在城市进行建筑物沉降观测时基准点的埋设及其稳定性检验

摘 "要：该文通过沉降观测基准点的埋设类型、埋设方式及各个类型的优缺点等论述分析，从埋设基准点的经济成本、埋设方法简易程度、基准点的稳定性、观测方便程度等综合考虑，得出在城市进行沉降观测时，墙上水准点作为沉降观测基准点是比较理想的埋设方式。同时采用“限差检验法”，详细分析推导出基准点稳定性检验公式，通过实例说明该方法检验基准点稳定性既简单方便，又能快速判断基准点是否稳定。

关键词：沉降观测；基准点；埋设；限差检验法；稳定性检验

中图分类号：TU196.2 " " "文献标志码：A " " " " "文章编号：2095-2945（2024）20-0154-05

Abstract： Based on the discussion and analysis of the embedment type， embedment mode and the advantages and disadvantages of each type of settlement observation benchmark， this paper comprehensively considers the economic cost of embedment the benchmark， the simplicity of the embedment method， the stability of the benchmark， the convenience of observation and so on. It is concluded that when the settlement observation is carried out in the city， it is an ideal way to bury the benchmark on the wall as the benchmark of settlement observation. At the same time， the stability test formula of the benchmark is analyzed and deduced in detail by using the \"finite difference method\". The example shows that this method is not only simple and convenient to test the stability of the benchmark， but also can quickly judge whether the benchmark is stable or not.

Keywords： settlement observation; benchmark; embedment; finite difference method; stability test

当前，随着城镇老旧小区改造、棚户区改造等项目的开展，需要进行建筑物的沉降观测，而建筑物的沉降观测是以基准点为基础开展工作。“基准点是进行建筑物变形测量工作的基础和参照。对基准点的最基本要求就是在建筑变形测量全过程中应保持稳定可靠。[1]”因此，在进行建筑物沉降观测前，基准点在哪儿埋设、如何埋设、埋设后的基准点是否稳定等问题必须得到确定和解决。

1 "基准点埋设

“建筑变形测量的基准点应设置在变形影响范围以外且位置稳定、易于长期保存的地方。[1]”建筑物沉降观测基准点的埋设受周围环境、地理地质等多种因素影响。因此，选择基准点在哪儿埋设、如何埋设，要根据具体工程项目所处位置的周围环境、地理环境、地质条件等进行埋设。根据文献[1]、[2]有3种埋设方式。

直埋型基准点：这是最常用的埋设方式，根据地质地层条件，又分为浅埋型基准点和深埋型基准点。

浅埋型基准点适用于地表水较浅或雨水较少，基岩层或原状土等稳定层较浅的地区。它埋设成本较低，但注意埋设深度应当在当地冻土线0.5 m以下。埋设方式常为混凝土普通水准标石和浅埋钢管水准标石[1]。

当埋设场地内原状土或基岩等稳定层较深时，可采用深埋型基准点。由于深埋型基准点一般是用钻机打孔的方式进行埋设，并在基岩底采用混凝土现浇，因此埋设成本比较高，埋设工艺也比较复杂[2]。最常用的埋设方式为深埋钢管水准基点标石和深埋双金属管水准基点标石[1]。

墙上水准基准点：就是在距离大于拟建工程建筑基础最大深度的2倍、且比较稳固的建筑物上安装观测标志。一般选择埋设在建筑物一层的柱体上。墙上水准基准点的埋设与建筑物沉降观测点埋设方法一致，埋设方法简单，埋设成本较低，但是容易受到触碰等周围环境的影响，应加设防护圈或防护盒，埋设方式如图1所示。

基岩型基准点：就是在裸露的基岩或岩壁上设置水准基准点标志。这种方式的特点是埋设简单，埋设成本低，受外界环境、冻土层影响小，是稳定性最好的一种埋设方式。但是适合埋设基准点标志的裸露基岩或岩壁在大多数工程项目中是很少的。

在工程实践中，基准点的选定是一个难点。从埋设基准点的经济成本、埋设方法简易程度、基准点的稳定性而言，基岩型基准点优于墙上水准基准点，墙上水准基准点优于深埋型基准点。对于具体工程项目，要从埋设基准点的经济成本、埋设方法简易程度、基准点的稳定性、观测方便程度等综合考虑，要具体问题具体分析，选择一种较为适合的方式埋设基准点。

在城市中，楼房林立，大街小巷贯穿其中，道路地下管线密布。因此在城市进行沉降观测时，根据城市楼房多的特点，在那些比较稳固的、不受拟建工程影响的建筑物上埋设基准点成了一种理想的选择。

近年来，在城市进行沉降观测时，采用墙上水准基准点的埋设方法，既经济、稳定，又方便、实用，很好地解决了在城市里埋设基准点比较困难的问题。实践证明，在许多城市建设项目中，利用原建筑物上沉降观测点作为基准点进行沉降观测，取得了良好的观测效果。图2是一些墙上水准基准点埋设的实例。

