【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 圓形端頭，管壁鉆有孔眼，埋設(shè)時(shí)，先將標(biāo)志吊入鉆孔底部，澆筑水泥砂漿，使標(biāo)志與土層或巖層固結(jié)。對(duì)于這類深式高程變化的觀測(cè)，一般采用一種特制的鋼線尺或鋼尺懸吊重錘與標(biāo)頂接觸的辦法。測(cè)量時(shí)必須使重錘與水準(zhǔn)標(biāo)志點(diǎn)很好地接觸，因此需要多次地將重錘拉上放下，進(jìn)行檢查。對(duì)于埋設(shè)在基礎(chǔ)上的觀測(cè)點(diǎn)，在砌筑墻壁或安裝設(shè)備后機(jī)器開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)之前，一旦埋設(shè)工作完成，就需開(kāi)始第一次觀測(cè)，根據(jù)沉陷的快慢再確定重復(fù)觀測(cè)的周期。每月、每季、每半年或每年觀測(cè)一次，一直到沉陷完全停止為止。由于在觀測(cè)各個(gè)測(cè)點(diǎn)時(shí)水準(zhǔn)路線往往不很長(zhǎng)，并且其閉合差一般不會(huì)超過(guò)l～2mm，因此閉合差可按測(cè)站平均分配。如果觀測(cè)點(diǎn)之間的距離相差很大，則閉合差可以按距離成比例地分配。 水準(zhǔn)測(cè)量概述水準(zhǔn)測(cè)量的原理是利用水準(zhǔn)儀提供的“水平視線”，測(cè)量?jī)牲c(diǎn)間高差，從而由已知點(diǎn)高程推算出未知點(diǎn)高程。 水準(zhǔn)測(cè)量基本原理 a —— 后視讀數(shù) A —— 后視點(diǎn) b —— 前視讀數(shù) B —— 前視點(diǎn) （1）、A 、 B 兩點(diǎn)間高差： （2）、測(cè)得兩點(diǎn)間高差后，若已知 A 點(diǎn)高程，則可得B點(diǎn)的高程 （3）、視線高程： （4）、轉(zhuǎn)點(diǎn) TP(turning point) 的概念：當(dāng)?shù)孛嫔蟽牲c(diǎn)的距離較遠(yuǎn)，或兩點(diǎn)的高差太大，放置一次儀器不能測(cè)定其高差時(shí)，就需增設(shè)若干個(gè)臨時(shí)傳遞高程的立尺點(diǎn)，稱為轉(zhuǎn)點(diǎn)。 連續(xù)水準(zhǔn)測(cè)量 如圖所示，在實(shí)際水準(zhǔn)測(cè)量中， A 、 B 兩點(diǎn)間高差較大或相距較遠(yuǎn)，安置一次水準(zhǔn)儀不能測(cè)定兩點(diǎn)之間的高差。此時(shí)有必要沿 A 、 B 的水準(zhǔn)路線增設(shè)若干個(gè)必要的臨時(shí)立尺點(diǎn)，即轉(zhuǎn)點(diǎn)（用作傳遞高程）。根據(jù)水準(zhǔn)測(cè)量的原理依次連續(xù)地在兩個(gè)立尺中間安置水準(zhǔn)儀來(lái)測(cè)定相鄰各點(diǎn)間高差，求和得到 A 、 B 兩點(diǎn)間的高差值，有： h = a － bh = a － b……則： h = h + h +…… + h = = － 結(jié)論： A 、 B 兩點(diǎn)間的高差h等于后視讀數(shù)之和減去前視讀數(shù)之和。 水準(zhǔn)測(cè)量的實(shí)施與成果整理 通過(guò)水準(zhǔn)測(cè)量方法獲得其高程的高程控制點(diǎn)，稱為水準(zhǔn)點(diǎn) BM ，一般用表示。有永久性和臨時(shí)性兩種。（） 　　水準(zhǔn)路線依據(jù)工程的性質(zhì)和測(cè)區(qū)情況，可布設(shè)成以下幾種形式： 閉合水準(zhǔn)路線 (closed leveling line) 。是水準(zhǔn)測(cè)量從已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)始，最后 又閉合到其實(shí)點(diǎn)上的水準(zhǔn)路線。這種形式的水準(zhǔn)路線也可以使測(cè)量結(jié)果得到檢核。 附合水準(zhǔn)路線 (annexed leveling line) 。