構筑物沉降觀測技術

李光

在中型構筑物工程的施工中，我認識到沉降觀測及控制是不少或缺的工作，它不僅關系到施工質量，更關系到工程安全，使我們日常施工中，卻往往被忽視，現就沉降觀測的有關知識作一探討。

一、設計及選材

（一）儀器設備的要求

根據沉降觀測精度要求高的特點，為能精確地反映出構筑物在不斷加荷作下的沉降情況，一般規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），塔尺盡量使用第一段標尺。

（二）人員素質的要求

觀測人員必須接受專業學習及技能培訓，熟練掌握儀器的操作規程，對實施過程中出現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。

（三）觀測時間的要求

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據，而使整個觀測過程失去意義。

（四）觀測點的要求

構筑物的沉降情況，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。一般要求構筑物上設置的沉降觀測點縱橫向要對稱，且相鄰點之間以45度（或30度）角為宜，均勻地分布在構筑物的周圍。通常情況下，構筑物設計圖紙上有專門的沉降觀測點布置圖。

（五）遵循“五定”原則

沉降觀測的自始至終要遵循“五定”的原則，即通常所說的沉降觀測依據的基準點、工作基點和被觀測物上的沉降觀測點，點位要穩定：所用儀器、設備要穩定；觀測人員要穩定；觀測時的環境條件基本一致；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真實。

（六）沉降觀測精度的要求

根據筑物的特性和建設、設計單位的要求選擇沉降觀測精度的等級。在沒有特殊要求情況下，一般采用二等水準測量的觀測方法就能滿足沉降觀測的要求。

二、具體施測程序及步驟

（一）建立水準控制網

根據工程的特點布局、現場的環境條件制訂測量施測方案，由建設單位提供的水準控制點根據工程的測量施測方案和布網原則的要求建立水準控制網。

（1）一般高層構筑物周圍要對稱布置四個以上水準點，水準點的間距不大于30m。

（2）在場區內任何地方架設儀器至少后視到兩個水準點，并且場區內各水準點構成閉合圖形，以便閉合檢校。

（3）各水準點要設在構筑物開挖、地面沉降和震動區范圍之外。

（二）建立固定的觀測路線

由場區水準控制網，依據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。

（三） 沉降觀測

首次觀測應在觀測點安穩固后及時進行。首次觀測自基礎開始，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，為便于觀測，可將永久觀測點設于？00mm。然后每施工一模就復測一次，直至竣工。

（四）計算

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n的每周期沉降量：△cn=Hn，（H表示每周期沉降量，n為某一個觀測點號）。

Hn-1表示n觀測點第1周期沉降量（I=1，2，3 ……表示觀測周期數）。

H1=H0（H0為參照基準點，H1為首次觀測點的沉降量）。

則n觀測點累計沉降量為：△Cn=∑△cn-lo。

（五）統計表匯總

（1）根據各觀測周期平差計算的沉降量，列統計表，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，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。將統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）根據沉降量統計表和沉降曲線圖，我們可以預測構筑物的沉降趨勢，正確地指導施工。通過對沉降觀測的成果分析，我們還可以找出同一地區類似結構形式構筑物沉降的主要影響因素，為編好施工組織設計大有裨益，同樣也為勘察設計單位提供寶貴的一手資料，設計出更完善的工程項目。

（六）觀測中的注意事項

（1）嚴格按測量規范的要求施測。（2）前后視觀測用同一水平尺。（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，且各觀測環境基本一致。（5）成像清晰、穩定時再讀數。（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，當構筑物一天（24h）連續沉降量超過1mm時應停止施工，會同有關部門采取應急措施。

三、探討的兩個問題

（一）確定構筑物沉降觀測精度的合理性

由于現行規范對施工單位施工過程的沉降觀測要求不明確，使得施工單位構筑物沉降觀測精度選擇上隨意性較大，但是精度的高低直接影響沉降觀測成果。對沉降觀測精度選擇既不能太高也不能太低，要合理適宜，適合工程特性的需要。既不造成無謂的浪費也要保證觀測結果的準確性。這樣，本人認為一般高層及重要的建（構）筑物在首次觀測過程中適用精密儀器的設備（高級水準儀、合金尺等）在？.00以上部分按二等以上水準測量方法，采用放大率倍數較大的S2或S3水準儀進行觀測，這樣可以測出較理想的結果。

（二）曲線修正

在沉降觀測過程中，沉降量與時問關系曲線不是單邊下行光滑曲線，往往呈現起伏狀。這就分析原因，進行修正。

（1）第二次觀測出現回升，而以后各次觀測又逐漸下降。可能是首次觀測精過低，若回升超過5mm時，第一次觀測作廢，若回升5mm內，第二次與第一次調整標高一致。

（2）曲線在某點突然回升。原因：水準點或觀測點被觸動所致，且水準點被觸動后標高低于觸前標高，或觀測點觸后高于觸前。處理措施：取相鄰另一觀測點的相同期間沉降量作為被觸動觀測點之沉降量。

（3）曲線自某點漸漸回升。原因：一般是水準點下沉所致。處理措施：確定水準點下沉值，與高級水準點復合測量，確定下沉值。