北京地铁沉降监测方法及数据处理

北京地铁沉降监测方法及数据处理（共4篇）

1.北京地铁沉降监测方法及数据处理 篇一

地铁施工沉降监测与预报系统设计与实现

李光，冯雪春

（葫芦岛市测绘地理信息局，辽宁 葫芦岛 12500）

摘要：通过对目前地铁施工阶段沉降数据的管理与预测方法的分析和了解，通过计算机编程语言，实现对数据的专业化、智能化的管理，并且应用合理的预测方法对沉降数据进行后期的预测，通过严谨的程序设计，实现相关功能，具有较好的实用价值及应用前景。

关键词：地铁；沉降监测；系统设计

1.前言

在地铁施工过程中，变形监测为工程质量、施工进度和人身安全提供了重要的保证，就现阶段而言，在地铁施工过程中，由于监测项目多，数据格式多，监测数据接触人员多，存在诸多对监测数据管理的混乱问题；同时，在监测数据也存在数据共享不及时，监测数据预报不及时等问题，尤其是监测数据的短期预测精度有限，对未来形变趋势无法做出准确判断，很大程度上影响施工安全。因此，设计一个集数据处理，管理和预测分析于一体的系统显得十分重要。系统需求

2.1系统功能需求

系统的主要功能就是对数据的进行短期、准确的预测，这是系统的核心功能；系统还应实现对数据的录入（包括手动录入和导入已有文件）、数据存储（建立专门的数据文件）、数据处理（包括对数据进行粗差检验、危险值预警、平差等）、生成监测报表（建立数据的日报、周报等并附有工程信息）、生成沉降曲线图（包括沉降速率图和累积沉降图）、实现简易的监测点位图（相对点位图）等功能。2.2 系统性能需求

(1)系统稳定性高，应能在正常情况下，保证系统所有功能都能正常使用；在非正常情况下，尽可能保证部分功能正常使用；

(2)系统对电脑硬件要求低，在施工现场上任何硬件水平的电脑上都能运行，使系统具有广泛的硬件适用性；

(3)系统对计算机系统软件要求低，在施工现场并不能所有电脑都安装了VC2008++等基础支持性软件，因此，系统必须具有良好的兼容性。

(4)系统应具有一定安全性，由于系统内部可能载有国家保密级数据，因此应能避免操作系统漏洞给本系统造成影响。系统总体设计

按照上文所说的需求分析和总体设计，“地铁施工阶段沉降监测与预报系统”将是一个界面友好、简单易操作、能够生成图形化，同时又能够显示相对点位，基于这些需求，本文在综合考虑了所有的编程语言后，相对比而言，C#语言和Matlab语言以及使用ArcGIS Engine的相关模块能够符合系统需求。

“地铁施工阶段沉降监测与预报系统”是一个全方位、流程化的数据处理系统，为满足设计要求，系统将主要包括：数据管理、数据分析与计算、数据预测三大部分，从原始数据导入（录入）为开始，数据分析与预测为过程，生成监测数据报表为终止，其中包含数据建档、粗差剔除、简易平差、危险值警示、各种沉降数据示意图、累积沉降曲线图等等功能。系统总设计图如图3.1。

图3.1 系统总体设计图

Fig.3.1 Overall System Design Drawing 4 系统主要模块设计

系统主要分为三个模块：数据管理、数据分析与计算、数据预测。4.1 数据管理模块设计

数据管理做为数据的载体，贯穿于整个系统之中，通过施工测量员提供的资料和意见，针对数据管理模块具体化如下图4.1，其流程包括数据录入、建立数据档案、数据分析以及生成最后的监测报表。

图4.1 数据管理模块设计图

Fig.4.1 Data Management Module Design Drawing 4.2 数据分析与计算模块设计

数据分析与计算是“地铁施工沉降监测与预报系统”的重要组成部分，数据分析能力的强弱决定系统的实际应用等级水平，这个模块包含计算和分析，沉降监测数据的计算可以通过简单的计算机语言编写，其目的是根据相应的规范求出精度评定的相关参数；而分析则主要体现在粗差剔除的方法上，根据一期的沉降数据的数据量，对粗差剔除的理论方法宜采用格拉布斯准则进行判别，并警示显示。具体模块设计见下图4.2

