建筑物沉降變形觀測監測數據處理與預測方法探討

周志宇

（廣西壯族自治區地理信息測繪院，廣西柳州545006）

1 引言

在建筑物施工與使用過程中，基坑以及建筑物的沉降問題一直備受關注。一般情況下，建筑物的沉降分為2 大類型：均勻沉降和不均勻沉降。如果建筑物實際荷載值嚴重高于標準值，并且有外力作用于建筑，就會導致建筑出現不均勻沉降，使得建筑物的正常使用受到嚴重影響。如1959 年，法國67m 高的馬爾巴塞珍拱壩因基礎沉降出現垮塌。因此，為最大限度地降低建筑物沉降變形概率，確保建筑物安全，相關單位需認真落實對建筑物的沉降監測工作。并且相關單位在對建筑物沉降變形情況進行監測分析時，要根據實際情況合理計劃監測周期，科學安排監測時間，以保證項目計劃的順利進行。

2 建筑物沉降數據采集

2.1 外業布點

在設置觀測沉降點時，需根據周邊外業環境情況，根據建筑建設情況科學、合理布設觀測點，以保證觀測工作的順利進行。具體而言，在布設建筑物沉降觀測點時，相關單位應注意以下事項：（1）觀測點應在新舊建筑物、高低層建筑物以及縱橫墻等交接處的兩側，建筑物的四角、主要轉角處以及沿外墻主體結構每10～15m 處；（2）應將觀測點布設在建筑物基礎埋深相差懸殊處、建筑物沉降縫以及裂縫的兩側、天然地基與人工地基的接壤處、不同結構的分界處、填挖方的分界處；（3）觀測點要布設在動力設備、重型設備基礎的四角，以及地質條件變化處的兩側；（4）觀測點要布設在高聳建筑沿周邊在與基礎軸線相交的對稱位置上，且觀測點的數量不能少于4 個[1]。

在點位的安裝布設作業中，需要使用不易變形的金屬件充當測量標志。同時在測量過程中要先使用沖擊鉆在金屬件上鉆孔，并將測量標志牢固嵌在墻體中，使其與建筑物融為一體，后用油漆點出標記出，方便后續的觀測與查找[2]。

2.2 外業觀測數據采集

在采集建筑沉降數據時，要使用專業儀器設備。同時，為保證數據采集的準確性，工作人員需在正式開展采集作業前先詳細檢查儀器設備的各項指標，確保其符合作業要求。在完成儀器設備的檢查調試后，就需根據現場布點情況設計出觀測線路，使其形成一條閉合線路，完成對觀測點的測量。而對于水準線路，工作人員應結合測量需求將其布設成一個閉合環、附合線路，并保證閉合環測站數約為8M2/m2（其中，M指的是最弱點高程中誤差，m指的是每站觀測高差中誤差）[3]。

3 建筑物沉降變形數據觀測

當前，在建筑物沉降變形觀測監測數據的監測與分析中，數字水準儀被應用的相對廣泛。這種儀器設備自動化程度較高，易于操作，能相對輕松、快速地采集數據。且在應用數字水準儀進行采集觀測時，需要人為操作的環節較少，工作人員只需完成水準儀的安裝與調整，并輸入編碼、完成計算程序內置后就能輕松采集數據。這樣的采集流程大大減少了人為誤差，確保了數據采集的精度。但值得注意的是，盡管數字水準儀便于操作、自動化程度較高，但在實際采集過程中仍會受到相關因素影響而導致建筑物沉降變形觀測監測數據結果失真失準。因此，在進行采集觀測時工作人員需高度注意以下問題：測量距離、光照、高差落差等均會對采集結果產生一定影響，導致一些數據失真失準。如當光線強烈或是逆光時，數據采集的難度將增大，作業進度減緩，整體的工作質量都會受到影響。為避免以上情況發生，在進行數據采集與觀測等工作時，工作人員可采取打傘、縮小測站距離等措施來降低光線對測量作業的影響。此外，在實際作業過程中，水準觀測視距較大以及高差較大時，數據采集作業也會受到很大影響。如導致數據采集過程不穩定、測得的數據不精準、測站無法正常閉合等。針對這類問題，工作人員可對各測站之間的距離做適當調整，縮小各測站之間的距離并適當改變儀器高度，從而確保數據觀測、數據采集等工作的順利開展[4]。

4 建筑物沉降數據處理

在對建筑物沉降數據進行處理時，需根據建筑物特性、建筑物沉降數據精度等級要求來采取相應措施對觀測到的數據進行分析處理。一般情況下，在建筑物沉降數據處理作業中通常會遇到以下幾種情況：

1）若沒有特殊要求，在進行高層建筑物施工時，一般是采用二等水準測量的精度與觀測方法進行沉降觀測。而二等水準測量的各項觀測指標要求分別為：前后視距≤30m；前后視距差≤1.0m；前后視距差累積≤3.0m；沉降觀測點相對于后視點的高差容差≤1.0mm。

2）電子水準儀觀測到的外業數據處理。在應用電子水準儀進行建筑物沉降數據的觀測、處理時，主要是借助Geoffice軟件來完成電腦與儀器的連接以及數據的分析處理。具體處理流程如下：在將電子水準儀與計算機設備連接后，直接將儀器中的GIS 數據拷貝到電腦硬盤中，之后通過EXCELE 軟件打開數據，觀看到外業流程中每一站的原始觀測數據，并與實際觀測數據為標準對每一站原始觀測數據進行分析整理。完成以上工作后，工作人員可使用專業測繪軟件完成對沉降數據的處理、錄入、計算等工作，為后續相關工作的開展提供參考。

3）當精度要求滿足時，可利用EXCELE 軟件的計算功能對電子水準儀觀測到的數據進行處理，并生成相應圖表，便于工作人員更加清晰、直觀地了解數據變化情況。在對相關測量數據進行處理時，采用的是平差法，即以距離平差或站平差為依據對水準線路的閉合差進行計算，并獲得計算結果。與傳統計算方法相比，這種計算方法更加科學、精準且高效，而最終計算出的結果更是進行數據處理的重要依據。

5 建筑物沉降數據分析

依據沉降監測觀測點高程成果，計算觀測點每次相對前一次的變化量和相對第一次的累積變化量，通過數據量的變化大小來判斷沉降點的沉降變化量。除對沉降變形數據做以上分析與應用外，工作人員還可根據EXCELE 軟件中的沉降數據來制作出相應圖表，通過分析圖表掌握建筑物沉降變形程度以及速率，從而為后期維護、改造等工作的開展提供便利。

6 結語

總而言之，在建筑物施工建設過程中，相關單位要高度重視對建筑物沉降變形觀測監測數據的處理與預測。通過對專業監測儀器設備與先進數據處理技術的應用，全面掌握建筑物沉降變形的監測數據，并通過對數據的處理與分析，了解建筑物的沉降變形情況，從而為后期的施工、維護、改造等工作的開展提供重要參考資料。