是水準(zhǔn)測(cè)量從一個(gè)高級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)始，結(jié)束于另一高級(jí)水準(zhǔn)點(diǎn)的水準(zhǔn)路線。這種形式的水準(zhǔn)路線可使測(cè)量成果得到可靠的檢核。 支水準(zhǔn)路線 (spur leveling line) 。 是由一已知高程的水準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)始，最后又閉合到起始點(diǎn)上的水準(zhǔn)路線。這種形式的水準(zhǔn)路線由于不能對(duì)測(cè)量成果自行檢核，所以必須進(jìn)行往 測(cè)和返測(cè)，或者用兩組儀器進(jìn)行并測(cè)。 　　水準(zhǔn)網(wǎng)：若干條單一水準(zhǔn)路線相互連接構(gòu)成的圖形。 （外業(yè)） 　　水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求　　如圖，有： 　 （1）水準(zhǔn)儀安置在離前、后視距離大致相等之處。 　 （2）為及時(shí)發(fā)現(xiàn)觀測(cè)中的錯(cuò)誤，通常采用“兩次儀器高法”或 “雙面尺法”。 兩次儀器高法：高差之差 hh39。 177。5mm ；雙面尺法，①紅黑面讀數(shù)差 177。3mm ② h 黑 h 紅 177。5mm 。 注意：（1）起始點(diǎn)只有后視讀數(shù)，結(jié)束點(diǎn)只有前視讀數(shù)，中間點(diǎn)既有后視讀數(shù)又有前視讀數(shù)。（2），只表明計(jì)算無(wú)誤，不表明觀測(cè)和記錄無(wú)誤。 （內(nèi)業(yè)） （1）計(jì)算閉合差： 閉合水準(zhǔn)路線： 附合水準(zhǔn)路線： （2）分配高差閉合差 高差閉合差限差（允許誤差） 對(duì)于普通水準(zhǔn)測(cè)量，有：式中，——高差閉合差限差，單位： mm L ——水準(zhǔn)路線長(zhǎng)度，單位： km ； n ——測(cè)站數(shù)。分配原則： 按與距離 L 或測(cè)站數(shù) n 成正比，將高差閉合差反號(hào)分配到各段高差上。 （3）計(jì)算各待定點(diǎn)高程 用改正后的高差和已知點(diǎn)的高程，來(lái)計(jì)算各待定點(diǎn)的高程。 ： 按《建筑變形測(cè)量規(guī)范》(JGJ82007)及《工程測(cè)量規(guī)范》（GB500262007）的規(guī)定，外業(yè)觀測(cè)使用天寶DINI03型補(bǔ)償式自動(dòng)調(diào)平補(bǔ)償電子水準(zhǔn)儀配合條碼銦鋼合金水準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行。天寶DINI03標(biāo)稱精度：≤(每公里偶然中誤差)。具體技術(shù)參數(shù)如下表： 沉降觀測(cè)點(diǎn)采用國(guó)家二等水準(zhǔn)測(cè)量的技術(shù)要求進(jìn)行觀測(cè)。水準(zhǔn)路線往返允許閉合差，其中n為測(cè)站數(shù)；為確保觀測(cè)的準(zhǔn)確性，水準(zhǔn)路線采用往返觀測(cè)。主 要 技 術(shù) 精 度 指 標(biāo)視線長(zhǎng)度前后視距差前后視距累計(jì)差視線高度往返測(cè)差或閉合差高差中誤差測(cè)沉量觀測(cè)中誤差≤50m≤≤≤≤√N(yùn)≤㎜≤㎜注：N—測(cè)站數(shù)每周期觀測(cè)后，應(yīng)及時(shí)對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行整理，計(jì)算觀測(cè)點(diǎn)的沉降量、沉降差以及本周期平均沉降量、沉降速率和累計(jì)沉降量。資料處理使用：LEICA Geo Office Terrestrial數(shù)據(jù)交換管理系統(tǒng)、。根據(jù)《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（GB504972009）要求，判斷累計(jì)沉降量、變化速率是否超出規(guī)范監(jiān)測(cè)報(bào)警值；根據(jù)該工程沉降量與時(shí)間關(guān)系曲線判定建筑物是否趨于穩(wěn)定，當(dāng)最后l00d的沉降速率小于0．