图4.2 数据处理模块设计图

Fig.4.2 The Data Processing Module Design Drawing 4.3 数据预测模块设计

数据预测模块是“地铁施工沉降监测与预报系统”的核心部分，数据预测精度的高低决定着下一步的施工，在很大程度上左右工程进度，因此，数据预测模块要求主要有两个：首先，算法预测精度高，能够保障施工技术要求；其次，程序对数据质量要求要低，任何数据类型、数据量大小，都能准确预测。由于地铁施工阶段，工期紧张，因此，短期对数据预测能力要求较高，对长期数据预测能够保障总体趋势即可。

在导入的原始数据通过数据分析计算后，首先利用时间序列分析模型分析，使数据的特性能够识别在时间序列当中，通过自相关函数和偏相关函数，确定时间序列分析模型的参数，通过对残差的对比分析，选择适当的小波基，利用分层阈值小波去噪，消去噪声，最后使用指数平滑法对数据实现预测，并生成预测曲线和计算出预测值。具体设计运行流程，见下图4.3。

Fig.4.3

4.3 数据预测模块设计图

Data Prediction Module Design Drawing

图 5 地铁施工沉降监测与预报系统功能实现

5.1 系统主界面及数据管理模块的实现

图5.1 系统登录界面 Fig.5.1 System Login Screen 图5.1为该系统的登录界面，用户通过输入账号、密码方可登录成功，密码和账号为授权方授予，除此之外无权限修改，并且账号、密码实行二级授权，低等级授权能够使用大部分系统功能，高等级授权能够使用包括数据修改等全部功能。输入账号、密码后，点击“登录”按钮，系统将进入主界面，如图5.2。

图5.2 系统主界面 Fig.5.2 System Main Screen 图5.2为系统主界面，主界面大致分为三个区：数据操作区、图形显示区、数据显示区。

在系统的数据录入方面，其方式有两种：一是通过仪器生成的数据文件，比如excel格式、dat格式等；另一种是手动录入数据，这种方式适用于现场人为记录数据，现场计算的状况，其界面如下图5.3。

图5.3 键入数据界面 Fig.5.3 Type Data Screen 5.2 数据处理实现

数据处理模块是“地铁施工沉降监测与预报系统”的重要组成部分，为此，在系统中创建“数据管理”模块（如图5.4），实现粗差剔除、平差计算、收敛测量计算等常用、实用的功能。

图5.4 数据管理选项卡 Fig.5.4 Data Management Tab 这里以粗差剔除为例，做简要说明。粗差探测是数据处理很重要的一个步骤，较大的粗差能够影响数据以及之后的平差精度，并且能够在数据预测降低预测精度，因此必须将粗差探测，并选择剔除掉。在上文中，我们提到粗差剔除的四种方法，沉降监测数据多集中在30期到100期数据，因此，本文选择格罗布斯准则，并且能够起到较好的效果。选定监测点，单击“粗差剔除”，如有粗差，数据底色将为红色，如果超出安全施工的每日警戒值，底色见为黄色，见图5.5所示。

图5.5 粗差剔除界面

Fig.5.5 Gross Error Elimination Screen 5.3 图形绘制实现

在“数据操作区”下方的选项卡中，除了“基本信息”还有“数值分析”，里面可以选择多种绘制多种曲线示意图，曲线类型大致分为3种：累计沉降曲线、沉降示意曲线以及监测点点位图，要说明的是收敛监测也属于单一变量的，其预测方式及方法与沉降监测一致。下图5.6为期沉降量示意图，图5.7为累计沉降量示意图。

图5.6 期沉降量示意图

图5.7 监测点沉降示意图

Fig.5.6 Period Settlement Diagram

Fig.5.7 Monitoring Points Sedimentation

Diagram 6 小结

本文实现“地铁施工沉降监测与预报”系统的所有功能，并为每一个模块设计了相应的界面，实现了各模块间、开发语言间的数据传递；通过计算机语言的编写，实现了数据计算、粗差探测计等功能，尤其是在数据预测方面，将前文实验分析的结果实现在系统之中，使研究实现了实际应用的价值。

