穩(wěn)定的。

2.2 "“限差檢驗法”的穩(wěn)定性檢驗原理

將各個基準(zhǔn)點(diǎn)組成水準(zhǔn)網(wǎng)后，確定測量等級。按照J(rèn)GJ 8—2016《建筑變形測量規(guī)范》的等級要求，采用相應(yīng)的水準(zhǔn)儀型號、標(biāo)尺類型、觀測順序、往返測或單程雙測站方式進(jìn)行水準(zhǔn)測量。觀測完成后，對所有基準(zhǔn)點(diǎn)分別按兩兩組合，計算本期平均值后的高差值與上期平均值后的高差值之間的差值。由兩次高差的差值是否不大于測量中誤差的極限誤差，來判斷基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性。

2.3 "兩次觀測高差的差值的中誤差計算分析

2.3.1 "往返測量兩基準(zhǔn)點(diǎn)高差測量中誤差

經(jīng)過n個測站測定的A、B兩基準(zhǔn)點(diǎn)間的高差為

3 "工程實例

蘭州市某單位遷建職工家屬樓項目是4幢地下2層地上33層的高層住宅樓。該擬建工程項目場地北側(cè)為邊坡?lián)跬翂Γ蟼?cè)為街道，西側(cè)為2棟1990年代5層磚混結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)為樁筏基礎(chǔ)的住宅樓，東側(cè)為3棟1990年末4層磚混結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)為樁筏基礎(chǔ)的住宅樓。該項目基坑深度7.4 m，東側(cè)建筑物距基坑?xùn)|側(cè)上口線18～20 m，西側(cè)建筑物距基坑西側(cè)上口線16 m，北側(cè)擋土墻坡底距北側(cè)基坑上口線15 m，南側(cè)上開口線10 m。

東、西側(cè)5棟建筑物上均有原進(jìn)行沉降觀測時留下的沉降觀測點(diǎn)標(biāo)識。選取周邊建筑物上的4個原有沉降觀測點(diǎn)作為沉降觀測基準(zhǔn)點(diǎn)CJZ1、CJZ2、CJZ3、CJZ4（詳細(xì)位置如圖3所示）。

為了防止在施工期間基準(zhǔn)點(diǎn)遭碰撞或破壞，給每個選取的基準(zhǔn)點(diǎn)加裝保護(hù)環(huán)。將沉降觀測基準(zhǔn)點(diǎn)CJZ1、CJZ2、CJZ3、CJZ4布設(shè)成如圖4所示的沉降觀測基準(zhǔn)點(diǎn)網(wǎng)圖，采用Leica DNA03電子水準(zhǔn)儀、按JGJ 8—2016《建筑變形測量規(guī)范》二等水準(zhǔn)要求往返觀測。

2020年6月28日進(jìn)行了第一次觀測，2020年8月29日進(jìn)行了第二次觀測。每次測量后，對所有基準(zhǔn)點(diǎn)分別按兩兩組合，計算第二次平均后的高差數(shù)據(jù)與第一次平均后的高差數(shù)據(jù)之間的差值，再根據(jù)公式（10）計算兩期高差之差的限差，其中σ取值為0.5 mm，兩期高差觀測值、測站數(shù)、兩期高差之差、兩期高差之差的限差見表1。

從表1的計算結(jié)果可以看出，兩次測量的兩基準(zhǔn)點(diǎn)的高差之間差值均小于其限差值，因此基準(zhǔn)點(diǎn)CJZ1、CJZ2、CJZ3、CJZ4是穩(wěn)定的。

4 "結(jié)論

1）實踐證明，在城市進(jìn)行沉降觀測時，選取穩(wěn)定、可靠、觀測方便的建筑物上的沉降觀測點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，是比較優(yōu)先的埋設(shè)方式。為了免受周圍環(huán)境、施工作業(yè)等影響，應(yīng)為其安裝保護(hù)盒或保護(hù)環(huán)。如果擬建項目場地有裸露基巖或巖壁，那么選擇基巖型基準(zhǔn)點(diǎn)是最優(yōu)的埋設(shè)方式?？傊?，要根據(jù)擬建項目場地具體情況具體分析，合理選擇埋設(shè)基準(zhǔn)點(diǎn)。

2）沉降觀測基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢驗采用“限差檢驗法”，操作起來簡單、方便。只要計算出沉降觀測基準(zhǔn)網(wǎng)內(nèi)的兩期所有兩兩基準(zhǔn)點(diǎn)的高差之間的差值是否超過限差值，就可以快速判斷基準(zhǔn)點(diǎn)是否穩(wěn)定。但是該方法也有局限性。當(dāng)出現(xiàn)多個差值超限不能判斷基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性時，此時需要結(jié)合基準(zhǔn)點(diǎn)埋設(shè)情況、周邊環(huán)境變化情況進(jìn)行具體問題具體分析，合理判斷哪些點(diǎn)是穩(wěn)定的，哪些點(diǎn)是不穩(wěn)定的。

3）通過上述實例說明，利用原建筑物上的沉降觀測點(diǎn)作為基準(zhǔn)點(diǎn)，既經(jīng)濟(jì)方便，又穩(wěn)定可靠。同時采用“限差檢驗法”非常方便快速地檢驗基準(zhǔn)點(diǎn)的穩(wěn)定性。

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