建筑工程沉降测量方法

一、引言

建筑工程的沉降，尤其是不均匀沉降，将导致建筑物的倾斜、裂缝、甚至坍塌，因此，建筑工程沉降观测是建筑施工过程中一项重要的变形测量工作，尤其对于软土地基，例如在天津市，有关文件明确规定，所有建筑工程从±0．00(特指建筑物第一层室内地面的标志)施工时起至竣工后沉降稳定时为止，都必须委托有资质的专业测绘单位进行观测。建筑工程沉降观测工作可参照国家和行业的有关规范标准进行

[1]，但建筑工程沉降观测方法与有关规范标准规定的国家

一、二等精密水准测量方法之间存在着一定的差异。在实际观测过程中，有时按照规范标准执行时会遇到一些问题，笔者根据多年沉降观测的实际经验，结合国家及行业的规范标准，对建筑工程沉降观测的方法作了较深入的分析研究。

二、基准点和沉降观测点的布设

建筑工程沉降观测足从一基准点开始采用精密水准测量的方法测得建筑物上各沉降点的高程，根据前后两次所测同一沉降点的高程之差即可得知两次期间这一沉降点的沉降量，因此，沉降观测所用的点分为基准点和沉降点两种，下面探讨这两种点的布没方法。

1．基准点的布设建筑工程沉降观测的期限一般较长，例如对于天津市这样软土地基上的建筑工程，其沉降观测的期限约为10年，因此基准点的长久稳固不动是十分重要的。然而，在实际工作中，为了减小因水准观测路线过长而引起的观测误差，建筑工程沉降观测所用的

基准点往往设置在离工地较近的旧有建筑物外墙上，且采用相对高程系统。这样时间久了，由于大规模的城区改造，旧有建筑物可能被拆迁，基准点将遭到破坏，一旦基准点被破坏，则观测工作将被迫中断。对此，有关规范标准并没有明确规定沉降观测所用的基准点必须是国家水准点，或是与国家水准点联测的工作基点。从上述情况来看，为了保证沉降观测工作的长期连续性，设置在工地附近的基准点只能作为工作基点，且必须与市内较近的国家水准点进行联测，从而得到沉降观测点在国家统一高程系统中的高程值。这样，即使工作基点和与之联测的基准点都遭破坏，也仍可用市内国家统一高程系统中的其他基准点恢复。

2．沉降点的布设国家及行业有关规范标准均规定，沉降观测点的布设应结合地质情况及建筑物结构特点，以能全面反映建筑物地基变形特征来确定。从平面设置考虑，沉降观测点一般布设在建筑物的四角、大转角、沿外墙每10一15m处或每隔2—3根立柱的柱基上。从纵向设置考虑，沉降点一般布设在主体的±0．00以上0．5m左右的外墙上较合适，这样观测时立尺、观测均较方便。但对于当今的建筑工程，这样布设时常会遇到问题，甚至使观测工作无法进行，例如对于目前相当普遍的带裙房的多层或高层建筑，裙房与其主体的沉降在时间上往往不同步，二者的沉降量相差也较大，因此必须各自分别布没沉降点，但由于裙房将建筑主体的首层外墙包围，其主体上的沉降观测点若布设在±0．00以上的首层外墙上，则工程竣工后，由于此房产往往不再属于开发商，在裙房内的主体沉降点将难以继续观测到。另外，

有些工程外墙用大理石或蘑菇石装饰，则其外墙上的沉降点标志在装修期将不可避免地被破坏，即使再恢复，也影响工程外墙的美观。鉴于上述情况，对于带裙房的建筑，尤其是高层建筑，可考虑将建筑工程主体上的沉降观测点布没在常作为车库的地下室内为宜。

三、沉降观测的实施

1．仪器测站的设置国家

一、二等精密水准测量的规范要求在没置仪器测站时，前后视距差对于一等不得超过O．5m，对于二等不得超过1．0m。然而，观测一幢建筑物的各沉降点时，在视线长度要求范围内(一等不超过30m，二等不超过50m)，往往在一个测站上同时可以观测到多达4～5个沉降点，如果在这一个测站上测完这4。5个沉降点，工作效率当然较高，但前后视距差必然会超限。如果严格按照前后视距差的要求，则只得在相邻的两两沉降点之问都架设仪器设置测站。一方面，测站设置越多，产生观测误差的机会也就越大，这样有可能因过分强调前后视距相等，反而导致观测精度降低及工作效率下降；另一方面，我们知道，规范中限制前后视距差的目的主要是为了减小因水准仪存在i角(视准轴与水准管轴之问不平行所成的夹角)而引起的水准尺读数误差，但一般在沉降观测之前，仪器i角已严格检验校正到接近于零，因此前后视距差即使较大，也不会产生显著的因i角而引起的水准尺读数误差。由此可见，在观测之前，只要仪器i角已严格检校，那么这一前后视距差的规范要求对于建筑工程沉降观测可以放宽或不作要求。

