沉降觀測概述

淺窺沉降觀測——對沉降觀測的施測淺悟隨著社會的不斷進步，物質文明的極大提高及建筑設計施工技術水平的日臻成熟完善，同時，也因土地資源日漸減少與人口增長之間日益突出的矛盾，高層及超高層建(構)筑物越來越多。為了保證建構筑物的正常使用壽命和建（構）筑物的安全性，并為以后的勘察設計施工提供可靠的資料及相應的沉降參數(shù)，建（構）筑物沉降觀測的必要性和重要性愈加明顯?，F(xiàn)行規(guī)范也規(guī)定，高層建筑物、高聳構筑物、重要古建筑物及連續(xù)生產(chǎn)設施基礎、動力設備基礎、深基坑支護開挖后、滑坡監(jiān)測等均要進行沉降觀測。特別在高層建筑物施工過程中應用沉降觀測加強過程監(jiān)控，指導合理的施工工序，預防在施工過程中出現(xiàn)不均勻沉降，及時反饋信息為勘察設計施工部門提供詳盡的第一手資料，避免因沉降原因造成建筑物主體結構的破壞或產(chǎn)生影響結構使用功能的裂縫，進而造成巨大的經(jīng)濟損失。根據(jù)本人在高層建筑施工過程中沉降觀測的應用，在此對高層建筑施工過程中沉降觀測工作淺談管窺之見。一、沉降觀測的基本要求1、儀器設備、人員素質的要求根據(jù)沉降觀測精度要求高的特點，為能精確地反映出建構筑物在不斷增加荷載作用下的沉降情況，一般規(guī)定測量的誤差應小于變形值的１／１０-1／20，為此要求沉降觀測應使用精密水準儀(S1或S05級)，水準尺也應使用受環(huán)境及溫差變化影響小的高精度鋁合金水準尺。在不具備鋁合金水準尺的情況下，使用一般塔尺應盡量使用第一段標尺。

人員素質的要求：必須接受過專業(yè)學習及技能培訓，熟練掌握儀器的操作規(guī)程，熟悉測量理論能針對不同工程特點、具體情況采用不同的觀測方法及觀測程序，對實施過程中出現(xiàn)的問題能夠會分析原因并正確的運用誤差理論進行平差計算，做到按時、快速、精確地完成每次觀測任務2、觀測時間的要求建構筑物的沉降觀測對時間有嚴格的限制條件，特別是首次觀測必須按時進行，否則沉降觀測得不到原始數(shù)據(jù)，而是整個觀測得不到完整的觀測意義。其他各階段的復測，根據(jù)工程進展情況必須定時進行，不得漏測或補測。只有這樣，才能得到準確的沉降情況或規(guī)律。相鄰的兩次時間間隔稱為一個觀測周期，一般高層建筑物的沉降觀測按一定的時間段為一觀測周期(如：次/30天)或按建筑物的荷載增加情況（每升高一層或數(shù)層)為一觀測周期，無論采取何種方式都必須按施測方案中規(guī)定的觀測周期及時準確地進行。3、觀測點的要求為了能夠反映出建構筑物的準確沉降情況，沉降觀測點要埋設在最能反映沉降特征且便于觀測的位置。一般要求建筑物上設置的沉降觀測點縱橫方向要對稱，且相鄰點之間間距以15-30米為宜，均勻地分布在建筑物的周圍。通常情況下，建筑物設計圖紙上有專門的沉降觀測點布置圖。再就是，埋設的沉降觀測點要符合各施工階段的觀測要求，特別要考慮到裝修裝飾階段因墻或柱的飾面施工而破壞或掩蓋住觀測點，不能連續(xù)觀測而失去觀測意義。4、沉降觀測的自始至終要遵循“五定”原則所謂“五定”，即通常所說的沉降觀測依據(jù)的基準點、工作基點和被觀測物上的沉降觀測點，點位要穩(wěn)定；所用儀器、設備要穩(wěn)定；觀測人員要穩(wěn)定；觀測時的環(huán)境條件基本一致；觀測路線、鏡位、程序和方法要固定。以上措施在客觀上盡量減少觀測誤差的不定性，使所測的結果具有統(tǒng)一的趨向性，保證各次復測結果與首次觀測的結果可比性更一致，使所觀測的沉降量更具有真實性。