【文章內容簡介】 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，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合的方法，通過下述兩種方法相結合進行檢驗： ? 對比檢驗方法 對比檢驗方法是以儀器監(jiān)測值的相互關系為基礎的傳統(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系。 相關性分析 相關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，加強人員培訓提高人員素質。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，導致監(jiān)測數(shù)據(jù)不完整，以及如拱頂下沉、結構收斂等監(jiān)測項目在監(jiān)測點埋設之前部分位移已經發(fā)生。避免出現(xiàn)這類情況產生的主要措施：及時埋設測點，加強測點保護，加強監(jiān)測組織管理，協(xié)調好監(jiān)測與施工之間關系。 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，并考慮儀器的經濟性、耐久性及穩(wěn)定性。如果監(jiān)測儀器產生的系統(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，應及時進行復測，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工作等方面的內容。對儀器質量和數(shù)據(jù)采集質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)，分析施工對結構和周邊環(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：經過一段時間后，根據(jù)大量的監(jiān)測數(shù)據(jù)及相關資料等進行綜合分析，總結施工對周圍地層影響的一般規(guī)律，指導下一階段施工。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，提出指導施工和優(yōu)化設計的建議。 工程竣工后，提交施工總結，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變規(guī)律，總結工程施工的經驗與教訓，為以后的工程設計、施工及規(guī)范修改提供參考和積累經驗。并可以和計算結果比較，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，確保結構及周邊環(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，則應根據(jù)現(xiàn)場的具體條件和沉降監(jiān)測的時間要求埋設專用水準點。水準點的型式和埋設可參照三、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，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)測結果的正確性。水準點應在沉降監(jiān)測的初次觀測之前一個月埋設好。 埋設水準點應考慮下列因素： （ 1）水準點應布設在監(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，水準點的埋設深度至少要在冰凍線以下 。 2）地表沉降測點埋設 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，盡可能布設導線網，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系，預測最終地表沉降。 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 水準基點的構造、形式以及埋設方法地表沉降。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 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 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 ） 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 制砼塊2）沉降監(jiān)測點布置 監(jiān)測點的位置和數(shù)量應根據(jù)建筑物的體態(tài)特征、基礎形式、結構種類及地質條件等因素綜合考慮。為了反映沉降特征和便于分析，測點應埋設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的兩側，框架（排架）結構的主要柱基或縱橫軸線上。對于煙囪、水塔、油罐等高聳構筑物，應沿周邊在其基礎軸線上的對稱位置布點。 沉降監(jiān)測標志（點）應根據(jù)建筑物的構造類型和建筑材料確定，一般可分為墻（柱）標志、基礎標志和隱蔽式標志（用于賓館或商場內）。下圖為監(jiān)測標志的埋設示意圖。監(jiān)測標志埋設完畢后，應待其穩(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)測標志埋設時應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)右線盾構到達前 右線盾構通過后 左線盾構到達 后期沉降 （ 1）監(jiān)測目的 在管線周圍設置測點，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 同地表沉降監(jiān)測。 2）測點埋設 目前地下管線測點主要有以下三種設置方法：（ 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構和支護力學形態(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構的穩(wěn)定