2．观测的操作程序国家

一、二等精密水准测量的规范要求在一个测站上的观测程序，对于奇站为：后尺(上丝、下丝、中丝)、前尺(上丝、下丝、中丝)、前尺(辅助中丝)、后尺(辅助中丝)；对于偶站为：前尺(上丝、下丝、中丝)、后尺(上丝、下丝、中丝)、后尺(辅助中丝)、前尺(辅助中丝)。在每一个测站上观测8个数据，然后再用这8个数据计算出lO个数据，最后求得一个测站前后视的基辅平均高差。这一观测程序对于国家

一、二等长水准路线的测量非常必要，它可大大消除与观测时间的长短成正比例的许多误差。

然而，对于建筑工程沉降观测，基准点(或工作基点)离建筑物上的沉降观测点较近(通常不超过500m)，与时间长短有关的误差(如尺垫下沉、仪器下沉等)并不显著，基本上可以忽略不计。另外，水准尺上丝、下丝观测的目的只是为了计算视距，若按上述第三部分第1节探讨的结论放宽或取消视距差的规定，则上、下丝的观测即为多余。故对于建筑工程的沉降观测，在并不降低其观测精度的前提下，每一测站上的观测程序可以简化为：后尺(基本中丝)、后尺(辅助中丝)、前尺(基本中丝)、前尺(辅助中丝)。

3．数据的处理方法按照国家

一、二等精密水准测量的规范要求，通常将测量路线布设成闭合路线，并计算其闭合差，其目的是为了检查测量数据中是否存在错误或大的累积误差。另外，如果闭合差不超限，则还要将其反号后按与测段的长短成正比例地分配到路线中，即对每一测段的高差进行修正。 然而，建筑工程沉降观测有其特殊性：除第一次测量外，其余每次都

是重复测量，由于每次都是重新测一遍，因此避免了因测量次数的增多而导致的误差累积，而且从同一点两次高差值的比较(随本次沉降量的大小而定，一般不会太大)，还可得知测量中是否存在大的错误，这样看来，将沉降观测路线布设成闭合路线的意义并不大。另外，在一般情况下，沉降点不会出现上升的现象，即沉降点的高程值总是小于或等于前一次的高程值，如果按照规范要求将水准测量路线布设成闭合状，且将闭合差强制分配到每一测段的高差中，反而有可能扭曲沉降点的高程值，使得在沉降点并未下沉的情况下出现沉降点上升的不合理现象。

由此可见，建筑工程沉降观测可以不采用闭合水准测量路线，其数据处理也不必进行闭合差分配。

如果观测时只采用简单的支水准测量路线，在数据处理时，若前后两期的观测数据通过比对发现某一沉降点的高程值异常，则有如下两种可能的原因：一是测量误差太大，二是确实出现了较大(或异常)的沉降。因此若发现沉降点的高程值异常，不要进行误差修正，正确的做法应该足无条件返工重测核实，从而分辨出是测量误差太大，还是确有较大(或异常)的沉降。

四、观测周期的安排

建筑工程的沉降观测周期主要依据沉降速率的大小来安排，而影响沉降速率的主要因素是荷载。

建筑工程在主体封顶前大量增加荷载，主体封顶后则倚载增加得少而慢。因此，在安排建筑工程沉降观测的周期时，可分工程封顶前和

工程封顶后两个阶段来考虑。

1．工程封顶的周期

《建筑变形测量规程》规定：民用建筑可每加高1～5层观测一次。由于建筑工程在主体封顶前的施工阶段，荷载增加很快，沉降量也较大，因此建议有关规范标准明确规定每加高l层必须观测一次，这样可以及时掌握沉降量与荷载的关系，尽早发现不均匀沉降，在沉降异常时及时调整施工方案。

