【文章內(nèi)容簡介】 監(jiān)測數(shù)據(jù)的偏差是變化的，就是變化的系統(tǒng)誤差，它們可能是有規(guī)律的累進變化、周期變化或按其它復(fù)雜的規(guī)律變化，如溫度、濕度等環(huán)境條件的變化引起的系統(tǒng)誤差。 2）過失誤差 主要由于測試人員的工作過失所引起的誤差，如讀錯儀表刻度（位數(shù)、正負號）、測點與測讀數(shù)據(jù)混淆、記錄錯誤等，造成監(jiān)測數(shù)據(jù)不可允許的錯誤。此類誤差數(shù)值很大，使測試結(jié)果與事實顯然不符，必需從測量數(shù)據(jù)中剔除。 3）偶然誤差 在測量數(shù)據(jù)中剔除了過失誤差并盡可能地消除和修正了系統(tǒng)誤差之后，剩下的主要是偶然誤差。引起偶然誤差的主要原因有偶然因素，如電源電壓波動，對儀表末位讀數(shù)估讀不準確以及環(huán)境因素的干擾等。偶然誤差帶有隨機性質(zhì)，無法從試驗方法上加以防止，它們服從正態(tài)分布的統(tǒng)計規(guī)律，因此又稱隨機誤差。 4）檢驗誤差的方法 查找錯誤數(shù)據(jù)和分析誤差，主要是根據(jù)系統(tǒng)誤差、過失誤差和偶然誤差在不同類型監(jiān)測數(shù)據(jù)中的分布規(guī)律來判斷。通常采用人工判斷和計算機分析相結(jié)合的方法，通過下述兩種方法相結(jié)合進行檢驗： ? 對比檢驗方法 對比檢驗方法是以儀器監(jiān)測值的相互關(guān)系為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)邏輯分析方法。包括以下兩種分析方法。 一致性分析 一致性分析是 從時間角度檢驗 分析同一測點本次實測值與前次觀測值的關(guān)系。 相關(guān)性分析 相關(guān)性分析是從空間的角度 檢驗 分析，同一測次中該點與前、后、左、右、上、下鄰近測點觀測值進行對比，然后使用數(shù)理統(tǒng)計方法對數(shù)據(jù)的誤差類型作檢驗，并進行誤差分析處理 ? 統(tǒng)計檢驗方法和步驟 數(shù)據(jù)整理：把原始數(shù)據(jù)通過一定的方法，如按大小的排序，用頻率分布的形式把一組數(shù)據(jù)的分布情況顯示出來，進行數(shù)據(jù)的數(shù)字特征計算，離群數(shù)據(jù)的取舍。 數(shù)據(jù)的方差分析：被測物理量按隨機規(guī)律受到一種或幾種不同因素的影響，通過方差分析的方法處理數(shù)據(jù)，確定哪些因素或哪種因素對被測物理量的影響最顯著。 數(shù)據(jù)的曲線擬合：數(shù)據(jù)擬合是根據(jù)實測的一系列數(shù)據(jù)，尋找一種能夠較好反映數(shù)據(jù)變化規(guī)律和趨勢的函數(shù)關(guān)系式，通常使用最小二乘法進行擬合。 3）避免人為誤差 由于測試人員的工作過失所引起的誤差，如讀錯儀表刻度（位數(shù)、正負號）、測點與測讀數(shù)據(jù)混淆、記錄錯誤等，造成監(jiān)測數(shù)據(jù)不可允許的錯誤。避免人為誤差措施主要有加強監(jiān)測管理，規(guī)范監(jiān)測工作，加強人員培訓(xùn)提高人員素質(zhì)。在數(shù)據(jù)處理時，此類誤差數(shù)值一般很大，必需從測量數(shù)據(jù)中剔除。 4）不完整（或缺損）數(shù)據(jù)的處理 在監(jiān)測實施過程中，由于監(jiān)測儀器被破壞、測點埋設(shè)不及時、受施工干擾部分時間段數(shù)據(jù)沒有采集等原因，導(dǎo)致監(jiān)測數(shù)據(jù)不完整，以及如拱頂下沉、結(jié)構(gòu)收斂等監(jiān)測項目在監(jiān)測點埋設(shè)之前部分位移已經(jīng)發(fā)生。避免出現(xiàn)這類情況產(chǎn)生的主要措施：及時埋設(shè)測點，加強測點保護，加強監(jiān)測組織管理，協(xié)調(diào)好監(jiān)測與施工之間關(guān)系。 對不完整數(shù)據(jù)的處理分析方法，一般有回歸分析法和類比法。 （ 3）減小誤差的方法及不完整（或缺損）數(shù)據(jù)的處理 1）減小系統(tǒng)誤差的方法 根據(jù)監(jiān)測精度要求選擇儀器，并考慮儀器的經(jīng)濟性、耐久性及穩(wěn)定性。