01～0．04mm／d時(shí)可認(rèn)為已進(jìn)入穩(wěn)定階段。具體取值宜根據(jù)各地區(qū)地基土的壓縮性能確定。 天寶電子水準(zhǔn)儀的數(shù)值處理以相關(guān)原理為基礎(chǔ)，這就是事先將代表水準(zhǔn)標(biāo)尺偽隨機(jī)碼的圖像存儲(chǔ)在數(shù)字水準(zhǔn)儀中，作為參考信號(hào)或基準(zhǔn)信號(hào)；標(biāo)尺條碼經(jīng)過(guò)望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)后成像在CCD探測(cè)器上形成測(cè)量信號(hào)，讀數(shù)時(shí)將兩信號(hào)進(jìn)行比較，即按一定步距移動(dòng)參考信號(hào)直至兩個(gè)信號(hào)獲得最大相關(guān)系數(shù)，由此獲得標(biāo)尺讀數(shù)和視距，這就是相關(guān)過(guò)程，此方法稱為相關(guān)法。 相關(guān)法讀數(shù)原理 由一于儀器到標(biāo)尺的距離不同，條碼在探測(cè)器上成像的寬窄也將不同，隨之電信號(hào)的“寬窄”也將改變。這將會(huì)引起相關(guān)的困難。NA系列儀器采用二維相關(guān)法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，也就是根據(jù)精度要求以一定步距改變儀器內(nèi)部參考信號(hào)的“寬窄”，與探測(cè)器采集到的測(cè)量信號(hào)相比較，如果沒(méi)有相同的兩信號(hào)，則再改變，再進(jìn)行一維相關(guān)，直到兩信號(hào)相同為止，可以確定讀數(shù)。參考信號(hào)的“寬窄”與視距相對(duì)應(yīng)，“寬窄”相同的兩信號(hào)相比較是求視線高的過(guò)程，因此二維相關(guān)中，一維是視距，另一維是視線高。為了找到相關(guān)函數(shù)的最大值，必需在整個(gè)測(cè)量范圍內(nèi)進(jìn)行系統(tǒng)搜索，在參考信號(hào)同測(cè)量信號(hào)重合的位置上會(huì)出現(xiàn)明顯突出于其它相關(guān)系數(shù)的峰值，也就是要在距離一高度格網(wǎng)的每一個(gè)交點(diǎn)上都進(jìn)行相關(guān)系數(shù)計(jì)算，這個(gè)計(jì)算量是相當(dāng)大的，使得讀數(shù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)。為了縮短讀數(shù)時(shí)間(二維相關(guān)時(shí)間)，NA系列儀器內(nèi)部設(shè)計(jì)有調(diào)焦移動(dòng)量傳感器，它用來(lái)采集調(diào)焦的移動(dòng)量，由此可以反算出視距，初步可以確定物像比例，對(duì)儀器內(nèi)部參考信號(hào)的“寬窄”進(jìn)行縮放，使其接近探測(cè)器采集到的測(cè)量信號(hào)的“寬窄”，然后再進(jìn)行二維相關(guān)。本章介紹了沉降觀測(cè)用到的主要儀器——水準(zhǔn)儀。通過(guò)對(duì)水準(zhǔn)測(cè)量的原理與操作的介紹，進(jìn)一步分析了電子水準(zhǔn)儀的工作原理、讀數(shù)方法及誤差來(lái)源；電子水準(zhǔn)儀具有讀數(shù)客觀，精度高，速度快，效率高，儀器重量輕，操作簡(jiǎn)便，減輕作業(yè)員的勞動(dòng)強(qiáng)度，易于實(shí)現(xiàn)測(cè)量?jī)?nèi)外一體化等優(yōu)點(diǎn)，從而為沉降觀測(cè)提供有力的技術(shù)方法。第4章 沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理及沉降分析 沉降觀測(cè)的數(shù)據(jù)整理和分析 沉降觀測(cè)的最終目的是保證建筑物安全運(yùn)行提供可靠詳盡的沉降數(shù)據(jù)，因此，要使沉降觀測(cè)充當(dāng)其施工、運(yùn)營(yíng)管理的耳目，起到指導(dǎo)安全使用和充分發(fā)揮其效益的作用。