【正文】 有許多業(yè)內(nèi)專家和學者對沉降觀測方法、觀測數(shù)據(jù)處理以及沉降分析進行系統(tǒng)地研究和探討。沉降測量成果是建筑物建筑工程質(zhì)量檢查主要依據(jù)，是竣工驗收的主要文件之一，是工程技術檔案的一部分。 計算沉降量時，在地基可能受荷變形的壓縮層范圍內(nèi)，根據(jù)土的特性、應力狀態(tài)以及地下水位進行分層，計算各分層的沉降量 Si。解決對策：根據(jù)實際經(jīng)驗，在沉降觀測控制中，當建筑物沉降速度≥ ，通知建設單位并分析原因，征求設計單位意見是否停止施工，采取措施；沉降速度≥ 時，通知建設單位減緩加載速度并增加觀測次數(shù)，以確保建筑物的施工安全。當建筑物突然發(fā)生大 27 量沉降、不均勻沉降或嚴重裂縫時，應立即進行逐日或幾天一次的連續(xù)觀測。在工作點與沉降觀測點之間要建立固定的觀測路線，并在架設儀器站點與轉點處做好標記樁，保證各次觀測均沿統(tǒng)一路線。依據(jù)工作經(jīng)驗，一般高層建筑物周圍要布設三個基點，且與建筑物相距 50m 至 100m 間的范圍為宜。后期測量宜提高測量精度等級，并適當?shù)匮娱L觀測的間隔時間。因此，為避免發(fā)生此類現(xiàn)象，編者建議首次觀測應適當提高測量精度，認真施測，或進行兩次觀測，以資比較，確保首次觀測成果可靠。參考網(wǎng)是一個基準網(wǎng)，只有在參考網(wǎng)本身穩(wěn)定的情況下，才能對沉降體進行沉降觀測和位移計算，因此在沉降分析中應首先對參考網(wǎng)點的穩(wěn)定性進行分析。同時，為了提高沉降分析成果的可靠性，排除粗差及其它模型誤差對沉降分析成果的干擾，在網(wǎng)的設計和平差過程中，一般要利用誤差處理與可靠性的有關理論和優(yōu)化設計的有關方法。 實際工作中，上述內(nèi)容及采用的各種方法都不應截然分開，而應有機地結合、互 為補充。幾何分析采用的方法一般是統(tǒng)計檢驗中的有關方法。 觀測資料的分析，亦稱沉降分析 這一階段是分析、歸納建筑物沉降過程、沉降規(guī)律、沉降幅度及分析沉降的原因，找出沉降值與引起沉降因素之間的關系，進而判斷建筑物工作情況是否正常。 21 第四章 沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理及沉降分析 沉降觀測的數(shù)據(jù)整理和分析 沉降觀測的最終目的是保證建筑物安全運行提供可靠詳盡的沉降數(shù)據(jù)，因此，要使沉降觀測充當其施工、運營管理的耳目，起到指導安全使用和充分發(fā)揮其效益的作用。 （ 2） ??? ?? hba ，只表明計算無誤，不表明觀測和記錄無誤。 19 圖 水準路線 （外業(yè)） （ 1）水準測量的技術要求如圖，有： （ 2）水準儀安置在離前、后視距離大致相等之處。有永久性和臨時性兩種。 由于在觀測各個測點時水準路線往往不很長，并且其閉合差一般不會超過l～ 2mm，因此閉合差可按測站平均分配。因此，在軟土上挖掘深基礎時應進行“基坑回彈觀測”。 建筑物的沉降觀測 對于建筑物，沉陷觀測的主要內(nèi)容是基礎沉陷觀測。 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 + 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 +500 mm)，然后每施工一層就復測一次，直至竣工。所謂“三固定”，就是各期觀測中固定觀測員、固定儀器、固定施測線路。 