如果監(jiān)測儀器產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差不能滿足監(jiān)測精度要求，通常采用精度高、穩(wěn)定性好、耐久性好的儀器來減小系統(tǒng)誤差；根據(jù)系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因進行修正。 2）控制偶然誤差的方法 引起偶然誤差的主要原因有偶然因素，如電源電壓波動，對儀表末位讀數(shù)估讀不準確，以及環(huán)境因素的干擾等。因此，對不同的監(jiān)測項目，具體分析產(chǎn)生偶然誤差的原因，在監(jiān)測實施過程中加強管理，提高監(jiān)測操作人員的技術(shù)水平來控制偶然誤差。偶然誤差一般服從正態(tài)分布，在數(shù)據(jù)處理過程中，進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計檢驗。 （ 2）監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理要求 1）數(shù)據(jù)采集 資料采集應(yīng)嚴格按照監(jiān)測傳感器和儀表的原理及監(jiān)測方案規(guī)定的測試方法，堅持長期、連續(xù)、定人、定時、定儀器地進行采集，采用專用表格做好數(shù)據(jù)記錄和整理，保留原始資料。每次資料匯總前，測量人、記錄人、審核人、整理人簽名應(yīng)齊全，以便各司其職，提高監(jiān)測人員的責任心。特別是在發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)異常時，應(yīng)及時進行復(fù)測，并加密觀測的次數(shù)，防止對可能出現(xiàn)的危險情況先兆的誤報和漏報。當測量數(shù)據(jù)用人工錄入計算機時，更應(yīng)進行數(shù)據(jù)的二次校核，以確保打印出的曲線圖表準確無誤。 2）數(shù)據(jù)采集質(zhì)量控制 根據(jù)不同原理的儀器和不同的采集方法，采用相應(yīng)的檢查和鑒定手段，包括嚴格遵守操作規(guī)程、定期檢查維修監(jiān)測系統(tǒng)、加強對上崗人員的培訓(xùn)工作等方面的內(nèi)容。對儀器質(zhì)量和數(shù)據(jù)采集質(zhì)量的控制可從以下方面著手： ? 確定監(jiān)測基準點的穩(wěn)定性； ? 定期檢驗儀器設(shè)備； ? 保護好現(xiàn)場測點； ? 嚴守操作規(guī)程； ? 做好誤差分析工作。 根據(jù)對監(jiān)測數(shù)據(jù)分析的時間安排可分為以下三類： 實時分析：每天根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，分析施工對結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境的影響，發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時采取措施；實時分析一般采用日報表型式。 階段分析：經(jīng)過一段時間后，根據(jù)大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)及相關(guān)資料等進行綜合分析，總結(jié)施工對周圍地層影響的一般規(guī)律，指導(dǎo)下一階段施工。階段分析一般采用周報、月報形式，或根據(jù)工程施工需要不定期進行，提出指導(dǎo)施工和優(yōu)化設(shè)計的建議。 工程竣工后，提交施工總結(jié)，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)分析，分析工程實際變形或應(yīng)變規(guī)律，總結(jié)工程施工的經(jīng)驗與教訓(xùn)，為以后的工程設(shè)計、施工及規(guī)范修改提供參考和積累經(jīng)驗。并可以和計算結(jié)果比較，完善計算理論。 