建筑物沉降变形观测监测数据处理与预测方法探讨

周志宇

（广西壮族自治区地理信息测绘院，广西柳州545006）

1 引言

在建筑物施工与使用过程中，基坑以及建筑物的沉降问题一直备受关注。一般情况下，建筑物的沉降分为2 大类型：均匀沉降和不均匀沉降。如果建筑物实际荷载值严重高于标准值，并且有外力作用于建筑，就会导致建筑出现不均匀沉降，使得建筑物的正常使用受到严重影响。如1959 年，法国67m 高的马尔巴塞珍拱坝因基础沉降出现垮塌。因此，为最大限度地降低建筑物沉降变形概率，确保建筑物安全，相关单位需认真落实对建筑物的沉降监测工作。并且相关单位在对建筑物沉降变形情况进行监测分析时，要根据实际情况合理计划监测周期，科学安排监测时间，以保证项目计划的顺利进行。

2 建筑物沉降数据采集

2.1 外业布点

在设置观测沉降点时，需根据周边外业环境情况，根据建筑建设情况科学、合理布设观测点，以保证观测工作的顺利进行。具体而言，在布设建筑物沉降观测点时，相关单位应注意以下事项：（1）观测点应在新旧建筑物、高低层建筑物以及纵横墙等交接处的两侧，建筑物的四角、主要转角处以及沿外墙主体结构每10～15m 处；（2）应将观测点布设在建筑物基础埋深相差悬殊处、建筑物沉降缝以及裂缝的两侧、天然地基与人工地基的接壤处、不同结构的分界处、填挖方的分界处；（3）观测点要布设在动力设备、重型设备基础的四角，以及地质条件变化处的两侧；（4）观测点要布设在高耸建筑沿周边在与基础轴线相交的对称位置上，且观测点的数量不能少于4 个[1]。

在点位的安装布设作业中，需要使用不易变形的金属件充当测量标志。同时在测量过程中要先使用冲击钻在金属件上钻孔，并将测量标志牢固嵌在墙体中，使其与建筑物融为一体，后用油漆点出标记出，方便后续的观测与查找[2]。

2.2 外业观测数据采集

在采集建筑沉降数据时，要使用专业仪器设备。同时，为保证数据采集的准确性，工作人员需在正式开展采集作业前先详细检查仪器设备的各项指标，确保其符合作业要求。在完成仪器设备的检查调试后，就需根据现场布点情况设计出观测线路，使其形成一条闭合线路，完成对观测点的测量。而对于水准线路，工作人员应结合测量需求将其布设成一个闭合环、附合线路，并保证闭合环测站数约为8M2/m2（其中，M指的是最弱点高程中误差，m指的是每站观测高差中误差）[3]。

3 建筑物沉降变形数据观测

当前，在建筑物沉降变形观测监测数据的监测与分析中，数字水准仪被应用的相对广泛。这种仪器设备自动化程度较高，易于操作，能相对轻松、快速地采集数据。且在应用数字水准仪进行采集观测时，需要人为操作的环节较少，工作人员只需完成水准仪的安装与调整，并输入编码、完成计算程序内置后就能轻松采集数据。这样的采集流程大大减少了人为误差，确保了数据采集的精度。但值得注意的是，尽管数字水准仪便于操作、自动化程度较高，但在实际采集过程中仍会受到相关因素影响而导致建筑物沉降变形观测监测数据结果失真失准。因此，在进行采集观测时工作人员需高度注意以下问题：测量距离、光照、高差落差等均会对采集结果产生一定影响，导致一些数据失真失准。如当光线强烈或是逆光时，数据采集的难度将增大，作业进度减缓，整体的工作质量都会受到影响。为避免以上情况发生，在进行数据采集与观测等工作时，工作人员可采取打伞、缩小测站距离等措施来降低光线对测量作业的影响。此外，在实际作业过程中，水准观测视距较大以及高差较大时，数据采集作业也会受到很大影响。如导致数据采集过程不稳定、测得的数据不精准、测站无法正常闭合等。针对这类问题，工作人员可对各测站之间的距离做适当调整，缩小各测站之间的距离并适当改变仪器高度，从而确保数据观测、数据采集等工作的顺利开展[4]。

4 建筑物沉降数据处理

在对建筑物沉降数据进行处理时，需根据建筑物特性、建筑物沉降数据精度等级要求来采取相应措施对观测到的数据进行分析处理。一般情况下，在建筑物沉降数据处理作业中通常会遇到以下几种情况：

1）若没有特殊要求，在进行高层建筑物施工时，一般是采用二等水准测量的精度与观测方法进行沉降观测。而二等水准测量的各项观测指标要求分别为：前后视距≤30m；前后视距差≤1.0m；前后视距差累积≤3.0m；沉降观测点相对于后视点的高差容差≤1.0mm。

2）电子水准仪观测到的外业数据处理。在应用电子水准仪进行建筑物沉降数据的观测、处理时，主要是借助Geoffice软件来完成电脑与仪器的连接以及数据的分析处理。具体处理流程如下：在将电子水准仪与计算机设备连接后，直接将仪器中的GIS 数据拷贝到电脑硬盘中，之后通过EXCELE 软件打开数据，观看到外业流程中每一站的原始观测数据，并与实际观测数据为标准对每一站原始观测数据进行分析整理。完成以上工作后，工作人员可使用专业测绘软件完成对沉降数据的处理、录入、计算等工作，为后续相关工作的开展提供参考。

3）当精度要求满足时，可利用EXCELE 软件的计算功能对电子水准仪观测到的数据进行处理，并生成相应图表，便于工作人员更加清晰、直观地了解数据变化情况。在对相关测量数据进行处理时，采用的是平差法，即以距离平差或站平差为依据对水准线路的闭合差进行计算，并获得计算结果。与传统计算方法相比，这种计算方法更加科学、精准且高效，而最终计算出的结果更是进行数据处理的重要依据。

5 建筑物沉降数据分析

依据沉降监测观测点高程成果，计算观测点每次相对前一次的变化量和相对第一次的累积变化量，通过数据量的变化大小来判断沉降点的沉降变化量。除对沉降变形数据做以上分析与应用外，工作人员还可根据EXCELE 软件中的沉降数据来制作出相应图表，通过分析图表掌握建筑物沉降变形程度以及速率，从而为后期维护、改造等工作的开展提供便利。

6 结语

总而言之，在建筑物施工建设过程中，相关单位要高度重视对建筑物沉降变形观测监测数据的处理与预测。通过对专业监测仪器设备与先进数据处理技术的应用，全面掌握建筑物沉降变形的监测数据，并通过对数据的处理与分析，了解建筑物的沉降变形情况，从而为后期的施工、维护、改造等工作的开展提供重要参考资料。