本章小結 本章主要介紹了沉降觀測系統(tǒng)的布設，首先是介紹了確定沉降觀測精度的基本原則，以及按允許沉降值和按沉降觀測實測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析兩種方法來確定觀測精度。地形條件許可時，可組成沒變長 100m 的等邊三角形，每個埋設標志。 地面巖石標 如果地面上土層很淺，地表有完整的基巖露頭時，可埋設基巖標志點。 監(jiān)測點布設 布設監(jiān)測點時 ，應根據(jù)建筑物的大小、基礎形式、結構特征及地質(zhì)條件等因素確定。施測時，可選擇一些穩(wěn)定性較好的監(jiān)測點作為水準路線基點與水準網(wǎng)統(tǒng)一監(jiān)測和平差。而在觀測后期，在對沉降規(guī)律有了一定的了解之后，則可適當?shù)乩L觀測間隔。因此，當沉降速度大時，兩次觀測間的沉降量也大，這時可適當?shù)胤艑捑?；反之，當沉降速度很小時 (例如板塊運 6 動 )，則應適當 地提高精度。根據(jù)其結構、形狀不同，觀測內(nèi)容和精度也有所 差異。盡管不同類型工程建筑物，沉降觀測的 精度要求差別較大而難以定出統(tǒng)一規(guī)格，但我們還是可以根據(jù)對各類工程多年沉降觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，確定出該類工程的預期最大沉降值，從而定出沉降觀測精度。因此，我們討論的主要問題是如何確定沉降觀測值△ X， △ Y，△ H 必要精度。它們包括：沉降觀測的內(nèi)容、觀測精度的確定、觀測周期（頻率）的確定、測點、工作基點及基點的布設等，下面分別予以討論。 基準點 — 由于觀測點的位置是變化的，為了反映觀測點的變化，從理論上講還必須有一定數(shù)量位置固定或變化甚小的點，我們稱之為“基準點”或簡稱為“基點”。在沉降觀測的各個環(huán)節(jié)， 也都發(fā)揮著其積極的優(yōu)勢。這主要體現(xiàn)在如下幾個方面： （ 1）在觀測手段方面：首先攝影測量技術、激光技術及自動化技術在沉降觀測 中正在得到越來越廣泛的應用。根據(jù)建筑（構）物的不同性質(zhì)，在沿用傳統(tǒng)的測量方法的基礎上，沉降觀測方法變得更加靈活和簡單。如 :建筑物地基沉降觀測。 （ 3）設計錯誤。要求有明確的針對性 ,既要有重點 ,又要作全面考慮。盡管工程建筑物在設計時采用了一定的安全系數(shù)，使其能安全承受所考慮的多種外荷載影響，但是由于在設計中不可能對工程的工作條件及承載能力做出安全準確的 估計，施工質(zhì)量也不可能完美無缺，工程在運行過程中還可能發(fā)聲某些不利的變化因素，因此，國內(nèi)外仍有一些工程出現(xiàn)事故。 首先在合適區(qū)域布置穩(wěn)定的基準點，作為沉降觀測的依據(jù)，每次觀測之前對基準點進行聯(lián)測檢核，確保基準點絕對可靠，在基礎形成之后設置多個沉降觀測點，嚴格按照規(guī)范要求進行二等水準精密測量，形成閉合路線，最終確定各沉降觀測點的沉降量，繪制出沉降曲線，得出沉降結論，及時上報各部門，并進行技術處理和采取相應的措施。隨著人類社會的進步和國民經(jīng)濟的發(fā)展，加快了工程建設的進程，并且對現(xiàn)代工程建筑物的規(guī)模、造型、難度提出了更高的要求。動態(tài)沉降是指在外力的影響下而產(chǎn)生的沉降 ,故它是外力為函數(shù)來 表示動態(tài)系統(tǒng)對于時間的變化 ,其觀測結果是表示建筑（構）物在某個時間的瞬時沉降。 建筑物沉降是有原因的，沉降觀測和沉降分析的目的是為了了解沉降體沉降趨勢和沉降原因，以便及時采取措施保護建筑物的安全。 