李爱萍+任雪萍
摘要：建筑建造过程中的一项重要技术指标是建筑沉降观测，伴随着高层、超高层建筑的开发，加强建筑物沉降观测精度的研究越发的重要和迫切。在检测过程中，为了进一步提高沉降观测精度，本文根据建筑物的实际情况，对沉降观测精度控制存在的问题进行深入的分析并进行阐述，同时对观测步骤，以及改善和提升沉降观测精度提出相应的政策建议，进而为沉降观测提供参考依据。
关键词：建筑物 沉降观测 精度 控制
0 引言
对于建筑物、构筑物来说，在施工以及使用过程中，沉降观测是一项重要的工作，同时也是工程备案技术资料中的关键内容，这是因为沉降检测直接关系到建筑的施工质量和建筑物使用的安全性。在这种情况下，需要根据相关的建筑设计规范，必须对建筑工程的沉降进行观测，通常情况下，需要进行沉降检测的建筑主要包括：地基基础设计等级为甲级的建筑物、复合地基或软弱地基上的设计等级为乙级的建筑物等。
1 沉降观测存在的问题
虽然沉降观测对于建筑物安全运行很重要，对于建筑物的沉降观测，我国有着明确的规章制度要求。但是在建筑物实际施工或使用过程中，沉降观测没有受到应有的重视，主要表现为：一是对于建筑设计部门来说，在设计图纸上没有详实的图示标注沉降观测要求;二是对观测点的设置，通常情况下不符合设计要求;三是对于设置的沉降观测时间不符合设计要求或者相应的规范要求;四是在记录沉降观测数据的过程中，存在弄虚作假的现象;五是用户在使用建筑物的过程中，没有按照规定要求，对沉降进行继续观测。
2 沉降观测的基本要求
2.1 正确认识沉降观测的意义
实施沉降观测对于建（构）筑物来说是一项重要的工作。如果建（构）筑物处于地基软弱或者不稳定的地区，或者建（构）筑物上部荷载与自重较大，在这种情况下，进行沉降观测显得尤为重要。在对建筑的沉降进行观测的过程中，其具体的观测操作需要按照规范要求进行。在监测过程中，只有确保观测数据的真实性和可靠性，在一定程度上才能科学预测建筑物未来的变形情况，同时为建（构）筑物施工给予科学合理的指导，进一步为工程建设提供参考依据，从而达到监测建筑物变形的目的。
2.2 对于沉降观测的观测点、观测数量和时间等指标，按照设计规范的相关要求，建筑设计部门需要在施工说明或施工图中进行明确。建筑实际变形程度或变形趋势通过变形测量得以真实反映，进而在一定程度上对已建工程及建筑场地的稳定性进行有效的监测。在施工及运营期间，通过对新建工程进行监测，进一步验证核实地基基础、结构设计参数，为深入分析工程质量提供依据，并且在一定程度上为研究地区建（构）筑物变形规律积累相应的经验。
2.3 在对建（构）筑物进行沉降监测时，施工单位需要严格遵守设计规范和要求，并且进行严格把关，同时需要做好下列工作：
①对沉降观测点进行科学合理地设置
a砖墙承重的建筑物。在对建（构）筑物沉降进行监测的过程中，对于该类建筑物来说，通常情况下，沿着墙每隔8m至10m，需要设置一个相应的沉降观测点。
b框架结构的建筑物。对于框架结构的建筑物来说，在进行沉降监测时，沉降观测点需要设置在每个桩基或部分柱基上部。
c浮筏（箱形）基础的高层建筑。对于浮筏（箱形）基础的高层建筑来说，沉降观测点需要沿着纵、横轴和基础周边位置进行合理设置。
d如果建筑物比较新，在这种情况下，在与原建筑物相互连接的两边设置沉降点。
e对于烟囱、水塔、油灌等构筑物来说，通常情况下，沉降观测点需要沿周边位置对称设置。
f对于嵌入墙体的观测点来说，其材料通常情况选用元钢，并且直径大于12mm，在埋入深度方面，一般超过12cm。
②对沉降观测的次数、时间进行合理的设置
在对建筑物沉降进行观测时，如果建筑物属于工业厂房、公共建筑，或者是超过4层的砖混结构住宅建筑，在这种情况下：在对观测点进行稳固安设后进行第一次观测。接着在第三层进行观测，三层以上每一层都要进行相应的沉降观测，在建筑物竣工后进行一次观测。