具體的監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋分析方法后面詳細闡述。 六 主要監(jiān)測項目實施方法 沉降監(jiān)測是地下工程監(jiān)測中最主要的監(jiān)測項目。在地基加固、基坑、淺埋暗挖法隧道、盾構(gòu)法隧道等工程的施工過程中都要進行地表沉降監(jiān)測。 （ 1）監(jiān)測目的 主要是測定隧道施工引起的地表沉降值，確保結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的安全，同時分析隧道施工引起的縱橫沉降槽曲線及最大沉降坡度、最小曲率半徑和沉降速率等，以評估盾構(gòu)施工過程中圍巖變形狀態(tài)及施工對周圍環(huán)境的影響程度。 （ 2）監(jiān)測儀器 實際工作中，推薦一般采用瑞士 WILDLeico公司的 NA2022和 N3或蘇州第一光學(xué)儀器廠可以附加測微器的 DSZ2。 如果需要進行跟蹤監(jiān)測，可采用靜力水準儀系統(tǒng)。 （ 3）監(jiān)測方法 1）水準點的設(shè)置 可以利用城市中的永久水準點或工程施工時使用的臨時水準點，作為基準點或工作基點。如果附近沒有這樣的水準點，則應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的具體條件和沉降監(jiān)測的時間要求埋設(shè)專用水準點。水準點的型式和埋設(shè)可參照三、四等水準點的要求進行（如圖），其數(shù)目不少于三個，以便組成水準控制網(wǎng)，對水準點定期進行校核，防止其本身發(fā)生變化，以保證沉降監(jiān)測結(jié)果的正確性。水準點應(yīng)在沉降監(jiān)測的初次觀測之前一個月埋設(shè)好。 埋設(shè)水準點應(yīng)考慮下列因素： （ 1）水準點應(yīng)布設(shè)在監(jiān)測對象的沉降影響范圍（包括埋深）以外，保證其堅固穩(wěn)定； （ 2）盡量遠離道路、鐵路、空壓機房等，以防受到碾壓和振動的影響； （ 3）力求通視良好，與觀測點接近，其距離不宜超過 l00m，以保證監(jiān)測精度； （ 4）避免將水準點埋設(shè)在低洼易積水處。同時為防止土層凍脹的影響，水準點的埋設(shè)深度至少要在冰凍線以下 。 2）地表沉降測點埋設(shè) 用沖擊鉆在地表鉆孔，然后放入長 200～ 300mm，直徑 20～ 30mm的圓頭鋼筋，四周用水泥砂漿填實。 3）地表沉降計算 在條件許可的情況下，盡可能布設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)，以便進行平差處理，提高觀測精度。施工前，由基點通過水準測點監(jiān)測出地表沉降觀測點的初始高程 H0，在施工過程中測出的高程為 Hn。則高差 △Ｈ ＝ HnH0即為地表沉降值。 4）地表沉降分析 包括地表沉降歷時規(guī)律（如下圖所示）、地表沉降歷程規(guī)律、縱向地表沉降規(guī)律、橫向地表沉降規(guī)律等。分析施工對周邊環(huán)境的影響程度及影響范圍，及與時間及開挖面之間的關(guān)系，預(yù)測最終地表沉降。 建筑物監(jiān)測包括建筑物沉降監(jiān)測、建筑物傾斜、建筑物水平位移監(jiān)測及建筑裂縫監(jiān)測等。 （ 1）監(jiān)測目的 在城市地區(qū)修建地下工程，往往周圍有建筑物。為了保證建筑物的安全，在施工過程中需進行建筑物監(jiān)測，目的是掌握工程施工期間建筑物的變化情況，以便當建筑物變形過大，及時采取有效的保護加固措施，確保建筑物安全。 （ 2）監(jiān)測儀器 用于沉降監(jiān)測水準儀、全站儀、靜力水準儀等；建筑物傾斜可以采用水準儀（差異沉降法）、全站儀，垂線坐標儀等，水平可以采用全站儀、經(jīng)緯儀等，建筑裂縫監(jiān)測可采用簡易方法進行，如貼石膏法金屬片固定法等，如果監(jiān)測精度要求較高可采用測縫計或手持應(yīng)變計等。 （ 3）監(jiān)測方法 目前，對于建筑物監(jiān)測項目主要是沉降與傾斜（通常采用差異沉降法）。下面僅就建筑物沉降及采用差異沉降法進行傾斜監(jiān)測進行簡單介紹。 1）水準基點埋設(shè) 水準基點的構(gòu)造、形式以及埋設(shè)方法地表沉降。