沉降觀測的任務是通過對建筑物上的沉降觀測點進行定期的重復觀測，得到若干次觀測數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù) 據(jù)處理后，獲得其沉降值，然后根據(jù)沉降值分析引起沉降原因和預測建筑物的沉降趨勢。 以上三個方面說明了對建筑物進行沉降觀測的必要性和現(xiàn)實意義。 pelzer 開始采用統(tǒng)計檢驗的理論來分析沉降網(wǎng)點的穩(wěn)定性，隨后其他學者也提出了各種不同的方法。在這方面，除了傳統(tǒng)的假設檢驗、回歸分析等建立在統(tǒng)計理論基礎之上的方法和建立在力學、物理學基礎之上的確定函數(shù)模型法以外，其他新的方法也得到了試驗和初步的應用。本文對建筑（構）物沉降觀測點的布設基本原則及其精度進行了分析說明。 觀測點 — 它是位于沉降體上的具有代表性的點，我們稱之為“觀測點” 或簡稱為“測點”。而精度定得太低又會增加沉降分析的困難，使所估計的沉降參數(shù)誤差太大，甚至會得出不正確的結論。 沉降觀測的精度分析 （ 1）按允許沉降值來確定觀測精度 建筑物的允許沉降值大多由設計單位提供或依據(jù)有關規(guī)程中的規(guī)定，一般可以直接套用。 ～ 1mm,這些大型建筑物的平面位移觀測精度一般在177。 ③對于土木工程，測定其沉降值的精度不低于177。沉降速度越快，觀測間隔要求越短。對于建筑物較少的測區(qū)，宜將基準點連同監(jiān)測點按單一層次布設；對于建筑物多且分散的測區(qū)，宜按兩個層次布網(wǎng)，即由基準組成的控制網(wǎng)，監(jiān)測點與所連測的監(jiān)測點組成擴展網(wǎng)。當觀測急劇沉降的建筑物和構筑物時，若建造水準點已來不及，可在已有房屋或結構物上設置標志作為水準點，但這些房屋或結構物的沉降必須證明已經(jīng)達到終止。 水準基點的標志與埋設 水準基點的標志構造，要根據(jù)埋設地區(qū)的地址條件， 應盡量埋設在基巖上，或者深埋于原狀土內(nèi)，決不允許埋設在人工土內(nèi)。為了防止雨水灌進水準基點井里，井臺需要高出地面 當柱石頂面距離地面深度較大時，標石可由柱石和底盤組成，并在上面加混凝土標志保護蓋，在保護蓋上加覆蓋物。 鋼筋觀測點標志與埋設：將直徑為 18～ 22mm的鋼筋鋸成為 230～ 250mm的節(jié)，將每節(jié)鋼筋彎成 U 形，一端頂部加工成半球形。對于中、小型廠房和土工建筑物的沉陷觀測一般可采用普通水準測量，而對于大型廠房、高層建筑物及混凝土壩等建筑物，則一般采用精密水準測量。一般高層建筑物有一層或數(shù)層地下結構，首次觀測應從基礎開始，在基礎的縱橫軸線上 (基礎局邊 )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)固好后進行首次觀測。將統(tǒng)計表中各觀測點對應的觀測周期所測得的沉降量畫于坐標中，并將相應的載 荷量也畫于坐標中，連線，就得到對應于荷載值的沉降曲線。當建筑物荷載加上去以后，這部分隆起 (回彈量 )多半會重新沉下去。測量時必須使重錘與水準標志點很好地接觸，因此需要多次地將重錘拉上放下，進行檢查。此時有必要沿 A 、 B 的水準路線增設若干個必要的臨時立尺點，即轉點（用作傳遞高程）。 支水準路線 (spur leveling line)是由一已知高程的水準點開始，最后又閉合到 起始點上的水準路線。 3mm ② h 黑 h 紅 177。水準路線往返允許閉 合差 ??允 mm，其中 n為測站數(shù)；為確保觀測的準確性，水準路線采用往返觀測。