2 "基准点稳定性检验

无论采用哪一种埋设方式，在长期的沉降观测中，都要定期对基准点进行复测，根据测量结果对基准点的稳定性进行检验分析。基准点稳定性检验方法很多，如文献[3]、[4]、[5]所介绍的“平均间隙法”、文献[6]所介绍的t检验法、文献[7]所介绍的VT检验法等，这些方法都是基于数理统计原理的基准点稳定性检验方法。现在讨论一种基于“限差检验法”[8]的基准点稳定性检验方法。

2.1 "“限差检验法”的思路

在2个观测周期中，对各基准点组成的水准网中基准点进行同一线路、同一方法等基本相同环境条件下的两次连续观测，经过独立平差计算后，得到两次观测平差值之间的差值，这个差值是由基准点变形和测量误差叠加引起的。假如基准点没有变形，那么这两次观测平差值的差值是由基准点测量误差引起的。因此，基于这一思路，当两次观测高差值的差值不大于测量中误差的极限值时，说明基准点是稳定的。

2.2 "“限差检验法”的稳定性检验原理

将各个基准点组成水准网后，确定测量等级。按照JGJ 8—2016《建筑变形测量规范》的等级要求，采用相应的水准仪型号、标尺类型、观测顺序、往返测或单程双测站方式进行水准测量。观测完成后，对所有基准点分别按两两组合，计算本期平均值后的高差值与上期平均值后的高差值之间的差值。由两次高差的差值是否不大于测量中误差的极限误差，来判断基准点的稳定性。

2.3 "两次观测高差的差值的中误差计算分析

2.3.1 "往返测量两基准点高差测量中误差

经过n个测站测定的A、B两基准点间的高差为

3 "工程实例

兰州市某单位迁建职工家属楼项目是4幢地下2层地上33层的高层住宅楼。该拟建工程项目场地北侧为边坡挡土墙，南侧为街道，西侧为2栋1990年代5层砖混结构、基础为桩筏基础的住宅楼，东侧为3栋1990年末4层砖混结构、基础为桩筏基础的住宅楼。该项目基坑深度7.4 m，东侧建筑物距基坑东侧上口线18～20 m，西侧建筑物距基坑西侧上口线16 m，北侧挡土墙坡底距北侧基坑上口线15 m，南侧上开口线10 m。

东、西侧5栋建筑物上均有原进行沉降观测时留下的沉降观测点标识。选取周边建筑物上的4个原有沉降观测点作为沉降观测基准点CJZ1、CJZ2、CJZ3、CJZ4（详细位置如图3所示）。

为了防止在施工期间基准点遭碰撞或破坏，给每个选取的基准点加装保护环。将沉降观测基准点CJZ1、CJZ2、CJZ3、CJZ4布设成如图4所示的沉降观测基准点网图，采用Leica DNA03电子水准仪、按JGJ 8—2016《建筑变形测量规范》二等水准要求往返观测。

2020年6月28日进行了第一次观测，2020年8月29日进行了第二次观测。每次测量后，对所有基准点分别按两两组合，计算第二次平均后的高差数据与第一次平均后的高差数据之间的差值，再根据公式（10）计算两期高差之差的限差，其中σ取值为0.5 mm，两期高差观测值、测站数、两期高差之差、两期高差之差的限差见表1。

从表1的计算结果可以看出，两次测量的两基准点的高差之间差值均小于其限差值，因此基准点CJZ1、CJZ2、CJZ3、CJZ4是稳定的。

4 "结论

1）实践证明，在城市进行沉降观测时，选取稳定、可靠、观测方便的建筑物上的沉降观测点作为基准点，是比较优先的埋设方式。为了免受周围环境、施工作业等影响，应为其安装保护盒或保护环。如果拟建项目场地有裸露基岩或岩壁，那么选择基岩型基准点是最优的埋设方式。总之，要根据拟建项目场地具体情况具体分析，合理选择埋设基准点。

2）沉降观测基准点稳定性检验采用“限差检验法”，操作起来简单、方便。只要计算出沉降观测基准网内的两期所有两两基准点的高差之间的差值是否超过限差值，就可以快速判断基准点是否稳定。但是该方法也有局限性。当出现多个差值超限不能判断基准点稳定性时，此时需要结合基准点埋设情况、周边环境变化情况进行具体问题具体分析，合理判断哪些点是稳定的，哪些点是不稳定的。

3）通过上述实例说明，利用原建筑物上的沉降观测点作为基准点，既经济方便，又稳定可靠。同时采用“限差检验法”非常方便快速地检验基准点的稳定性。

参考文献：

[1] 中华人民共和国住房和建设部.建筑变形测量规范：JGJ 8—2016[S].北京：中国建筑工业出版社，2016：38-39，116-120.

[2] 孙广，国计鑫.建（构）筑物沉降观测中基准点的设置与选择[J].工程建设与设计，2018（1）：42-44，59.

[3] 李青岳.工程测量学[M].北京：测绘出版社，1984：310-318.

[4] 尹晖，杨睿，陈鹏云.监测网基准点稳定性检验方法与应用[J].武汉理工大学学报（信息与管理工程版），2010，32（6）：861-863，872.

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[8] 黄会宝，江德军，乔蓓.某水电站库岸边坡变形监测工作基点稳定性分析[J].水电能源科学，2016，34（9）：71-75.