2．工程封顶后的周期建筑工程主体封顶后至工程竣工的这一时期为装修期，有关的规范标准对这一阶段的观测周期未作明确规定。由于沉降总是滞后于加载，因此在工程封顶后的装修期问有时会出现比封顶前更大的沉降量，同时，在装修期间，工程也会因地板、墙面的抹灰、安装设备等而增加一定的荷载，但这时荷载的增加囚资金、配套等因素的影响而变得无时间规律，沉降速率也时大时小，对此，其观测周期应根据前一个观测周期所测算而得的日平均沉降值来安排(如表1所示)，最后直至沉降基本稳定(日平均沉降值小于0．0lmm／d)为止。另外，如果观测所得的不均匀沉降量较大，则观测周期必须比由日平均沉降量所定的周期要短些。

五、结束语

与国家一、二等精密水准测量方法相比，建筑工程沉降观测的方法确有其自身的特点，本文针对建筑工程沉降观测点的布设、沉降观测的实施和观测周期的安排等几个方面的问题，根据沉降观测工作的实际具体情况，凭借多年沉降观测的实践经验，对其特殊性进行了深人的

分析研究，有助于进一步完善建筑工程沉降观测的有关规范标准，更好地开展这项工作。

年 月

xxx 日

第二篇：建筑工程沉降观测方法

建筑工程沉降观测方法

一、  综述：

建筑工程的沉降,尤其是不均匀沉降,将导致建筑物的倾斜、裂缝、甚至坍塌,因此,建筑工程沉降观测是建筑施工过程中一项重要的变形测量工作,尤其对于软土地基,例如在天津市,有关文件明确规定,所有建筑工程从±0.00施工时起至竣工后沉降稳定时为止,都必须委托有资质的专业测绘单位进行观测。建筑工程沉降观测工作可参照国家和行业的有关规范标准进行,但建筑工程沉降观测方法与有关规范标准规定的国家一、二等精密水准测量方法之间存在着一定的差异。在实际观测过程中,有时按照规范标准执行时会遇到一些问题,应根据沉降观测的实际情况,结合国家及行业的规范标准,对建筑工程沉降观测的方法作具体的分析研究。

二、  基准点和沉降观测点的布设

建筑工程沉降观测是从一基准点开始采用精密水准测量的方法测得建筑物上各沉降点的高程,根据前后两次所测同一沉降点的高程之差即可得知两次期间这一沉降点的沉降量,因此,沉降观测所用的点分为基准点和沉降点两种,下面探讨这两种点的布设方法。

1.基准点的布设

建筑工程沉降观测的期限一般较长,例如对于天津市这样软土地基上的建筑工程,其沉降观测的期限约为10年,因此基准点的长久稳固不动是十分重要的。然而,在实际工作中,为了减小因水准观测路线过长而引起的观测误差,建筑工程沉降观测所用的基准点往往设置在离工地较近的旧有建筑物外墙上,且采用相对高程系统。这样时间久了,由于大规模的城区改造,旧有建筑物可能被拆迁,基准点将遭到破坏,一旦基准点被破坏,则观测工作将被迫中断。对此,有关规范标准并没有明确规定沉降观测所用的基准点必须是国家水准点,或是与国家水准点联测的工作基点。从上述情况来看,为了保证沉降观测工作的长期连续性,设置在工地附近的基准点只能作为工作基点,且必须与市内较近的国家水准点进行联测,从而得到沉降观测点在国家统一高程系统中的高程值。这样,即使工作基点和与之联测的基准点都遭破坏,也仍可用市内国家统一高程系统中的其他基准点恢复。

2.沉降点的布设

国家及行业有关规范标准均规定,沉降观测点的布设应结合地质情况及建筑物结构特点,以能全面反映建筑物地基变形特征来确定。从平面设置考虑,沉降观测点一般布设在建筑物的四角、大转角、沿外墙每6～15 m处或每隔2～3根立柱的柱基上。从纵向设置考虑,沉降点一般布设在主体的±0.00以上0.5m左右的外墙上较合适,这样观测时立尺、观测均较方便。但对于当今的建筑工程,这样布设时常会遇到问题,甚至使观测工作无法进行,例如对于目前相当普遍的带裙房的多层或高层建筑,裙房与其主体的沉降在时间上往往不同步,二者的沉降量相差也较大,因此必须各自分别布设沉降点,但由于裙房将建筑主体的首层外墙包围,其主体上的沉降观测点若布设在±0.00以上的首层外墙上,则工程竣工后,由于此房产往往不再属于开发商,在裙房内的主体沉降点将难以继续观测到。另外,有些工程外墙用大理石或蘑菇石装饰,则其外墙上的沉降点标志在装修期将不可避免地被破坏,即使再恢复,也影响工程外墙的美观。鉴于上述情况,对于带裙房的建筑,尤其是高层建筑,可考虑将建筑工程主体上的沉降观测点布设在常作为车库的地下室内为宜。