5、施測要求儀器、設備的操作方法與觀測程序要熟悉、正確。在首次觀測前要對所用儀器的各項指標進行檢測校正，必要時經(jīng)計量單位予以鑒定。連續(xù)使用3-6個月應重新對所用儀器、設備進行檢校。在觀測過程中，操作人員要相互配合，工作協(xié)調一致，認真仔細，做到步步有校核。6、沉降觀測精度的要求根據(jù)建筑物的特性和建設、設計單位的要求選擇沉降觀測精度的等級。在未有特殊要求情況下，一般性的高層建構筑物施工過程中，采用二等水準測量的觀測方法就能滿足沉降觀測的要求。各項觀測指標要求如下：(1)往返較差、附和或環(huán)線閉合差：△h＝∑a-∑b≤l/n—表示測站數(shù)。(或△h＝∑a-∑b≤1/L，L表示觀測路線距離)(2)前后視距：≤30m(3)前后視距差：≤1.0m(4)前后視距累積差≤3.0m(5)沉降觀測點相對于后視點的高差容差：≤1.0mm(6)水準儀的精度不低于N2級別7、沉降觀測成果整理及計算要求原始數(shù)據(jù)要真實可靠，記錄計算要符合施工測量規(guī)范的要求，依據(jù)正確，嚴謹有序，步步校核，結果有效的原則進行成果整理及計算。二、具體施測程序及步驟1、建立水準控制網(wǎng)根據(jù)工程的特點布局、現(xiàn)場的環(huán)境條件制訂測量施測方案，由建設單位提供的水準控制點(或城市精密導線點)根據(jù)工程的測量施測方案和布網(wǎng)原則的要求建立水準控制網(wǎng)。(1)一般高層建筑物周圍要布置三個以上水準點，水準點的間距不大于100米。(2)在場區(qū)內任何地方架設儀器至少后視到兩個水準點，并且場區(qū)內各水準點構成閉合圖形，以便閉合檢校。(3)各水準點要設在建筑物開挖、地面沉降和震動區(qū)范圍之外，水準點的埋深要符合二等水準測量的要求(埋深大于1.5米)。根據(jù)工程特點，建立合理的水準控制網(wǎng)，與基準點聯(lián)測，平差計算出各水準點的高程。2、建立固定的觀測路線由場區(qū)水準控制網(wǎng)，依據(jù)沉降觀測點的埋設要求或圖紙設計的沉降觀測點布點圖，確定沉降觀測點的位置。在控制點與沉降觀測點之間建立固定的觀測路線，并在架設儀器站點與轉點處作好標記樁，保證各次觀測均沿統(tǒng)一路線。3、沉降觀測根據(jù)編制的工程施測方案及確定的觀測周期，首次觀測應在觀測點安穩(wěn)固后及時進行。一般高層建筑物有一或數(shù)層地下結構，首次觀測應自基礎開始，在基礎的縱橫軸線上(基礎周邊)按設計好的位置埋設沉降觀測點(臨時的)，等臨時觀測點穩(wěn)固好，進行首次觀測。首次觀測的沉降觀測點高程值是以后各次觀測用以比較的基礎，其精度要求非常高，施測時一般用N2或N3級精密水準儀。并且要求每個觀測點首次高程應在同期觀測兩次后決定。隨著結構每升高一層，臨時觀測點移上一層并進行觀測直到±0．00再按規(guī)定埋設永久觀測點(為便于觀測可將永久觀測點設于十500mm)。然后每施工一層就復測一次，直至竣工。4、將各次觀測記錄整理檢查無誤后，進行平差計算，求出各次每個觀測點的高程值。從而確定出沉降量。某個觀測點的每周期沉降量：△c＝HI—Hn．N表示某個觀測點，I表示觀測周期數(shù)(I＝1，2，3……)且H1＝H0累計沉降量：△C＝∑△c(n)，n表示觀測點號。5、統(tǒng)計表匯總(1)、根據(jù)各觀測周期平差計算的沉降量，列統(tǒng)計表，進行匯總。(2)、繪制各觀測點的下沉曲線