参考文献

[1] 胡荣明.城市地铁施工测量安全及安全监测预警信息系统研究--以西安地铁1、2号线为例[D].陕西师范大学，2011.[2] 易志强.隧道施工监控量测数据挖掘及其变形预测[D].长沙理工大学，2011.[3] 熊艳艳，吴先球.粗大误差四种判别准则的比较和应用[J].大学物理实验，2010,23（1）：66-68.[4] 林勋.时间序列分析在建筑物变形监测中的应用[D].吉林大学，2005.[5] 王燕.应用时间序列分析[M].北京：中国人民大学出版社，2008.[6] 葛哲学，沙威.小波分析理论与Matlab-R2007实现[M].北京：电子工业出版社，2007.[7] 董长虹，高志，余啸海.Matlab小波分析工具箱原理与应用[M].北京：国防工业出版社，2004.[8] 张秀梅.基于小波消噪的时序分析法在变形检测数据处理中的应用[D].东南大学，2009.[9] 王旭，刘文生等.一种改进小波阈值去噪方法的研究[J].测绘科学，2011,36（5）：179-180.[10] 王宜军.变形监测数据处理与预报分析系统设计与实现[D].西南交通大学，2011.[11] 张倩，占君等.详解MATLAB图像函数及其应用[M].北京：电子工业出版社，2011.作者简介：李光（1957-），男，高级工程师，长期从事城市测量，变形监测工作。电子邮箱：18944230@qq.com

2.北京地铁沉降监测方法及数据处理 篇二

关键词：沉降监测,沉降点,观测方法

0 引言

沉降监测就是采用合理的仪器和方法测量建筑物在垂直方向上位移的变化量。为了防止建筑物在建设施工和使用过程中,因基础的不均匀沉降量过大或沉降速率过快而导致建筑物主体结构的破坏,影响建筑物的安全和正常使用寿命,应采用沉降观测方法对建筑物在施工过程中的沉降量及沉降速率进行监测,以便能够及时发现问题并采取相应措施,减小损失保证安全。

而在沉降监测过程中,由于建筑物自身结构特点和周边环境条件的影响,有时会出现沉降观测点无法用正常的方法进行观测或是沉降钉遭到破坏等情况,妨碍了沉降数据的采集,对判断建筑物沉降的稳定性造成影响。本文就此问题进行了探讨,例举了几种特殊情况下进行沉降监测的具体解决方法。

1 沉降监测点位高于观测视线

1)在建筑物施工前期,由于基坑开挖等原因,造成建筑物四周地势相对较低,在架设仪器时,水平视线无法达到沉降钉所在的高度,此时可采用将水准尺立于沉降钉之下的方法来解决,如图1所示。

此时,H钉=HB+L尺+L钉=HA+(a-b)+L尺+L钉。

采用此种方法时,必须保证水准尺的尺顶无粘连物,每次观测时最好使用同一把水准尺,以保证尺的长度(L尺)相等,同时,对沉降钉的制作工艺也要求较高,必须保证沉降钉外露圆球部分的直径(L钉)相一致。

2)当建筑物四周的基坑挖的很深,比如有地下室,采用上述方式也不能观测到沉降钉时,可以采用布设临时观测点的方式,即在建筑物基础打好后,在基础上布设临时观测点进行观测,当楼层增高时,在临时点同一垂线上再布设永久监测点,在基坑填埋的前后分别对这两个点进行观测,将埋设永久点之前的沉降量移植到新点上,这样就能保证观测成果不会出现断链的情况,保持了沉降观测的连续性。

2 监测点上方有障碍物

在建筑物施工前期,能够在沉降点上方立尺进行正常观测,但是在施工后期由于装修或增加建筑辅助设施(如空调架、装饰性裙边等),使得水准尺无法立直(如图2所示),此时必须采取非正常方法加以处理。

如图2所示,在A,B两点分别安置水准尺,当因沉降钉上方有障碍物时,可将标尺紧靠障碍物边缘。首先,尽量架低水准仪,分别观测尺1、尺2读数为a,c,然后将水准仪尽量架高,置平后,再分别读取两尺读数为b,e。由图2的几何关系可得B,A两点高差:

推导有:

因此,把式(2)代入式(1)可得两点高差:

由此得出:

