浅析建筑物沉降观测技术及常用方法研究

史磊

（辽宁省基础测绘院，辽宁锦州 121003）

建筑工程发展和建设过程中，沉降观测技术应用到整个过程当中，对于建筑物是否能够更加安全应用有着直接关系，工程中沉降观测技术发挥着至关重要作用，意义重大，对于沉降监测技术相关部门也有很多规范和要求，对观测工作需要进行严格监督和管理，避免发生不均匀沉降问题，同时也能够尽量避免发生沉降或者是裂缝情况，给企业或者是业主形成巨大损失，也对其他人生命财产安全形成影响。

一、沉降观测的特点概述

1.精度高

建筑物是否安全和稳定与沉降观测工作中精度高低有着直接联系，因而对于沉降规律的把握和控制工作需要更多注意，因此在对建筑物实际监测中，必须要满足建筑物所允许的沉降范围，一般来讲，沉降观测的精确度应小于允许沉降值的110～120，但是为了更加详细全面的研究沉降过程，对于观测精度要求还要更高。

2.频率高

建筑中出现沉降问题一般都是伴随着时间而发生，因此对于建筑物同一点中沉降现象进行坐标观察时，要选择一定时间内的高程差进行计算，并且保证进行重复观察，这样才能够更好、更精确度观察沉降效率和速度，通过坐标观察能够看出沉降发生变化的规律。

3.难度大

从建筑物本身来说，其沉降度所需要精度非常高，同时环节非常繁琐，因此所需要计算量也巨大，所需要进行处理数据也非常严格，因此，就需要更多数据去进行处理和获取更多信息，也就是说说沉降观测数据处理的过程也是分析沉降规律和预报的过程。

二、常用方法

1.常规地面测量法

通过水准仪去进行沉降点的观测工作需要根据监测点的变化去进行观察，同时根据沉降变形相关情况进行分析，这种方式在高程测量工作中应用较为广泛，但是这种方式也有其不足地方，不能对不同进度要求和不同类型工程沉降监测进行满足，同时随着测量仪器增多，沉降监测中全站仪的应用有着更为广泛利用效果，尤其是在全自动跟踪测量仪(测量机器人)中更是能够实现全天、全方位、更高精度控制工作。

2.地面摄影测量法

近些年来，在大型建筑工程进行沉降监测过程中，数字摄影测量技术被相关工作人员进行利用，通过这种方式进行建筑物测量，并不需要直接对物体进行接触，而是通过点与点之间形成的空间信息去进行综合分析，从而保证沉降数据符合建筑物需要，测定精度可达2～4μm。

3.GPS测量法

GPS在各个领域中应用都较多，是一种比较新的空间定位技术，之前是静态定位，如今随着科学技术发展，已经发展成为了动态定位技术，同时精确度更加高，甚至是在很多光学领域中替代了一些专业仪器和设备，应用GPS进行沉降观测，实现更高进度全自动监测技术。

4.In-SAR测量技术

成孔径雷达干涉技术（In-SAR）与GPS技术有其相同地方，表现在能够实现建筑物全天的观测，这个技术因为这项优势发展非常迅速，同时在整个变形监测领域中都获得了非常高的肯定堵，在建筑物变形监测中，所实现的意义和价值更是不可估算的，地基合成孔径雷达将步进频率连续波技术、雷达差分干涉技术和合成孔径雷达技术（SAR）相结合，根据最好的视角和平台通过安全测量方式对变形数据进行监测。

三、沉降观测流程

1.基准点的布置

首先在进行水准点的不知过程中，要设置在三个以上的点，同时各个点之间距离不能够太远，符合工程建设规范，同时水准点不能够受到相关因素影响，因此，埋设位置需要进行勘测，尽量减少建筑物可能对其形成的压力，同时还应该检查一下是否处在地震危害区域，同时水准点不知过程中，要保持其稳定性的特点，不能将其进行隐蔽和阻碍，不能够设置在视线范围受阻的位置，为了能够保证水准点的安装能够符合观测点的规定，视线范围长度可以设置在35m以上，同时可以采用普通的水准表，可以在这个位置时常进行浇水，时间长度大概保持的一周左右，这样观察其稳定以后在进行相应观测，如果这个位置受到相关环境因素的影响，可以在整个位置上打入空洞，通过混凝土进行回填，这样再进行牢固固定，这样能够形成一个明显的标志，使其能够受到很好的维护和检查（图1）。