三、沉降观测的实施

1.仪器测站的设置

国家一、二等精密水准测量的规范要求在设置仪器测站时,前后视距差对于一等不得超过0.5m,对于二等不得超过1.0m。然而,观测一幢建筑物的各沉降点时,在视线长度要求范围内(一等不超过30m,二等不超过50m),往往在一个测站上同时可以观测到多达4～5个沉降点,如果在这一个测站上测完这4～5个沉降点,工作效率当然较高,但前后视距差必然会超限。如果严格按照前后视距差的要求,则只得在相邻的两两沉降点之间都架设仪器设置测站。一方面,测站设置越多,产生观测误差的机会也就越大,这样有可能因过分强调前后视距相等,反而导致观测精度降低及工作效率下降；另一方面,我们知道,规范中限制前后视距差的目的主要是为了减小因水准仪存在i角而引起的水准尺读数误差,但一般在沉降观测之前,仪器i角已严格检验校正到接近于零,因此前后视距差即使较大,也不会产生显著的因i角而引起的水准尺读数误差。由此可见,在观测之前,只要仪器i角已严格检校,那么这一前后视距差的规范要求对于建筑工程沉降观测可以放宽或不作要求。

2.观测的操作程序

国家一、二等精密水准测量的规范要求在一个测站上的观测程序,对于奇站为:后尺、前尺、前尺、后尺；对于偶站为:前尺、后尺、后尺、前尺。在每一个测站上观测8个数据,然后再用这8个数据计算出10个数据,最后求得一个测站前后视的基辅平均高差。这一观测程序对于国家一、二等长水准路线的测量非常必要,它可大大消除与观测时间的长短成正比例的许多误差。然而,对于建筑工程沉降观测,基准点(或工作基点)离建筑物上的沉降观测点较近(通常不超过500m),与时间长短有关的误差(如尺垫下沉、仪器下沉等)并不显著,基本上可以忽略不计。另外,水准尺上丝、下丝观测的目的只是为了计算视距,若按上述的结论放宽或取消视距差的规定,则上、下丝的观测即为多余。故对于建筑工程的沉降观测,在并不降低其观测精度的前提下,每一测站上的观测程序可以简化为:后尺(基本中丝)、后尺(辅助中丝) 、前尺(基本中丝)、前尺(辅助中丝)。

3.数据的处理方法

按照国家一、二等精密水准测量的规范要求,通常将测量路线布设成闭合路线,并计算其闭合差,其目的是为了检查测量数据中是否存在错误或大的累积误差。另外,如果闭合差不超限,则还要将其反号后按与测段的长短成正比例地分配到路线中,即对每一测段的高差进行修正。

然而,建筑工程沉降观测有其特殊性:除第一次测量外,其余每次都是重复测量,由于每次都是重新测一遍,因此避免了因测量次数的增多而导致的误差累积,而且从同一点两次高差值的比较(随本次沉降量的大小而定,一般不会太大),还可得知测量中是否存在大的错误,这样看来,将沉降观测路线布设成闭合路线的意义并不大。另外,在一般情况下,沉降点不会出现上升的现象,即沉降点的高程值总是小于或等于前一次的高程值,如果按照规范要求将水准测量路线布设成闭合状,且将闭合差强制分配到每一测段的高差中,反而有可能扭曲沉降点的高程值,使得在沉降点并未下沉的情况下出现沉降点上升的不合理现象。

由此可见,建筑工程沉降观测可以不采用闭合水准测量路线,其数据处理也不必进行闭合差分配。如果观测时只采用简单的支水准测量路线,在数据处理时,若前后两期的观测数据通过比对发现某一沉降点的高程值异常,则有如下两种可能的原因:一是测量误差太大,二是确实出现了较大(或异常)的沉降。因此若发现沉降点的高程值异常,不要进行误差修正,正确的做法应该是无条件返工重测核实,从而分辨出是测量误差太大,还是确有较大(或异常)的沉降。