水準基點離監(jiān)測建筑物的最近允許距離見下表。 建筑物 性質(zhì) 層次 水準基點離觀測建筑物的最近容許距離（ m） 建筑物 性質(zhì) 層次 水準基點離觀測建筑物的最近容許距離 （ m） 民用建筑 6層以下 ≥40～ 30 工業(yè)廠房 單層廠房 ≥40 10 ≥50 單層廠房 ≥50 20 ≥60 （ 有 吊 車者 ） 30 ≥70 單層廠房 ≥60 40 ≥80 （ 有 震 動基礎(chǔ) ） 1鋼 筋 18觀 測點2觀 測點頭部3建 筑物墻式柱4 砼墊5磚 砌井壁6鋼 筋砼蓋板7預(yù) 制砼塊2）沉降監(jiān)測點布置 監(jiān)測點的位置和數(shù)量應(yīng)根據(jù)建筑物的體態(tài)特征、基礎(chǔ)形式、結(jié)構(gòu)種類及地質(zhì)條件等因素綜合考慮。為了反映沉降特征和便于分析，測點應(yīng)埋設(shè)在沉降差異較大的地方，同時考慮施工便利和不易損壞。一般可設(shè)置在建筑物的四角（拐角）上，高低懸殊或新舊建筑物連接處，伸縮縫、沉降縫和不同埋深基礎(chǔ)的兩側(cè)，框架（排架）結(jié)構(gòu)的主要柱基或縱橫軸線上。對于煙囪、水塔、油罐等高聳構(gòu)筑物，應(yīng)沿周邊在其基礎(chǔ)軸線上的對稱位置布點。 沉降監(jiān)測標志（點）應(yīng)根據(jù)建筑物的構(gòu)造類型和建筑材料確定，一般可分為墻（柱）標志、基礎(chǔ)標志和隱蔽式標志（用于賓館或商場內(nèi)）。下圖為監(jiān)測標志的埋設(shè)示意圖。監(jiān)測標志埋設(shè)完畢后，應(yīng)待其穩(wěn)固后方能使用。特殊情況下，也可采用射釘槍、沖擊鉆將射釘或膨脹螺絲固定在建筑物的表面，涂上紅漆作為監(jiān)測標志。沉降監(jiān)測標志埋設(shè)時應(yīng)特別注意要保證能在點上垂直置尺和良好的通視條件。 3）地表沉降計算 施工前，由監(jiān)測基點通過水準測量監(jiān)測出建筑物沉降監(jiān)測點的初始高程 H0，在施工過程中測出的高程為 Hn。則高差△ H＝ HnH0即為建筑物沉降值。 4）傾斜計算 根據(jù)建筑物相臨兩點的沉降值，在計算建筑物沉降差△ s ，按公式 tgθ=△ s/b進行傾斜計算（一般采用差異沉降法），如圖所示，頂部水平位移采用公式SH2=Hg△ s/b計算。 式中： θ—— 為所求建筑物水位移產(chǎn)生的傾斜角； b—— 建筑物寬度； △ s—— 建筑物的差異沉降； 圖6 建 筑物傾斜計算圖5）變形規(guī)律分析 繪制變形歷時曲線，如圖為某工程建筑物沉降歷時曲線圖，預(yù)測最大變形值，判斷建筑物的安全。 6＃建筑物沉降歷時曲線圖 82 87 812 817 822 827 91 96 911時間（d )沉降量（mm)右線盾構(gòu)到達前 右線盾構(gòu)通過后 左線盾構(gòu)到達 后期沉降 （ 1）監(jiān)測目的 在管線周圍設(shè)置測點，監(jiān)測地下工程施工過程中地下管線沉降情況，據(jù)以判定地下管線的安全性，以及采用的工程保護措施的可靠性。 （ 2）監(jiān)測儀器 同地表沉降監(jiān)測。 （ 3）監(jiān)測實施方法 1）基準點埋設(shè) 同地表沉降監(jiān)測。 2）測點埋設(shè) 目前地下管線測點主要有以下三種設(shè)置方法：（ 1） .抱箍式，（ 2） .直接式，（ 3） .模擬式 其中模擬式，測點的特點是簡便易行，避免了道路開挖對交通的影響，但因測得的是管頂?shù)貙拥淖冃?，模擬性差，精度較低。上述三種形式的測點均可用于管線沉降監(jiān)測。抱箍式和直接式亦可用于水平位移的監(jiān)測，但應(yīng)注意抱箍式測點的測桿周圍不得回填，否則會引起監(jiān)測誤差。 3）沉降值計算 沉降值計算同地表沉降監(jiān)測。 4）沉降分析 繪制沉降歷時曲線，預(yù)測最大沉降值，判斷管線的安全。 （ 1）監(jiān)測目的 地下工程開挖后，凈空收斂也是圍巖與結(jié)構(gòu)和支護力學(xué)形態(tài)變化的最直接、最明顯的反映參數(shù)，通過監(jiān)測可了解圍巖和支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定