建筑物沉降監測技術方案設計

吳澤勝

摘 要：隨著社會經濟的快速發展，建筑物與人們的生活變得密切相關，使人們在生活中對建筑物的質量及安全越來越關注。通過對建筑物進行科學的沉降監測能夠準確的獲得其變形信息，經過數據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文獻和總結相關經驗的基礎上對建筑物的沉降監測方案進行設計，通過布設合理的沉降監測網，采用科學嚴謹的觀測方法采集建筑物的沉降數據，同時對沉降數據進行分析處理，并研究建筑物的沉降規律，對建筑物的安全狀態作出判斷。本文通過工程實例驗證建筑物沉降監測方案的可行性，對獲得建筑物沉降監測數據進行分析，用于對建筑物的沉降安全情況作出合理的判斷。

關鍵詞：建筑物;沉降觀測;沉降分析;觀測精度;方案設計

1 緒論

1.1 建筑物沉降監測意義

建筑物的沉降監測是通過對建筑物進行周期性的觀測以獲得監測數據，并對監測數據進行處理，得到建筑物的沉降量和累積沉降量。通過對沉降數據的分析，研究建筑物的沉降規律，對建筑物的安全狀態做出判斷，可以有效預防工程事故的發生和減小損失。

1.2 沉降監測研究現狀和發展方向

目前，包括《建筑地基基礎設計規范》（GB50007—2002）、《建筑變形測量規范》（JCJ8—97）在內的許多測量規范均將建筑物沉降觀測作為基本要求，其中根據建筑物或者構筑物的重要性及對變形的敏感性規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50年代之前主要用來對觀測資料數據的整理計算和分析。而現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，所以才能夠準確的解釋和分析建筑物的沉降特點和規律。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展。

首先在觀測技術方面：攝影測量和GPS技術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技術已經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。另外在數據處理分析方面：自由網平差和抗差估計也取得了大量的應用，而且會持續下去。在計算機方面：隨著計算機技術的出現使得沉降觀測在外業數據的采集和內業圖形的繪制以及數據的處理方面得到到快速的發展。

1.3 本文主要研究內容

本文重點討論建筑物沉降監測技術方案的設計，對沉降觀測的理論和觀測方法和數據分析進行了討論。主要內容如下：

1）闡述了對建筑物進行沉降監測的一些理論方法。

2）對建筑物沉降監測方案進行詳細的說明。

3）結合監測觀測和方案設計研究形成對建筑物沉降進行外業觀測數據分析的一套完整的技術方案。

2 建筑物沉降監測簡述

2.1 建筑物沉降原因

在建筑物發生沉降時，掌握其產生沉降變形的原因是非常重要的。一種是由水文地質條件、環境條件等自然條件形成的，另外一種就是由工程結構本身荷重能力和其自身結構形成的。

2.2 沉降觀測特點

建筑物沉降監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，數據處理嚴謹復雜，測量方法綜合應用。

2.3 建筑物沉降觀測的要求

建筑物沉降監測網一般應同時顧及精度、可靠性、靈敏度及費用準則的優化設計。各觀測周期的沉降觀測，應滿足儀器要求，測量工作人員要求，施測的要求。

2.4 資料整理和保存

在室外進行沉降觀測，我們能夠獲取相關的原始數據。在內外業獲取的沉降數據要快速整理和保存。

2.5 沉降監測流程

3.1 觀測網的布設

3.1.1 控制網和水準基點布設

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[2]。按照觀測精度的規定，閉合、符合水準路線為沉降控制網布設的首選。在控制網中，一般需要埋設水準點4個，其他的水準基點可以在墻上四角等特征明顯地方埋設。水準基點是監測建筑物的依據，要穩定可靠。要在測區附近按照標準埋設供沉降觀測的水準基點且要有最少3個水準基點，水準點間距為15米到20米之間，沿著建筑物四角布設。且水準點要避開干道、管線、振動區等易受破壞的地區[3]。

3.1.2 沉降觀測點的布設要求

為了更加直觀的了解工程的實際下沉量，觀測點需要埋設在方便工作人員進行觀測的地方。布設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 沉降觀測點布設原則

沉降觀測需要遵循“五定”原則。即沉降監測要在同等的觀測前提下進行。比如所處的自然環境，其溫度、風力、大氣等外界條件盡量相同[5]。

3.3 觀測路線設計

水準點和觀測點的觀測路線適合使用閉合或符合水準路線來聯測。之所以設計這樣的水準路線。一方面，便于檢查外業測量中出現的錯誤，增加觀測數據的準確性，另一方面也能嚴密平差和提高精度[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

建筑物變形監測時必須要達到精度要求，只有達到了精度要求才會更加準確真實的表現出建筑物的實際下沉。《建筑物變形測量規范》（JGJ8-2007）規定對建筑物進行變形監測時可以使用二等水準測量[7]。

3.5 沉降觀測的時間頻率

在實際工作中我們要根據具體的沉降方案和規范來制定相關的監測周期。一般情況下，工程框架結構每加高2層需監測1次，工程封頂后每3個月監測1次直到工程結構穩定。

4 沉降觀測的方法與數據分析

4.1 建筑物沉降監測的方法

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

4.2 水準測量原理

建筑物沉降監測需要遵循水準測量的基本原理即利用水準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 數據整理及分析

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

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

5 結論

通過對建筑物進行沉降監測和對監測的數據進行分析，對判斷建筑物的安全狀態具有重要意義。同時建筑物的沉降觀測包括了測繪、水文、地質，地球物理等多學科知識，使得沉降監測是一門跨學科領域的研究。近幾年隨著我國建設行業的快速發展，建筑物的沉降監測越來越多的被相關領域的專家學者及測量工作人員所重視。

本文主要闡述了沉降監測如何設計，通過布設沉降觀測網測量得出沉降數據。對數據進行分析，進而了解建筑物發生沉降的規律，方便我們對建筑物的安全狀態做出判斷，從而有效預防工程事故的發生和減小損失。

隨著經濟社會和科技的快速發展，測量儀器設備的不斷升級換代，所以我們大家更有理由相信隨著技術的發展在不久的將來我們將會用上更為先進的儀器。同時也推動了沉降觀測的進一步完善，節省了更多的資源。我們相信建筑物沉降觀測技術會朝著智能化和自動化的方向邁進。

參考文獻

[1] 李青岳.工程測量學[M].北京：測繪出版社，1984.

[2]符海鷗;李奎;付業平.建筑物沉降監測設計與實踐[B].湖北：地理空間信息，2011（06）.

[3]伊小東.變形監測技術及應用[M].鄭州：黃河水利出版社，2009.

[4]北京建筑工程學院測量教研組.普通工程測量（第二版）.北京：中國建筑工業出版社，1984.

[5]林勛.建筑物變形監測的綜合研究[J].吉林：長春工程學院學報，2005，6（2）：45—46.

[6]張弘笙.某建筑物的沉降監測方案與精度分析[J].工程與建設，2009年第23卷第5期.

[7]JGJ8-2007.建筑變形測量規范.北京：中國建筑工業出版社，2007.

[8]顧孝烈;鮑峰;程效軍編著.測量學（第三版）[M].上海：同濟大學出版社，2006.

[9]董祥吉.高程建筑物沉降觀測幾個問題的探討[J].工程勘測，1999（02）.