四、观测周期的安排

建筑工程的沉降观测周期主要依据沉降速率的大小来安排,而影响沉降速率的主要因素是荷载。建筑工程在主体封顶前大量增加荷载,主体封顶后则荷载增加得少而慢。因此,在安排建筑工程沉降观测的周期时,可分工程封顶前和工程封顶后两个阶段来考虑。

1.工程封顶前的周期

《建筑变形测量规程》规定:民用建筑可每加高1～5层观测一次。由于建筑工程在主体封顶前的施工阶段,荷载增加很快,沉降量也较大,因此建议有关规范标准明确规定每加高1层必须观测一次,这样可以及时掌握沉降量与荷载的关系,尽早发现不均匀沉降,在沉降异常时及时调整施工方案。

2.工程封顶后的周期

建筑工程主体封顶后至工程竣工的这一时期为装修期,有关的规范标准对这一阶段的观测周期未作明确规定。由于沉降总是滞后于加载,因此在工程封顶后的装修期间有时会出现比封顶前更大的沉降量,同时,在装修期间,工程也会因地板、墙面的抹灰、安装设备等而增加一定的荷载,但这时荷载的增加因资金、配套等因素的影响而变得无时间规律,沉降速率也时大时小,对此,其观测周期应根据前一个观测周期所测算而得的日平均沉降值来安排(如表1所示),最后直至沉降基本稳定(日平均沉降值小于0.01mm/d)为止。另外,如果观测所得的不均匀沉降量较大,则观测周期必须比由日平均沉降量所定的周期要短些。

五、总结

与国家一、二等精密水准测量方法相比,建筑工程沉降观测的方法确有其自身的特点,针对建筑工程沉降观测点的布设、沉降观测的实施和观测周期的安排等几个方面的问题,根据沉降观测工作的实际具体情况,凭借多年沉降观测的实践经验,对其特殊性进行了深入的分析研究,有助于进一步完善建筑工程沉降观测的有关规范标准,更好地开展这项工作。

地面沉降预测方法的探讨

一、  综述

有一大型工程采用深基坑的建设方法，由于地基基础土方回填前未对天然地表进行有效处理,回填质量较差,场地淤泥层厚,稳定性差,基础设计忽略了地基的沉降验算和大量的设备基础底面设计在未经处理的天然地基上等原因,建成不久后就出现大面积的地基和基础沉降,直接影响了工程的使用和安全运营。经过几年的沉降观测显示,大部分的沉降至今仍未稳定,而根据海淤地基的特点和规律,一般天然浅基础的沉降可能要持续相当长的时间。因此,掌握该工程地基的沉降规律,就显得十分重要。研究地面沉降的方法有很多，最常用的方法是选择具有代表性的变形观测点,对其进行分析与预测。但是,经过对该工程就行大量沉降观测点沉降情况进行分析,发现它们产生了不均匀沉降,如点的沉降速率不同。这样对个别沉降观测点进行分析,就很难找到其规律性,也不能较全面地反映地面沉降情况。本文以平均高程为研究对象,则能较好地反映地面整体沉降情况。

二、平均高程数据的获取与预测模型的选取

在沉降区域内较均匀地选择了171个能反映地面沉降情况的观测点,对其进行沉降观测,测定每期的高程值。对每期高程值取平均,即得平均高程值。本次计算利用了20##年4月至20##年4月,每月29号的观测资料,共13期。求得每期的平均高程,为计算简便,去掉整数后的数据见表1。根据表1数据所呈现的规律性,选取Gompertz曲线和Logistic曲线模型进行拟合,预测模型及形式见表2。

三、预测方程的建立

为便于曲线拟合,可将Gompertz曲线和Logistic曲线变换成修正指数曲线方程的形式,可以较为简单的估计其参数。对Gompertz曲线和Logistic曲线变换为修正指数曲线的过程如下:

对Gompertz曲线模型两边取对数,有:

则有

对Logistic曲线模型, 则有。

其参数a, b, c的估算公式如下:

以表1数据为例,利用式(1) ～式(3)对模型进行参数估算,得参数估计值和预测方程,见表3。

四、预测曲线

以表3的预测方程进行预测,并根据两种模型的预测值绘制预测曲线见下图。

从图1可知: Gompertz曲线和Logistic曲线的预测与实测值比较一致。