首先建立下沉曲線坐標，橫坐標為時間坐標，縱坐標上半部為荷載值，下半部為各沉降觀測周期的沉降量。Q△S0t將統(tǒng)計表中各觀測點對應的觀測周期所測得沉降量畫于坐標中，并將相應的荷載值也畫于坐標中，連線，就得到對應于荷載值的沉降曲線。

(3)根據(jù)沉降量統(tǒng)計表和沉降曲線圖，我們可以預測建筑物的沉降趨勢，將建筑物的沉降情況及時的反饋到有關主管部門，正確地指導施工。特別座在沉陷性較大的地基上重要建筑物的不均勻沉降的觀測顯得更為重要。利用沉降曲線還可計算出因地基不均勻沉降引起的建筑物傾斜度：q=│△Cm-△Cn│/Lmn，△Cm,△Cn分別為m、n點的總沉降量，Lmn為m、n點的距離。對沉降觀測的成果分析，我們還可以找出同一地區(qū)、類似結構形式建筑物影響其沉降的主要因素，對編好施工組織設計正確指導施工大有裨益，同樣也為勘察設計單位提供寶貴的一手資料，設計出更完善的施工圖紙。6．觀測中的注意事項：(1)嚴格按測量規(guī)范的要求施測。(2)前后視觀測最好用同一水平尺。(3)各次觀測必須按照固定的觀測路線進行。(4)觀測時要避免陽光直射，且各觀測環(huán)境基本一致。(5)成像清晰、穩(wěn)定時再讀數(shù)。(6)隨時觀測，隨時檢核計算，觀測時要一氣呵成。(7)在雨季前后要聯(lián)測，檢查水準點的標高是否有變動。(8)將各次所觀測沉降情況及時反饋有關部門，當建筑物每天(24h)連續(xù)沉降量超過1mm時應停止施工，會同有關部門采取應急措施。三、容易產(chǎn)生的誤差的原因及處理方法雖然我們在施測過程中遵守了一定的操作規(guī)程，往往由于這樣或那樣的原因產(chǎn)生了或多或少的誤差，下面列舉了一些在施測過程中容易出現(xiàn)的誤差及處理方法供施測人員參考。（一）、水準點的布置不正確1現(xiàn)象水準點布設位置與數(shù)量不妥2原因分析eq\o\ac(○,1)水準點的布設未考慮水準網(wǎng)沿建筑物閉合。eq\o\ac(○,2)水準點的布設未考慮現(xiàn)場的特殊性。3防治措施eq\o\ac(○,1)水準點的數(shù)量不應少于3個，并組成水準網(wǎng)。eq\o\ac(○,2)水準點盡量與觀測點接近，其距離不應超過100M，以保證觀測精度。eq\o\ac(○,3)水準點應布設在受震動區(qū)域以外的安全地點，以防受震動的影響。eq\o\ac(○,4)離開公路、鐵路、地下管道和滑坡至少5M，避免埋設在低洼積水處及松軟的土地上。eq\o\ac(○,5)為防止水準點受凍脹的影響，水準點的埋置深度至少在凍結線以下0.5Meq\o\ac(○,6)對水準點要定期進行檢測，以保證觀測成果的正確性。（二）、觀測點的形式與埋設不合理1現(xiàn)象基礎及柱沉降觀測點制作形式與埋設不合理，觀測點的穩(wěn)定性差，觀測數(shù)據(jù)不真實。2原因分析施工單位未注意沉降觀測工作，觀測點的制作與埋設不認真。3防止措施eq\o\ac(○,1)觀測點的制作要求牢固穩(wěn)定，確保點位安全，能長期保存，其上部必須為突出的半球狀或有明顯的突出之處，與柱身或墻身保持一定的距離，要保證在頂上能夠垂直置尺和良好的同時條件。eq\o\ac(○,2)一般民用建筑的沉降觀測點設置在外墻勒腳處，埋置在墻內的部分大于露出部分的5－7倍，以保證觀測點的穩(wěn)定性。eq\o\ac(○,3)設備基礎觀測點的埋設一般可利用鉚釘或鋼筋來制作，然后埋置在砼內，如果觀測點使用期長應設有保護蓋，埋設觀測點時應保證露出的部分不宜過高或過低，高了易被碰斜或撞彎，低了不宜被找尋，以防水準尺置在點上與砼面接觸影響觀測質量。