要達(dá)到沉降觀測(cè)的目的，我們就不能停留在野外觀測(cè)這個(gè)初始階段。我們還必須對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)作進(jìn)一步的內(nèi)業(yè)工作，采用科學(xué)的方法對(duì)大量的零亂的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，削弱偶然誤差的影響，找出包括判斷形變是否發(fā)生在內(nèi)的真正的形變信息。更進(jìn)一步講，我們還應(yīng)建立起形變與其它幾何、物理因素之間的關(guān)系，找出沉降產(chǎn)生的內(nèi)在機(jī)制和發(fā)展的規(guī)律，以便采取適當(dāng)?shù)拇胧?沉降觀測(cè)的數(shù)據(jù)整理 通過(guò)野外觀測(cè)，我們獲得了有關(guān)沉降體形變信息的原始數(shù)據(jù)。但是，這些數(shù)據(jù)還難以直接反映出形變的本質(zhì)。這是因?yàn)椋阂环矫鏀?shù)據(jù)中存在著難以避免的偶然誤差或其它非固定系統(tǒng)誤差的影響，它們有可能掩蓋了真實(shí)的形變信息；另一方面，沉降觀測(cè)的數(shù)據(jù)量大，在未經(jīng)整理前，顯得很零亂，這就使我們很難直接從這些數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)沉降的本質(zhì)性規(guī)律。觀測(cè)資料的整理、分析，主要包括以下具體內(nèi)容：觀測(cè)資料的整理。這一階段的主要工作是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)所取得的資料加以整理將數(shù)據(jù)進(jìn)行平差計(jì)算、編制成圖表和說(shuō)明，使它們成為便于使用的成果。觀測(cè)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(guò)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(guān)系，進(jìn)而判斷建筑物工作情況是否正常。在積累了大量觀測(cè)數(shù)據(jù)后，又可以進(jìn)一步找出建筑物沉降的內(nèi)在原因和規(guī)律，從而修正設(shè)計(jì)的理論和采用的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。由此可知，所謂沉降分析就是對(duì)野外觀測(cè)所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)的整理、分析，找到真正的形變信息和形變規(guī)律的過(guò)程。沉降觀測(cè)的目的可以是實(shí)用的，也可以是科研的。沉降分析為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)起著重要的作用。 沉降分析 沉降分析的內(nèi)容主要有幾何分析與物理解釋。幾何分析：其目的是得到沉降體的幾何狀態(tài)及其變化。它要解決的主要問(wèn)題是:沉降是否發(fā)生，如果發(fā)生的話，在幾何分析的基礎(chǔ)上，求出沉降的速度與加速度。幾何分析采用的方法一般是統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)中的有關(guān)方法。同時(shí)，也通過(guò)繪制一定的沉降圖、表來(lái)描述建筑物的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)。物理解釋：它的目的是在幾何分析確認(rèn)存在沉降的基礎(chǔ)上進(jìn)一步確定沉降與各種物理因素的關(guān)系。例如大壩沉降與水位、溫度、地質(zhì)情況等因素的關(guān)系。物理解釋采用的方法一般有作過(guò)程曲線圖、回歸分析和確定函數(shù)模型法。過(guò)程曲線圖一般是在同一張圖上同時(shí)繪制形變過(guò)程線和其它物理因素的變化過(guò)程線。