3 建筑物外部装修间隙过大

一些建筑在外部装修时,采用了干挂石材等工艺,使得固定沉降钉的框架柱表面与石材外表面的间隙过大,有些甚至超过0.5 m。

若采用普通的镶入式沉降钉,钉子长度必须设计的很长,以保证沉降钉能露出石材外表面0.2 cm左右才能立尺观测;而且,沉降钉在施工时很容易遭到破坏而产生弯曲变形;在挂靠石材时,对钉子处理不当,也容易产生磕碰而影响观测数据的准确性,对挂靠石材的工艺也要求比较严格。此时,最好采用螺栓式沉降钉,如图3所示。

在设计沉降钉时,应先参阅设计图纸,计算出沉降钉的长度,保证能露出石材外表面且能立尺观测;在每次沉降观测结束后,将螺栓式沉降钉拧出,并拧进螺栓保护盖,这样就能避免因施工而造成的沉降钉破坏;挂靠石材时,只需量测出墙体(框架柱)内螺母的位置,按照这个位置在石材上钻出比螺栓式沉降钉直径稍大的孔位即可,这样就不会给安装石材造成很大影响,也避免了安装石材时对沉降钉的磕碰,再次观测时,只需通过石材上预留的空位,将沉降钉拧入螺母内即可(挂靠石材前必须将螺栓保护盖摘除)。

4 沉降钉遭到破坏

建筑施工过程中,由于受到外力的影响,如施工材料坠落(砖头、钢筋、脚手架等)、建筑工人无意的破坏、装修材料的磕碰等,不可避免的会对沉降钉造成破坏,使得沉降钉发生变形弯曲、与框架柱的连接发生松动或是丢失等情况,从而造成观测数据的突变或是不连续,对沉降监测产生极大的影响。

当发现上述情况时,应及时采取补救措施,方法如下:

1)对被破坏点进行修复,使得其恢复到正常位,保证后续观测能正常立尺,也不影响建筑物外部装修贴砖等。2)对被破坏点和其相邻的未破坏点独立进行两次观测,测得这两个点的高差,并取其平均值,以未破坏点为基点计算出被破坏点的高程作为修复后的高程值。3)计算破坏点修复后的高程与最近一次(被破坏之前)高程的差值Δh,Δh被认为是由于点位在被破坏和修复过程中引起的变化量。4)算出被破坏点周围其他各观测点本次观测的平均沉降量,作为被破坏点本次的沉降量,对其高程进行改正。5)被破坏点本次改正后的高程作为下次观测的计算数据。6)以后每次计算该点高程时均应做修正加上Δh。

这种方法在一定程度上修正了观测点因外力影响而遭到破坏时其沉降量的变化值,保持了该点沉降监测数据的连续性,但是此种方法计算出的沉降量只是近似值,不能代表实际的变化量。

5 结语

在建筑物沉降观测过程中,以上各类情况的发生非常普遍,除了在观测前期对沉降点的合理布设和观测过程中对沉降点的必要保护之外,采用非常规方法对上述情况下沉降数据的采集显得尤为重要,这不仅使得观测工作能顺利进行,保证了观测数据的连续性,也为更准确的分析建筑物的稳定性打下了坚实的基础。

参考文献

[1]JGJ 8-2007,建筑变形测量规范[S].

[2]黄张裕,袁峥.特殊情况下的建筑物沉降观测方法探讨[J].勘察科学技术,2007(2):31-33.

3.北京地铁沉降监测方法及数据处理 篇三

近年来随着城市建设的发展, 地铁已成为城市公共交通重要的组成部分。在工程地质条件、人类经济活动和地面沉降等诸多因素作用下, 地铁隧道容易产生沉降形变, 为及时了解地铁隧道沉降形变特征, 分析轨道交通形变及损坏成因, 并为轨道交通安全运营、预警及结构分析提供数据支持, 有必要对地铁隧道组织定期沉降监测。

电子水准仪是进行水准测量数据采集与处理的新一代水准仪, 是传统光学水准仪与现代电子技术、微型传感器的完美结晶, 成为继全站仪、GPS后数字化测量技术的又一里程碑[1]。

2 电子水准仪的组成、工作原理和特点

2.1 电子水准仪的组成、工作原理

电子水准仪测量系统主要是由编码标尺、光学望远镜、补偿器、CCD传感器以及微处理控制器和相关的图象处理软件等组成。工作基本原理是标尺上的条码图案经过光反射, 一部分光束直接成像在望远镜分划板上, 供目视观测, 另一部分光束通过分光镜被转射到线阵CCD传感器的像平面上, 经光电转换、整形后再经过模数转换, 输出数字信号再送到微处理器进行处理和存储, 并将其与仪器内存的标准码 (参考信号) 按一定方式进行比较, 从而获得高精度读数[2]。