eq\o\ac(○,4)柱基礎觀測點的形式和埋設方法與設備基礎相同，但當柱子安裝進行二次澆筑后原設置的點將被埋掉，因而必須及時在柱身上設置新觀測點并及時將高程引測至新的觀測點上以保證沉降觀測的連貫性。（三）、沉降觀測的次數(shù)和時間不當1．現(xiàn)象沉降觀測的次數(shù)和時間不合理，導致觀測結構不能及時準確的反映建筑物的實際沉降變化。2．原因分析eq\o\ac(○,1)．施工期間沉降觀測次數(shù)不合理，分導致經(jīng)過不能主權反映沉降曲線的細部變化。eq\o\ac(○,2)．工程移交后沉降觀測實際安排不合理，掌握沉降情況不及時，不準確。3．防治措施eq\o\ac(○,1)．施工期間較大荷重增加前后，如基礎澆筑、回填土，安裝柱子，結構每完成一層，設備安裝、設備運轉、工業(yè)爐砌筑等均應進行一次沉降觀測。eq\o\ac(○,2)．如果施工期間中途停工超過3個月，應在停工時和復工后分別進行觀測。eq\o\ac(○,3)．當附近地面荷重突然增加，周圍大量積水及暴雨后或周圍大量開挖土方等均應進行沉降觀測。eq\o\ac(○,4)．工程投入生產(chǎn)或使用后應連續(xù)進行觀測，可根據(jù)沉降量大小和速度確定觀測時間的間隔，在開始的時間間隔可短一些，以后隨著沉降速度的減慢可逐漸延長直至沉降穩(wěn)定為止。eq\o\ac(○,5)．施工期間建筑物的沉降觀測周期，高層建筑每增加1－2層應觀測一次，其他建筑的觀測總次數(shù)不少于5次，竣工后的觀測周期可根據(jù)建筑物的穩(wěn)定情況確定。（四）．沉降觀測的線路不正確1．現(xiàn)象觀測線路不固定，沉降觀測的精度低。2．原因分析觀測前未到現(xiàn)場進行統(tǒng)籌規(guī)劃，確定線路和安置儀器的位置。人員不固定，不重視固定觀測線路的工作。3．防治措施對觀測點較多的建筑物、構筑物進行沉降觀測前應到現(xiàn)場進行勘查規(guī)劃，確定安裝儀器的位置，選定若干的沉降觀測點或其他固定點作為臨時水準點（轉點）并與永久水準點組成環(huán)路，最后根據(jù)選定的臨時水準點設置儀器的位置以及觀測線路，繪制觀測線路圖，以后每次觀測都按照固定的線路觀測，在測定的臨時水準點高程的同時應校核其他的沉降觀測點的高程。（五）．沉降與變形觀測在首次觀測后發(fā)生回升現(xiàn)象1．現(xiàn)象沉降觀測在第二次觀測發(fā)生曲線上升，到第三次后曲線又逐漸下降。2．原因分析由于第一次觀測精度不高，使觀測成果存在較大誤差。3．防治措施eq\o\ac(○,1)．使用的儀器必須是經(jīng)過有資質單位檢定合格的儀器。eq\o\ac(○,2)．觀測過程中要三固定即儀器固定，人員固定、觀測線路固定。eq\o\ac(○,3)．如果曲線回升超過5mm，應將第一次的觀測成果廢除，而采取第二次的觀測成果作為初測成果；如果曲線回升在5mm以內則調整初測標高與第二次的觀測標高一致。（六）．沉降變形曲線在中間某點突然回升1現(xiàn)象曲線在中間某點有突然上升的趨勢2．原因分析eq\o\ac(○,1)沉降觀測過程中水準點被碰松動，出現(xiàn)水準點低于碰前的標高。eq\o\ac(○,2)．觀測點在觀測過程中被碰，致使觀測點高于碰前的標高。3．預防措施eq\o\ac(○,1)．在建筑施工的全過程中，都應注意對水準點和觀測點的保護工作，可以采用砌筑粘土磚擋土墻的