2.实际观测

沉降点首次观测时，需进行往返两次观测，且观测站数均为偶数。往返观测时，相同沉降点一次观测与返回观测时，需设定不同的水准标尺，即水准标尺位置互换。一般情况下，首次观测高程值精度要求较高，一次观测与返回观测所获取的两个高程值差要低于1mm。满足上述要求后，取往返观测的平均值作为首次沉降点的高程值。首次观测完成后，后续观测只需一次即可。由于沉降基准点与沉降点构成了闭合线路，因此可利用闭合差来体现测量精度。闭合差低于允许值二分之一时，方能保证高差误差达到标准要求。若首次观测获取的沉降量为零，后续观测过程中，通过两次观测所得的高程值差便可得到沉降点位的沉降量与总沉降量。

3.沉降观测时间

在实际工程建设过程中，如果建筑物需要建立在一些砂类的土壤中，那么发生沉降时间和整个周期是不同，在一些粘土中发生沉降的状况是普通的一半，而砂类则需要更短时间进行观察，可以根据地基实际情况，以及建设楼层数量以及所能承载的负荷来进行确定，如果遇到需要停工状况，则需要进行开始以及重新开工时进行观测，竣工后，沉降观测频率可以相对小一些，一般根据地基类型与沉降速度可以设置为一个月至一年等不同周期。最后可以通过沉降量以及时间之间建立相应曲线来进行判断，是否这个时间沉降状况是否稳定，如果沉降速度能够小于0.01～0.04mm/d时，就可以判断处在稳定阶段，当然还需要根据实际情况进行建设。

图1 沉降观测点平面示意图

4.沉降成果的分析报告

对于建筑物的沉降观测来看，主要是在施工阶段以及使用阶段进行相应建设，因此，对于沉降进行相关成果进行报告展示时，也是在建筑施工阶段来进行，在施工过程中，主要是每隔两层进行观测一次，然后直接到楼顶位置，如果后期建筑物施工使用阶段，可在每年检测两次，这样的频率进行相应检测，直到建筑物沉降能够稳定。如果建筑物发生一些澄江状况，像是下沉或者是一些比较严重的沉降状况，或者是出现了一些裂缝，就需要连续进行观测，只有在每次观测结构都符合规范和标准之后，再进行相关计算。

5.沉降精度控制

根据建筑物的特性和建设、设计单位的要求选择沉降观测精度的等级。再未有特殊要求情况下，一般性的高层建构筑物施工过程中，采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求。

各项观测指标要求如下：

（1）往返较差、附和或环线闭合差：Δh=∑a-∑b≤±1.0n，n表示测站数（或Δh=∑a-∑b≤±1.0L，L表示观测路线距离）。

（2）前后视距≤50m；前后视距差≤2.0m；前后视距累积差≤3.0m；视线高度应大于0.3m。

（3）沉降观测点相对于后视点的高差容许差≤1.0mm。

（4）精密自动安平水准仪Ni005A，且i角≤15″，自动补偿误差∆a绝对值≤0.2″。

（5）高精度线条式铟瓦合金水准尺，水准标尺分划线的分米分划线误差和米分划间隔真长与名义长度之差≤0.1mm。

（6）掌上电脑记录，NASEWV 3.0平差处理软件等。

6.沉降观测注意事项

（1）相关工作人员进入施工现场时，一定要注意安全，佩戴安全帽，对于施工中所运用的仪器设备进行安全维护和管理。

（2）观察过程中不能受到相关设备的振动影响，因此，对于一些搅拌机等大型设备不能够安置在这个范围之内容，周围也需要进行查看。

（3）施工过程中，现场很多观测点很容易被破坏，因此，在设置观测点的时候，一定要将这些点多设置一些，在一些较为重要点，还可以布置2个点，同时进行观测的人员一定要对观测点可能发生的变动进行相应的观察，如果发生损坏情况，要及时对观测点进行更新和置换。

（4）建筑物沉降应随荷载和时间的增加而增加，但有时会出现回弹现象；有时曲线呈阶梯或波动，则需要分析这些异常沉降现象。

（5）建筑物沉降观测是一项长期的、周期性的测量工作，为了保证测量数据的可靠性，应尽可能固定观察者、水准标尺和水准标尺等。按照指定的日期、方式和路线从固定基准点出发。

四、结束语

综上所述，沉降观测对建筑的施工以及运营都有极为重要的作用，通过对沉降观测技术的应用，一定要对施工过程进行监督和控制，保证进行科学的指导施工，避免建筑物汇总发生不均匀沉降的状况，向相关部门将相关资料进行反应，避免造成因建筑体的沉降而导致其结构破坏进而造成的巨大经济损失的情况。在今后的建筑沉降观测作业中，我们应根据工程特点恰当的选择观测方式，高质高效的完成观测工程。