2.2 电子水准仪的特点

它与传统仪器相比具有以下特点[2]:1) 读数客观。不存在误读、误记问题, 没有人为读数误差。2) 精度高。 视线高和视距读数都是采用大量条码分划图象经处理后取平均得出来的, 因此削弱了标尺分划误差的影响。3) 速度快。由于省去了报数、听记、现场计算的时间, 以及人为出错的重测数量, 测量时间与传统仪器相比可以节省1/3左右。4) 效率高。只需调焦和按键就可以自动读数, 减轻了劳动强度。视距还能自动记录、检核、处理, 并能输入电子计算机进行后处理, 可实现内外业的一体化。

3 工程应用

DiNi 12电子水准仪在某地铁隧道长期沉降监测中的应用。

3.1 工程概况

该地铁隧道横跨多个区县, 全线单程25 km, 共设19个地铁车站, 全部为地下车站, 平均5 m一个监测点, 上、下行线共约10 000个监测点, 由于地铁白天需要正常运营, 监测时间只有每天的凌晨0:00～3:00, 相对较短。

3.2 监测方案设计

3.2.1 技术依据

为了统一本项目工程测量的技术要求, 及时提供准确、规范的测绘资料, 保证测绘成果的质量, 本次测量依据的技术规范和标准如下[3,4]:1) GB/T 12897-2006 国家一、二等水准测量规范。2) GB 50308-2008 城市轻轨交通工程测量规范。

3.2.2 水准网的布设

由于监测的对象为带状线路, 因此高程控制网以精密水准附合路线形式沿隧道走向布设;分别选定离地铁隧道最近的三组基岩标 (打在基岩上的深标) 为高程控制的起算点, 在各地铁车站附近埋设地面水准点, 形成一条地面水准符合路线;为方便地面、地下水准联测, 在各地铁站台分别埋设地铁站台工作点, 通过在地铁车站出入口附近的水准点将地面高程传递给地铁站台工作点;在地铁隧道内按地铁上、下行线分别布设一条二等水准线路, 通过各地铁站台工作点形成附合二等水准路线。地上水准测量控制线路、地面地下联测和隧道水准测量线路共同形成水准测量闭合环加以平差计算, 求得各地面水准点和地铁站台工作点的高程值, 从而得到轨道上各监测点的本次高程值。

3.3 工作实施

水准测量使用美国天宝公司生产的DiNi 12电子水准仪, DiNi 12电子水准仪的测量误差为0.3 mm/km。本次水准测量采用仪器路线测量中的“后前前后”的测量模式, 隧道测量按照二等水准测量规范进行全程观测, 仪器直接架设于铁轨道床上, 用射灯照明, 监测点采用插入中间点的方法进行观测。沉降测量期间, 观测线路固定、人员固定、仪器固定。本次沉降观测共历时一个月, 每晚一组人大约观测300个监测点。

3.4 数据处理

DiNi 12电子水准仪采用记忆模块进行自动记录, 每次观测后, 通过PCMCIA卡将数据导入计算机进行数据处理, 实现了沉降观测过程的高度自动化。根据仪器记忆模块记录的数据格式可编写相应的数据处理程序, 得到各测段的高差和各监测点与起算点的高差, 然后进行全网平差, 求得各地面水准点和各地铁车站站台工作点的高程值。再按测站平差计算地铁沉降监测点的高程值。计算公式如下:

其中, W为测段闭合差或附合差;h为测站高差;k为待求点的测站数;n为测段总测站数;HB, HA分别为地铁站台工作点B点和A点的平差后高程值;HE (A) 为由A点起算的待求点E的高程。得到各监测点的本次高程之后, 可以计算各监测点的本次沉降量和累计沉降量。根据本次沉降量和累计沉降量可以绘制本次和累计沉降曲线图。

3.5 精度分析

3.5.1 偶然中误差MΔ

水准测量作业结束后, 每条水准路线以测段往返测高差不符值计算每千米水准测量高差中数的偶然中误差:

MΔ=±√ ([ΔΔ/R]/4n) (3)

其中, Δ为测段往返测高差不符值, mm;R为测段长度, km;n为测段数。本次水准测量共观测了180个测段, 各测段的往返测高差不符值均满足表1的要求, 按式 (3) 计算全网所有测段往返测高差中数每千米偶然中误差MΔ=±0.55 mm, 小于《国家一、二等水准测量规范》规定的±1.00 mm, 满足二等水准测量的要求。

3.5.2 全中误差Mw

水准测量作业结束后, 按环线闭合差W计算每千米水准测量的全中误差Mw:

Mw=±√ ([WW/F]/N) (4)

其中, W为水准环闭合差, mm;F为水准环线周长, km;N为水准环数。

本次水准线路共形成19个水准闭合环, 环闭合差均满足表1的要求, 按式 (4) 计算每千米水准测量全中误差Mw=±0.72 mm, 小于《国家一、二等水准测量规范》规定的±2.00 mm, 满足二等水准测量的要求。

4 结语

为了掌握地铁隧道的沉降规律, 地铁隧道应进行全面、系统和长期的沉降监测, 如发现数据异常, 及时分析原因, 并采取工程补救措施, 这对于确保地铁隧道的安全运营具有非常重要的意义。电子水准仪具有读数客观、精度高、速度快、效率高的优势, 对监测时间短且监测点数量大、观测条件比较差的地铁隧道长期沉降监测而言, 既提高了观测精度、缩短了观测时间, 又节约了人力和物力, 具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]高淑清, 高振家, 李成辉.电子水准仪在水准点引测上的应用[J].黑龙江水利科技, 2009 (6) :20-22.

[2]岁有中, 郝永青, 张新霞.数字水准仪的原理及应用[J].测绘与空间地理信息, 2008 (4) :72-74.

[3]GB/T12897-2006, 国家一、二等水准测量规范[S].

4.北京地铁沉降监测方法及数据处理 篇四

1 建筑物沉降观测方法

1.1 观测点位置选择

对建筑物的沉降程度进行观测, 需要设置适当的观测点, 观测点的位置, 应符合设计方案, 结合建筑物的外形、结构及当地实际条件做综合考虑, 既方便进行观测, 又得明确反映沉降的规律和特点。在观测区, 需设有足够的水准点, 按照相关标准, 尽量在3个以上, 且能够永久使用, 因此, 在埋设时, 需做坚固处理, 和被测对象之间的距离控制在30~50m。另外, 水准点需提前埋设完成, 且帽头以不锈钢或铜质为佳。为检测其稳定性, 每次观测都要详细记录水准点的差值, 还可以和一些高等级的水准点联测。

1.2 观测仪器选择

建筑物的沉降度关系着建筑的质量和人们的安全问题, 在观测时, 必须保证其精确度, 按照规定标准, 观测误差最多不得超过实际值的10%。精密水准仪是观测常用的仪器, 铟合金水准尺测量精度高, 且受外界因素影响较小, 是最佳选择, 若条件不允许, 采用的是一般塔尺, 则尽量使用第一段标尺。同时, 观测人员应熟悉掌握专业知识, 深化理论理解, 严格按照相关规程使用仪器。工程不同, 特点各异, 观测方法也不尽相同, 应学习多种观测方法, 具体要求具体选择。此外, 观测过程中难免出现意外, 必须加强对所出现问题的分析能力, 掌握一定的实践解决方法, 能够有效处理障碍。

1.3 观测周期

观测工作应贯穿于整个建筑过程中, 包括施工前、施工时和竣工后。为保证建筑物的安全, 必须严格限制观测时间, 尤其是第一次观测, 第一次观测多在观测点设置稳定后展开。两次观测相隔的时间就是观测周期, 观测周期并不是固定值, 需做实际考虑。每次观测的值是和以后进行比较的基础, 必须精确, 通常需要连测两次, 两次之差应控制在1mm以内。施工过程中, 观测次数一般要在4次以上, 如有停工, 必须及时观测, 开工时再测一次, 禁止出现漏测、补测现象。竣工后的观测同样很是重要, 但观测频率可以有所降低, 一般而言, 常是第一年4次, 次年2次, 三年以后每年只需观测一次, 一直到下沉稳定。理论上讲, 进入稳定期, 沉降速度会小于0.01~0.04mm/d, 若突然出现大量沉降现象, 产生裂缝时, 应进行连续观测, 同时加大对裂缝的重视。