③稳妥确定水准点
所谓水准点是指对各观测点进行沉降观测的基准点，对于基准点的选择，通常情况下，其数量一般不少于2个，并且基准点要选择建筑物、岩基等相对固定的部位。
④观测仪器及观测方法
a在观测过程中，使用的水准仪、钢水准尺等观测仪器，需要经过计量部门进行检验。
b在对建筑物进行观测时，利用固定的测量仪器和工具，通过专职人员实施沉降观测。
c在对建筑物沉降进行现场观测时，通常使用环形闭合方法或往返闭合法进行检查。同一观测点的两次观测之差控制在1mm。
⑤沉降观测的图示与记录
a对于沉降观测示意图来说，通常情况下，需要画出建筑物的底层平面图，同时需要对观测点的位置、编号以及水准基点的位置、编号等进行注明。
b采用建设部制定的统一表格记录沉降观测数据。严格核对观测数据，确保数据的准确性，对于观测数据，不得任意更改。
c对于房屋等构筑物的沉降量、沉降差等需要控制在地基允许变形值范围内，必要的情况下参见设计规范的相关规定。
d妥善保管沉降观测资料，以便存档备查。综合整理测试数据，同时绘制成图表、曲线，再将测试结果反馈到设计和施工中，进而在一定程度上对施工组织设计进行优化。
e为工程积累相关参数，进而在一定程度上充分发挥监测的作为。对于建（构）筑物来说，在其沉降没有稳定的情况下，需要用户继续对沉降进行观测。
3 实施沉降观测的步骤
3.1 设置水准点和观测点
根据工程的特点，设置水准点，同时根据施工现场的实际情况，制定相应的测量方案，水准控制点及工程的测量方案和布网原则建立水准控制网，通常情况下由建设单位提供。为了对水准点的位置进行校核，在一定程度上避免变动水准点出现差错。选择水准点位置需要遵守下列要求：
①布设水准点的数目需要超过三个，并且水准点的间距控制在100m;
②在建（构）筑物基础压力影响的范围以外设置水准点;
③水准点应设置在能保证在整个沉降观测期间稳定不变和不会被施工破坏或观测时视线受阻挡的位置;
④在场内进行观测时，架设的仪器能够后视到两个以上的水准点，水准点与建筑物观测点的高差最好能安置一次仪器就能测得，且视线长度控制在35m，进而在一定程度上为观测提供便利，同时提高观测精度。
在布设沉降观测点的过程中，需要全面反映变形的程度或变形的趋势，并且能够根据地质情况及建筑结构的特点进行确定。在施工期间和建成后，确保沉降观测点的位置能够进行顺利的观测，通常情况下，在建筑物的四角、地质条件变化处等沉降变化显着的地方布设观测点。在建筑物上设置沉降观测点时，需要确保观测点纵横的对称性，并且相邻观测点的间距控制在15m～30m。对于沉降观测点布点图，需要结合平面设计图纸的实际进行绘制，进一步确定沉降观测点的具体位置。在对建筑物沉降进行观测时，为了确保观测路线的一致性，通常情况下，在水准点和沉降观测点之间建立固定的观测路线，并且在站点与转点处做好标记。
3.2 沉降观测的周期
对于建（构）筑物沉降变化规律，通过沉降观测的周期能够得以准确反映。观测建（构）筑物的沉降，其观测时间通常情况下其限制条件非常严格，并且首次观测需要及时进行，否则进行沉降观测的原始数据难以获得，使得观测结果的完整性受到不同程度的影响和制约，必要的情况下，进行复测，复测一般需要根据工程的进展情况定时进行。在对建筑物沉降进行复测时，要避免发生漏测、补测现象。
3.3 施测沉降观测
编制工程施测方案，确定观测周期，稳固安装观测点后，通常情况下需要进行及时的首次观测。以后各次观测需要与首次观测的沉降观测点的高程值进行对比分析，在精度方面，一般要求比较高。在对观测点进行施测时，一般采用N2级水准仪，并且在周期观测两次后决定每个观测点首次高程。随着建筑物施工的不断进行，需要将临时观测点上移一层，同时进行相应的观测，直到0.00，在这种情况下，按照规定埋设永久观测点，然后依次循环，直至工程项目竣工。
