地面沉降對施工過程中測量工作的影響

盧 剛

（中鐵十九局集團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，外界人員的活動也會致使地殼表層具有松散特性的土層出現(xiàn)壓縮現(xiàn)象，最終致使地面實際高度低于標高，而這便是地面沉降。受此影響，測量控制點對應(yīng)的高程點將會與實際值存在一定的誤差，伴隨著沉降速度的加快，誤差范圍逐步擴大。這一問題會對工程施工造成嚴重影響，但工程人員對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)項目調(diào)查可知，在某市100 km2的施工區(qū)域進行了長達4 a的監(jiān)測，涉及到9個一級測點以及23個二級測點，經(jīng)長期測量后，挑選出3 a的數(shù)據(jù)。關(guān)于工程的實際沉降情況，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)象與政府對地下水開采控制工作有關(guān)，受此影響，在3 a時間內(nèi)地下水位的上升幅度為9.3 m。

選取了部分三等水準點，由此展開復(fù)測工作，最終得出集中成片的7點沉降情況，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，可概括為自然因素以及人為因素這2大部分，各自對應(yīng)的地面沉降程度也不盡相同，因此給項目施工帶來了較大的干擾，稍有不慎便會引發(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)，且對施工的影響程度最深。

2 地面沉降對測量工作的影響

伴隨著地面沉降現(xiàn)象的發(fā)生，必然會引發(fā)高程值變化的問題。盡管如此，人們在對高程值展開測量等工作時，依然容易忽視此方面的問題，最終對測量精度造成影響。總結(jié)歷年工作經(jīng)驗，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，此時極容易對加密的高程點造成影響，最終產(chǎn)生系統(tǒng)誤差。沉降區(qū)域的所有高程點均會發(fā)生不同程度的變化，經(jīng)實際觀測得知部分測量點對應(yīng)的年沉降量已經(jīng)達到了2 cm以上，對于地質(zhì)相近區(qū)域產(chǎn)生的沉降量大體相當。在實際測量過程中，諸多相鄰點由于不具備辨識性，因此無法及時發(fā)現(xiàn)，但工程人員依然誤認為該數(shù)據(jù)是準確的，因此所得到的計算結(jié)果必然與實際狀況存在偏差。在對三等水準網(wǎng)觀測的過程中發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)有5個國家一等點出現(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)測巖層點的條件下，相較于國家高程基準點而言，三等水準網(wǎng)對應(yīng)的高程系統(tǒng)會比該值大4 cm甚至更多。

（2）對于出現(xiàn)大幅沉降的區(qū)域而言，當對其展開高精度高程測量時，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)，當測量讀數(shù)的頻率間隔＜1 min時，所得到的沉降量普遍偏小，此時幾乎不會對高差精度造成影響。事實上，地面沉降之所以會對線路觀測高差造成影響，這與上下兩站對應(yīng)的前后視讀數(shù)空檔時間有著密切關(guān)聯(lián)，此時受立尺點沉降現(xiàn)象的影響會使觀測高差出現(xiàn)較大程度的誤差。在此基礎(chǔ)上對傳統(tǒng)方案進行優(yōu)化，由此展開跨海大堤高程測量工作，將觀測時間往后推移1 d，觀測過程中引入了2臺設(shè)備，在進行第一天測量時以2個固定的水準點為基本點，由此以相向的方式進行觀測，確保2臺設(shè)備在當天相遇，當測量工作到達中間區(qū)域?qū)?yīng)的臨時固定點時便標志著完成了當天的測量工作。在此基礎(chǔ)上展開第二天的測量，此時由臨時固定點開始，遵循與第一天相同的方向進行觀測，對2臺設(shè)備的高差情況進行測算，將其作為2點之間的觀測高差，由于各自對應(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。對不同天數(shù)的固定點高差情況進行分析，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的最終高差值。基于此方法可以良好的避免地面沉降對觀測誤差所帶來的影響，其具有較高的可行性，能夠進行高程的傳遞，提升2點高差的精確性[2]。

（3）在對建筑物進行沉降監(jiān)測時難免會出現(xiàn)較為特殊的情況，其中以監(jiān)測點持續(xù)上升最為典型，這與基準點發(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)，對應(yīng)的沉降量相對較小，但受高程基準點位置的影響，其反映出的沉降速度會遠高于建筑物沉降量，此時沉降點出現(xiàn)上升趨勢，因此在進行基準點的選擇過程中，應(yīng)明確其是否會出現(xiàn)沉降現(xiàn)象。

（4）基于 GPS（Global Positioning System，全球定位系統(tǒng)）點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點出現(xiàn)高程變動情況，一旦忽略此部分因素則會導(dǎo)致所得的未知高程點擬合結(jié)果與之存在誤差，當出現(xiàn)此情況時便需要對高程點進行及時的檢查。

（5）選取沉降地區(qū)對其展開填方測量，此時需要對填方前后端區(qū)域展開針對性高程測量工作，基于所得的高差情況對方量展開計算。如果高程起算點位于固定點上，由于此部分區(qū)域幾乎不會發(fā)生沉降現(xiàn)象，此時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，對應(yīng)的填方增加量將隨之加大。對此，需要在填方周邊區(qū)域設(shè)置相應(yīng)的沉降觀測點，由此得出填土期間對應(yīng)的地面沉降情況，在展開方量計算時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。對此，需要重點關(guān)注高程測量工作，這是因為高程測量會對地面沉降造成最為直接的影響。在進行高程測量時，需要明確地面沉降的規(guī)律性，充分把握沉降對應(yīng)的動態(tài)變化情況，明確其最終極限狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上提升測量的準確性。同時，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 詳細掌握地下水影響

從自然因素考慮，地下水對于地面沉降現(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，對現(xiàn)場施工區(qū)域進行勘察，全面了解地下水的分布特征以及運行狀況，在此基礎(chǔ)上具有針對性地采取引導(dǎo)措施，緩解其對施工區(qū)域的侵蝕程度，從而削弱地下水這一項因素對沉降現(xiàn)象的影響，這已然成為當前沿海沿江項目施工中的必要環(huán)節(jié)。

5 結(jié)束語

在進行工程施工時，地面沉降會對施工過程乃至整個工程質(zhì)量造成嚴重影響，此時需要對地面沉降的影響機制展開深入分析，重點關(guān)注核心控制環(huán)節(jié)，由此采取針對性的措施，將地面沉降對工程質(zhì)量的影響降到最低，最終推動工程的順利開展。