但是，這些數(shù)據(jù)還難以直接反映出形變的本質(zhì)。 沉降分析 沉降分析的內(nèi)容主要有幾何分析與物理解釋。過程曲線圖一般是在同一張圖上同時繪制形變過程線和其它物理因素的變化過程線。前者是為沉降分析提供可靠的基準，后者是為了給測點觀測的成果加以適當?shù)母恼Ｏ鄬W(wǎng)的所有點都在沉降體上，通過測量網(wǎng)點之間的相對移動來確定沉降體的幾何沉降狀態(tài)。 沉降觀測中常遇到的問題及其處理 （ 1） 曲線在首次觀測后即發(fā)生回升現(xiàn)象 在第二次觀測時即發(fā)現(xiàn)曲線上升，至第三次后，曲線又逐漸下降。另外，埋在裙樓上的沉降觀測點，由于受主樓的影響，有可能會出現(xiàn)屬于正常的漸漸回升的現(xiàn)象。需觀測的項目包括：建筑 4角的高，及沉降高度。一般布設在 建筑物四角、差異沉降量大的位置、地質(zhì)條件有明顯不同的區(qū)段以及沉降裂縫的兩側。 （ 3）建筑使用階段的觀測 建筑物使用階段的觀測次數(shù)，應視地基土類型和沉降速度大小而定。 :建筑物主體結構工程施工結束，因建筑物墻體的砌筑及外墻裝修施工，導致局部沉降觀測點被破壞 ；或因外墻干掛石材的施工，使得沉降觀測點隱蔽至干掛石材內(nèi)部，導致原沉降觀測點螺桿立尺部位不能露出石材外側，使得觀測中止，直接導致裝修階段的沉降觀測無法正常進行 . 對策方法：因建筑物墻體的砌筑導致局部沉降觀測點破壞時，需立即補充；因外墻干掛石材的施工導致觀測無法進行時，需在外墻干掛石材上開洞，并用鋼筋加長觀測點螺桿，為避免螺桿加長撓度的存在，需用φ 18以上的鋼筋加長螺桿。人員素質(zhì)的要求，必須接受專業(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。由于沉降監(jiān)測涉及到測量、工程地質(zhì)、水文、結構力學、地球物理、計算機科學等諸多學科的知識，因此，它是一項跨學科的研究，并正向邊緣學科的方向發(fā)展，也已成為測量工作者和其他學科專家合作研究的領域。沉降分析方面在幾何分析的同時進行物理解釋，確定引起沉降的因素及權重，為建筑物安全維護提供依據(jù)。 38 參考文獻 [1]《工程測量規(guī)范》（ GB500262020）； [2]《建筑變形測量規(guī)范》（ JGJ/82020）； [3]《建筑基坑工程監(jiān)測技術規(guī)范》（ GB504972020）； [4]CJJ899 城市測量范圍 [S]北京 :中國建筑工業(yè)出版社 ,1999； [5]GB 5002693工程測量范圍 [S]北京 :中國計劃出版社 ,1993； [6]JGJ/897,建筑物變形測量規(guī)程 [S]北京 :中國建筑工業(yè)出版社 ,1998； [7]張正祿 ,工程測量學 [M]武漢 :武漢大學出版社 :2020181187； 。建筑物沉降觀測系統(tǒng)設計應根據(jù)具體工程與建筑設計單位等相關部門在利用已有工程勘探資料、水文資料以及周邊相關建筑物布局特征的基礎上，確定沉降觀測內(nèi)容、觀測 精度、方法以及觀測周期。并且對所得的數(shù)據(jù)進行了處理和分析，從而得出對此次沉降監(jiān)測工作的結論。施測要求儀器、設備的操作方法與觀測程序要熟悉、正 儀器設備、人員素質(zhì)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加荷作下的沉降情況，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)境及溫差變化影肉小的