3.4 输出沉降观测的成果
①沉降观测点平面布置示意图;
②时间与沉降量关系曲线和时间与荷重关系曲线图;
③沉降量统计表;
④根据沉降量，对沉降曲线图进行统计，在这种情况下，可以对建（构）筑物的沉降趋势进行预测，及时向有关主管部门反馈建（构）筑物的沉降情况，进而在一定程度上及时采取预防或善后措施。
4 确定沉降观测精度指标
在施工过程中，建筑物本身结构、应力作用不当都会造成建筑物发生变形，另外，工程的地质、水文地质条件等，同样可能引发建筑物发生变形等。
4.1 确定沉降观测精度指标受观测目的的影响和制约。在当前社会条件下，对建筑物沉降进行观测，其目的主要表现为：安全监测、积累资料和科学实验。进行变形观测进一步积累资料这种目的得到统一，在这种情况下，可以适当降低精度指标，对于另两种目的精度指标可以适当地提高些。
4.2 建筑物的允许变形值影响并制约着沉降观测精度指标的确定。建筑的性质、重要性、安全可靠等因素决定着建筑物的允许变形值。一般情况下，对于重要建筑物来说，其允许变形值都很小，一般建筑物次之，对于次要的建筑物，其允许变形值可以适当大些。
4.3 对于沉降观测精度指标，其确定需要考虑这种指标的需要与可能。通常情况下，需要就是需要怎样的精度指标，一般由设计、施工、测量等人员共同商定;也就是在已有的技术、仪器设备的基础上，需要达到的观测精度目的。
5 沉降观测精度控制的策略
5.1 布设完善的水准网，精确水准测量基点
对建筑物沉降进行观测，其中水准基点是基础点，其特点是具有固定性和永久性，通过该点能够观测地基以及变形深基坑的不均匀沉降等。所以说，健全水准测量网和确定水准点成为观测建筑物沉降的关键。在对工程项目进行测量时，为了提高监测的精度，一个测量组通常情况下需要涵盖三个水准点，并且配备一个固定的测量站，对于网形技术人员可以优先选择，同时以水准网为基础，在一定程度上合理设置高程起算点，进一步对地下点、墙壁点以及水准基点等进行确定。在选择和设置水准基点过程中，对于稳定性高、安全系数高的地点需要给予优先选择，监测距离和埋深深度需要按照沉降观测技术规范进行设置，例如永久观测点设置在墙体半米高处，对于超大型建筑物来说，水准基点的数量可以适量增加等。此外，技术人员需要对气候变化，地质条件等外界环境因素进行考虑，因为这些因素在一定程度上影响水准基点的选择和监测。通过对水准基点的设置和标示进行不断的完善，沉降观测的精度可以大大提高。
5.2 准确设置沉降观测点，保障其准确性
在对建筑物开始测量、监测前，对于建筑沉降观测点的位置、数量等，需要技术人员进行核对，同时对建筑物的结构形式、外观样式等因素进行综合考虑，进而在一定程度上准确的布设沉降观测点。例如，可以将沉降监测点的位置设置在距深基坑支护结构上的锁口梁10-15m的位置上，同时可以在基坑与支护阳角的位置增设相应的监测点。另外，在设置沉降监测点过程中，通常情况下还需考虑新旧建筑、高低建筑等影响，进而在一定程度上准确反映建筑物变形特征，同时可以大大提高沉降观测的精度。如果建筑物处于地震带上，应加强设置烟囱等局部构造处监测点。最后，对于高层建筑的特殊性需要给予考虑，为了充分提高观测精度，可以将沉降监测点设置在高层建筑的承重墙、堆荷等位置上。
5.3 对沉降监测时间进行严格把控
对建筑物沉降进行周期性监测，其目的是对建筑物的变形和沉降情况进行准确掌握。对于建筑物来说，在正式投入使用前，通常情况下，需要每个季度进行一次观测，直到建筑沉降数据趋于稳定。在特殊情况下，通过增加监测频率的方式，进一步对高层建筑物的锁口梁、地下室的浇筑等位置进行检测。在控制检测时间的过程中，对于相关的技术规范和要求，技术人员必须严格落实。
6 测量误差的来源
