建筑物沉降监测技术方案设计

吴泽胜

摘 要：随着社会经济的快速发展，建筑物与人们的生活变得密切相关，使人们在生活中对建筑物的质量及安全越来越关注。通过对建筑物进行科学的沉降监测能够准确的获得其变形信息，经过数据分析可以为以后在运营管理阶段提供全面真实的参考，以便我们能够在第一时间了解建筑物的变形情况。本文在阅读大量的相关文献和总结相关经验的基础上对建筑物的沉降监测方案进行设计，通过布设合理的沉降监测网，采用科学严谨的观测方法采集建筑物的沉降数据，同时对沉降数据进行分析处理，并研究建筑物的沉降规律，对建筑物的安全状态作出判断。本文通过工程实例验证建筑物沉降监测方案的可行性，对获得建筑物沉降监测数据进行分析，用于对建筑物的沉降安全情况作出合理的判断。

关键词：建筑物;沉降观测;沉降分析;观测精度;方案设计

1 绪论

1.1 建筑物沉降监测意义

建筑物的沉降监测是通过对建筑物进行周期性的观测以获得监测数据，并对监测数据进行处理，得到建筑物的沉降量和累积沉降量。通过对沉降数据的分析，研究建筑物的沉降规律，对建筑物的安全状态做出判断，可以有效预防工程事故的发生和减小损失。

1.2 沉降监测研究现状和发展方向

目前，包括《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2002）、《建筑变形测量规范》（JCJ8—97）在内的许多测量规范均将建筑物沉降观测作为基本要求，其中根据建筑物或者构筑物的重要性及对变形的敏感性规定了不同的变形测量等级[1]。

建筑物沉降分析方法在上个世纪50年代之前主要用来对观测资料数据的整理计算和分析。而现在则是用不同的沉降分析方法来分析建筑物的沉降，像线性回归和非线性回归方法等。正是因为有了不同类型分析方法，所以才能够准确的解释和分析建筑物的沉降特点和规律。沉降观测是测绘工程中的一个重要分支，在最近的几十年里沉降观测随变形观测取得了快速的发展。

首先在观测技术方面：摄影测量和GPS技术在沉降观测上面的运用也更加趋于完善。在我国摄影测量和GPS技术已经投入到建筑物的沉降观测，在未来的时间里是如何完善这一技术。另外在数据处理分析方面：自由网平差和抗差估计也取得了大量的应用，而且会持续下去。在计算机方面：随着计算机技术的出现使得沉降观测在外业数据的采集和内业图形的绘制以及数据的处理方面得到到快速的发展。

1.3 本文主要研究內容

本文重点讨论建筑物沉降监测技术方案的设计，对沉降观测的理论和观测方法和数据分析进行了讨论。主要内容如下：

1）阐述了对建筑物进行沉降监测的一些理论方法。

2）对建筑物沉降监测方案进行详细的说明。

3）结合监测观测和方案设计研究形成对建筑物沉降进行外业观测数据分析的一套完整的技术方案。

2 建筑物沉降监测简述

2.1 建筑物沉降原因

在建筑物发生沉降时，掌握其产生沉降变形的原因是非常重要的。一种是由水文地质条件、环境条件等自然条件形成的，另外一种就是由工程结构本身荷重能力和其自身结构形成的。

2.2 沉降观测特点

建筑物沉降监测属于精密工程测量，其余一般的工程测量相比具有以下特点：

精度要求高，周期性观测，数据处理严谨复杂，测量方法综合应用。

2.3 建筑物沉降观测的要求

建筑物沉降监测网一般应同时顾及精度、可靠性、灵敏度及费用准则的优化设计。各观测周期的沉降观测，应满足仪器要求，测量工作人员要求，施测的要求。

2.4 资料整理和保存

在室外进行沉降观测，我们能够获取相关的原始数据。在内外业获取的沉降数据要快速整理和保存。

2.5 沉降监测流程

3.1 观测网的布设

3.1.1 控制网和水准基点布设

在建筑物较少或者分散的地方，可以将控制点按单一层次、2个层次布设[2]。按照观测精度的规定，闭合、符合水准路线为沉降控制网布设的首选。在控制网中，一般需要埋设水准点4个，其他的水准基点可以在墙上四角等特征明显地方埋设。水准基点是监测建筑物的依据，要稳定可靠。要在测区附近按照标准埋设供沉降观测的水准基点且要有最少3个水准基点，水准点间距为15米到20米之间，沿着建筑物四角布设。且水准点要避开干道、管线、振动区等易受破坏的地区[3]。