1.4“五定原则”

在观测时, 需遵循一定的原则, 以保证建筑物的质量安全。通常会遵循“五定原则”, (1) 沉降观测点的位置要稳定; (2) 观测人员要固定, 不得随意更换; (3) 仪器要固定, 选择精度高的仪器; (4) 观测过程中, 环境条件应基本保值一致; (5) 具有固定的观测路线和观测方法。上述原则有利于减少观测中的不确定性, 促成观测结果的统一趋势, 使得每次结果和上次观测具有可比性, 测量的沉降量能够真实反映建筑物的沉降情况。

1.5 结果整理

在观测结束后, 对测得的沉降差和沉降量以及沉降速度等进行整理, 变化量一旦出现异常, 应及时联系委托方, 为其提供相关数据, 以做好防患工作, 并增加观测次数, 采取有效手段按所设置的周期准时观测。若无异常, 对每周期的测值进行平差计算, 获得每一个观测点的本期高程值, 从而确定相邻两周期的沉降量。

1.6 变形分析

将上述经平差计算得到的沉降量进行统计, 并加以分析。首先, 绘制曲线图, 横坐标表示时间, 纵坐标上部分表示所承受荷载, 下部分表示每周期观测到的沉降量, 将统计好的数据一一对应地表现在坐标系中, 得到时间-荷载-沉降量曲线图。根据曲线图可对建筑物的沉降趋势做出大概预测, 同时还能够计算出因地基不均匀沉降引起的建筑物地基变形值。从分析结果中, 可以总结出其特点和规律, 以后对相似状况的建筑工程能够提供完善的数据依据和经验。

2 沉降感测中出现的问题及处理方法

受诸多因素影响, 在观测过程中, 势必会碰到许多问题, 需准确分析其原因, 并采取相关措施加以解决。常出现的问题如下:

2.1 仪器i角误差

按照相关规范标准, 精确水准仪应将其i角控制在15〞以内, 但由于检校质量稍有瑕疵, 再加上长期使用, 以致于水准仪的i角会超过规范标准, 给观测带来不利影响。为将损失减到最低, 在观测时, 应对测站前后的视距差进行严格控制, 测得实际距离, 并在安放仪器的位置做好明显的标识, 以后每次观测都用同一个仪器, 且固定在一个位置, 选择相同的观测路线和观测方法开展观测工作, 对速度、质量都能起到很好的保障。

2.2 选择观测时段

观测仪器不同, 受外界影响也不同, 在观测过程中, 如果观测的时间不对, 很有可能会被不利因素干扰, 损害最终结果。水准仪对光线要求较高, 准尺背景必须恰到好处, 不能太暗也不能太亮。对于光线充足的, 可以在白天测量;若光线不充足, 需在晚上开灯之后测量。

2.3 突发事故

在沉降周期稳定进行时, 可能会突然出现异常, 沉降量变大。造成此类事故的原因有很多, 如基准点不小心被碰到, 遇到此种情况, 应及时对基准点进行联测, 在所测的基础上对沉降数据进行修正;沉降观测点被触动也容易引起突发异常, 此时可在附近选择一结构荷重及地质条件都相似的另一沉降观测点的同期沉降量作为该点的沉降量, 并重新设置观测点;此外, 地质不稳或荷载过大, 再加上施工方法和施工工艺的限制, 点位容易出现下沉或回升的现象, 如果情况较为危急, 应及时采取有效措施进行加固。

此外, 所建立的沉降曲线受误差影响, 可能波动不明先, 对此需提升测量精确度。如果精确度符合规范, 可以不对处理曲线做处理。

3 结束语

现代建筑行业取得了很大进步, 施工技术和工艺都有了新的发展, 施工也越来越复杂, 对地面施加的压力也越来越大, 常会出现建筑沉降现象。为及时做好准备, 需做好沉降观察工作, 沉降观察有多种方法, 本文对较为常用的水准测量及其中可能出现的问题进行了分析。随着技术的发展, 今后的测量方法将会朝着自动化、数字化、智能化方向发展。

参考文献

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