回歸分析法則是以觀測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，統(tǒng)計(jì)地建立形變與物理因素的關(guān)系，由于該法利用的是已經(jīng)獲得的觀測(cè)數(shù)據(jù)，故具有后驗(yàn)的性質(zhì)，且要求觀測(cè)的數(shù)據(jù)不能太少。確定函數(shù)模型法則是以彈性理論為基礎(chǔ)，解析地建立形變與物理因素的關(guān)系，和回歸分析法相似，確定函數(shù)法也具有后驗(yàn)的性質(zhì)。實(shí)際工作中，上述內(nèi)容及采用的各種方法都不應(yīng)截然分開(kāi)，而應(yīng)有機(jī)地結(jié)合、互為補(bǔ)充。作為研究建筑物沉降而布設(shè)的沉降觀測(cè)系統(tǒng)，一般為固定基點(diǎn)—工作基點(diǎn)—觀測(cè)點(diǎn)的形式。固定基點(diǎn)和工作基點(diǎn)一般被納入一個(gè)統(tǒng)一的沉降網(wǎng)(有時(shí)又稱為監(jiān)測(cè)網(wǎng))內(nèi)。由于沉降網(wǎng)的觀測(cè)周期、精度及觀測(cè)方法與測(cè)點(diǎn)觀測(cè)完全不同，所以二者的沉降分析一般也是分開(kāi)進(jìn)行的。對(duì)于沉降網(wǎng)的沉降分析，其主要內(nèi)容是尋找穩(wěn)定點(diǎn)和確定工作基點(diǎn)位移的大小。前者是為沉降分析提供可靠的基準(zhǔn)，后者是為了給測(cè)點(diǎn)觀測(cè)的成果加以適當(dāng)?shù)母恼Ｔ诔两稻W(wǎng)的沉降分析中，一般要用到自由網(wǎng)平差和線性假設(shè)檢驗(yàn)的有關(guān)理論。當(dāng)沉降網(wǎng)內(nèi)含有不同類觀測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，還要采用平差隨機(jī)模型驗(yàn)后估計(jì)的有關(guān)方法。同時(shí)，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(duì)沉降分析成果的干擾，在網(wǎng)的設(shè)計(jì)和平差過(guò)程中，一般要利用誤差處理與可靠性的有關(guān)理論和優(yōu)化設(shè)計(jì)的有關(guān)方法。對(duì)于測(cè)點(diǎn)觀測(cè)的沉降分析，其主要內(nèi)容是:繪制有關(guān)沉降過(guò)程圖表，描述沉降狀態(tài)以及尋找或確定沉降與其他因素的關(guān)系。 監(jiān)測(cè)網(wǎng)沉降分析方法一般我們把固定基點(diǎn)和工作點(diǎn)納入同一個(gè)控制網(wǎng)之內(nèi)，并要求網(wǎng)形具有一定的圖形強(qiáng)度以保證基點(diǎn)觀測(cè)的精度和可靠性。這種由固定基點(diǎn)和工作基點(diǎn)構(gòu)成的控制網(wǎng)通常稱為沉降網(wǎng)(監(jiān)測(cè)網(wǎng))。沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)一般分為參考網(wǎng)(又稱絕對(duì)網(wǎng))和相對(duì)網(wǎng)。相對(duì)網(wǎng)的所有點(diǎn)都在沉降體上，通過(guò)測(cè)量網(wǎng)點(diǎn)之間的相對(duì)移動(dòng)來(lái)確定沉降體的幾何沉降狀態(tài)。參考網(wǎng)所有的點(diǎn)一般設(shè)在沉降體外，其目的是用于測(cè)量沉降體上觀測(cè)點(diǎn)的“絕對(duì)”沉降。參考網(wǎng)測(cè)量的目的是驗(yàn)證參考網(wǎng)本身的穩(wěn)定性。參考網(wǎng)是一個(gè)基準(zhǔn)網(wǎng)，只有在參考網(wǎng)本身穩(wěn)定的情況下，才能對(duì)沉降體進(jìn)行沉降觀測(cè)和位移計(jì)算，因此在沉降分析中應(yīng)首先對(duì)參考網(wǎng)點(diǎn)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。在沉降觀測(cè)中，沉降體的位移是相對(duì)于參考點(diǎn)的。如果參考點(diǎn)是穩(wěn)定的，那么所求的位移是真正的位移，利用所求位移及