3.1.2 沉降观测点的布设要求

为了更加直观的了解工程的实际下沉量，观测点需要埋设在方便工作人员进行观测的地方。布设沉降点时宜纵横向分布且间隔以15m到30m为宜，合理的分布在建筑物的周围[4]。

3.2 沉降观测点布设原则

沉降观测需要遵循“五定”原则。即沉降监测要在同等的观测前提下进行。比如所处的自然环境，其温度、风力、大气等外界条件尽量相同[5]。

3.3 观测路线设计

水准点和观测点的观测路线适合使用闭合或符合水准路线来联测。之所以设计这样的水准路线。一方面，便于检查外业测量中出现的错误，增加观测数据的准确性，另一方面也能严密平差和提高精度[6]。

3.4 沉降观测精度

3.4.1按照允许观测值确定观测精度

建筑物变形监测时必须要达到精度要求，只有达到了精度要求才会更加准确真实的表现出建筑物的实际下沉。《建筑物变形测量规范》（JGJ8-2007）规定对建筑物进行变形监测时可以使用二等水准测量[7]。

3.5 沉降观测的时间频率

在实际工作中我们要根据具体的沉降方案和规范来制定相关的监测周期。一般情况下，工程框架结构每加高2层需监测1次，工程封顶后每3个月监测1次直到工程结构稳定。

4 沉降观测的方法与数据分析

4.1 建筑物沉降监测的方法

建筑物沉降监测有短视线精密水准测量法，液体静力水准测量方法，三角高程测量法GPS RTK测量法几种方法。

4.2 水准测量原理

建筑物沉降监测需要遵循水准测量的基本原理即利用水准仪提供的水平视线来测定两点间的高差;再由已知点的高程来推算未知点高程[8]。

4.3 数据整理及分析

在观测中算出各站的精度后，对超限的测站，要适时重补测。在路线观测结束后，要算出路线的闭合差[9]。在观测中我们可以得到相关建筑物沉降的原始数据，但是这些数据中存在着偶然误差或者其他一些误差。另外一个方面，沉降监测的数据在没有整理之前会显得不严谨。通过对资料的整理并且将数据进行相关的计算、编制成图进行说明。

沉降分析由几何分析和物理解释构成。几何分析用在解决假如发生沉降时，用几何分析法得到沉降的速度。物理解释通常采用曲线图、回归分析及函数模型，在建筑物沉降基础上确定沉降和物理等因素关系。

5 结论

通过对建筑物进行沉降监测和对监测的数据进行分析，对判断建筑物的安全状态具有重要意义。同时建筑物的沉降观测包括了测绘、水文、地质，地球物理等多学科知识，使得沉降监测是一门跨学科领域的研究。近几年随着我国建设行业的快速发展，建筑物的沉降监测越来越多的被相关领域的专家学者及测量工作人员所重视。

本文主要阐述了沉降监测如何设计，通过布设沉降观测网测量得出沉降数据。对数据进行分析，进而了解建筑物发生沉降的规律，方便我们对建筑物的安全状态做出判断，从而有效预防工程事故的发生和减小损失。

随着经济社会和科技的快速发展，测量仪器设备的不断升级换代，所以我们大家更有理由相信随着技术的发展在不久的将来我们将会用上更为先进的仪器。同时也推动了沉降观测的进一步完善，节省了更多的资源。我们相信建筑物沉降观测技术会朝着智能化和自动化的方向迈进。

参考文献

[1] 李青岳.工程测量学[M].北京：测绘出版社，1984.

[2]符海鸥;李奎;付业平.建筑物沉降监测设计与实践[B].湖北：地理空间信息，2011（06）.

[3]伊小东.变形监测技术及应用[M].郑州：黄河水利出版社，2009.

[4]北京建筑工程學院测量教研组.普通工程测量（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，1984.

[5]林勋.建筑物变形监测的综合研究[J].吉林：长春工程学院学报，2005，6（2）：45—46.

[6]张弘笙.某建筑物的沉降监测方案与精度分析[J].工程与建设，2009年第23卷第5期.

[7]JGJ8-2007.建筑变形测量规范.北京：中国建筑工业出版社，2007.

[8]顾孝烈;鲍峰;程效军编著.测量学（第三版）[M].上海：同济大学出版社，2006.

[9]董祥吉.高程建筑物沉降观测几个问题的探讨[J].工程勘测，1999（02）.