6.1 仪器误差
仪器误差测量仪器本身及其附件引入的误差。例如仪器的零点漂移、圆水准器轴应不平行于仪器的垂直轴、水准管轴不平行于望远镜的视准轴等引起的误差。测量中使用的仪器和工具不十分完善，致使测量结果产生误差。例如：用普通水准尺进行水准测量时，最小分划为5mm，就难以保证毫米数的完全正确性。经纬仪、水准仪检校不完善产生的残余误差影响，例如：水准仪视准轴部平行于水准管轴，水准尺的分划误差等。这些都会使观测结果含有误差。
6.2 人为误差
测量人员由于分辨力、视力疲劳、不良习惯或缺乏责任心，如读错数字、操作不当等引起的误差。测量人员除完全自动测量外，测量总离不开人的操作。测量人员的工作责任心、技术水平、操作的熟练程度以及测量习惯等因素都可能造成测量误差的产生。
6.3 环境误差
观测过程中，外界条件的不定性，如温度、阳光、风等时刻都在变化，必将对观测结果产生影响，例如：温度变化使水准尺产生伸缩，阳光照射会使仪器各部分受热不均使轴线关系因此改变、风大时会使仪器抖动、不易精平等都会引起误差;较阴的天气会使目标不清楚等。
通常把以上几种因素综合起来称为观测条件，可想而知观测条件好，观测中产生的误差就会小，反之，观测条件差，观测中产生的误差就会大。
7 减弱误差的方法
为了进一步提高变形观测成果的精度，通常情况下，需要按照规定的时间进行观测，并且在观测过程中，需要采取相应的措施，进而在一定程度上降低误差。
7.1 五固定：①对使用的仪器、设备等进行相应的固定。②固定相应的观测人员。③固定观测的时间。④固定沉降观测的路线、镜位、程序和方法。⑤固定变形观测依据的基准点和工作基点。观测建筑物变形，需要以基准点作为参考依据，对于每项工程来说，其稳固可靠的基准点，通常情况下不少于3个，并且每半年进行一次复测。在观测过程中，可以直接使用的依据点就是工作基点，工作基点一般选在距观测点较近，并且比较稳定的地方。对于高层建筑来说，如果通视条件比较好或者观测项目比较少，在这种情况下，可以不设置工作基点，而直接按照基准点进行观测。在被观测物上最能反映变形特征的位置设置变形观测点。
7.2 仪器选择要合适并且要定期检校
在对建筑沉降检测的过程中，结合精度要求高的特点，建（构）筑物在不断加荷的情况下，为了能精确地反映沉降情况，通常情况下，测量误差应控制在变形值的1/101/20，在这种情况下，需要使用S1或S05级精密水准仪进行观测，水准尺选择高精度的铟合金水准尺，这种水准尺受环境及温差变化的影响比较小。
7.3 周密的研究选择合适的测量方法
采用一些专门的测量方法，如替代法、交换法、对称测量法、减小周期性系统误差的半周期法。
7.4 减弱外界环境的影响
观测时应尽量使视线保持一定高度，一般规定视线须高出地面0.2m，可减少大气折光的影响。为了消除和减弱因日照及风力引起的误差，除了选择好的天气测量外，给仪器打伞遮光等都是消除和减弱其影响的好方法。
8 结语
沉降观测是一项长期、复杂且系统的工作。持续改善和提高建筑物沉降观测精度是一项非常有意义的工作，在如实反映建筑物沉降变化、评定建筑物的安全性、提高建筑物质量等方面具有非常重要的作用。因此，沉降观测的作业人员，不但要具有一定的测量理论基础，而且还应具备工程地质、水文地质、建筑结构方面的知识，可见建筑物沉降观测不仅仅是测量学科范围内的，也是一门交叉学科。通过上述探究分析，为了进一步提高建筑物沉降观测的精度，通常情况下，需要综合考虑各种因素对沉降量和测量误差的影响，并且从技术层面进行不断改善，同时提高技术人员的综合素质，对相关的规范规定等进行严格的落实，这些对于提高观测精度具有非常重要的作用。
参考文献：
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