沉降监测误差来源及消除方法

摘要：本文介绍了沉降监测的意义，对于大型、特大型工业或民用建筑进行沉降监测是必要而重要的。介绍了在沉降监测中误差的来源：观测者、仪器及外界条件，对沉降监测的误差进行分析并介绍了提高监测精度的方法，通过实例分析，表明应用改进的方法进行检测获得的值满足精度，更符合实际情况。

关键词：沉降监测；误差来源；消除方法

中图分类号：[TU196.2]文献标识码：A 文章编号：

随着社会及经济情况的飞速发展，大型、特大型建筑数量越来越大，为了确保这些建筑的安全性及可靠性，有必要进行沉降监测，通过进行误差分析，获得沉降监测数据。由于沉降数据变化一般较小，有必要探讨提高监测精度的方法。通过对实例的分析，运用改进的方法获得的数据更能反映实际情况。沉降监测能对建筑物的安全性提供可靠预报，将会更加引起人们的重视。

1 沉降观测的意义

对于大型、特大型建筑或者工程项目的沉降进行监测是十分有必要的，从建筑物的正常的使用寿命以及安全性出发，能为今后的设计及施工提供沉降参数，方便设计施工人员工作的进行。通过对沉降进行监测。避免因产生沉降过大而发生危险，造成居民生命财产安全及经济方面的损失。

2 沉降监测误差的来源

2.1沉降监测误差来源

对于沉降监测而言，不管运用的监测手段如何高，还是有误差存在，其来源主要包括三个方面：

2.1.1观测者

由于个人感官能力局限性的存在，使沉降监测观测者在仪器安置、对准及数据读取方面都存在误差，加上其心理等其它各种因素的影响，也会导致误差产生。

2.1.2仪器

进行沉降监测需使用水准仪，仪器有一定限定的精度，且在制造、安装及校正等过程中也会导致存在误差，从而影响监测精度。同样的，水准尺也会影响监测成果。

2.1.3外界条件

监测时，大气折射、温度、湿度等都会对监测结果产生一定影响，尤以大气折射情况最为明显，当外界条件发生变化时，其成果也会变化。

2.2沉降监测误差分析

对于测量而言，将误差划分为系统误差、偶然误差和粗差三种类型。系统误差对测量成果产生较大影响，且具有累计性，进行实际沉降监测时必须尽可能消除或限制系统误差；偶然误差在任何测量工作中都是不可修正的，是由多种因素综合作用产生，单个偶然误差呈现随机特性，总体则服从正态分布；粗差又称为错误，其值一般远大于前两种误差，若出现粗差，则之前工作成果作废，需要返工重测。

3 沉降监测精度控制方法

进行沉降监测时，需要按照目标建筑物的特性以及一定的要求标准选择合适的精度等级，一般情况下，当没有作出特别的要求时，一般选择二等水准测量方法进行观测，其精度基本满足沉降监测的要求。使用二等水准测量时，其指标要达到如下条件：往返较差、附和或者环线闭合差值小于或等于1.0；前后视距小于或等于30m且前后视距差小于或等于1.0m；前后视距累积差小于或等于3.0m；在沉降观测点，其高差容差相较于后视点的值应小于或等于1.0mm。对于常规的沉降监测而言，只有转点的观测点位于水准闭合环线上，而沉降测点并不一定在之上，这样不能对所有监测点的粗差进行有效地总体控制，且还难以避免出现粗差；实际观测中，不可能让水准尺完全处于直立的状态，只要发生倾斜，读数便会增大，即影响水准测量的精度；监测时也不能完全消除i角变化产生的影响，最多只能消除对测站高差所产生的影响。

对于上述问题，需要进行改进以提高沉降监测的精度。

在建网时，每个仪器站对多个点进行观测，尽量让两相邻测点能组成一个观测站，即上一站的前尺点成为下站后尺点，使每个测点位于闭合环线。对于水准尺无法竖值的问题，在观测时，尽可能使水准气泡居中，或者运用尺撑达到使尺直立的目的。

对于i角变化对观测精度的影响，其消除方法是在进行每期的观测前都对i角进行一次测量，按照《建筑变形测量规范》中的规定，测量的i角不大于15″，且每天对水准仪的i角进行一次检测。为了消除有i角变化及视距不等对精度的影响，在前后尺的读书中分别加入i角所引起的读书误差的改正。

以某大楼的沉降观测为例，每公里高差的中误差为0.938mm，其值小于1mm，路线闭合差12.1mm，而允许的闭合差为26.8,mm，各测段最大的往返不符值5.10mm，允许值为8.1mm，这些值均在限差范围之内，达到二等水准测量的精度要求。

选择距离首日期为0、89、180、271、436、643日，对运用常规方法C与改进方法A观测的沉降进行对比分析，Ci、Ai（i=1,2，…，5）分别表示常规方法观测点、改进方法观测点，观测中对于两种方法，采用相同的观测人员、仪器、路线及标尺。运用两种方法获得的数据的闭合差较接近，相差不大，但运用改进的方法对各沉降监测点均进行了平差计算，使得沉降观测点上沉降差值大，采用改进后的方法更加适合沉降监测，其值更与实际建筑物的沉降趋势符合。

4 沉降监测数据误差分析及改进方法

由于测量工作自身的特点,测量结果中存在的误差只能尽可能的限制或者减少而不可能避免。从水准测量高程计算公式(H=Ho+∑h)和监测点沉降量计算公式(S = Hi-Hj)可知,沉降监测成果中的误差成线性累计的变化特征。

根据和差函数测量误差传播定律和水准测量中误差知识

沉降监测点i的测量中误差为:Mi2= Mo2+M12+M22+…+Mi-12 (3)

沉降监测点i和监测点j间沉降量测量中误差为:MSij2= Mi2+Mj2(4)

在实际操作过程中,“五定”原则和监测点沉降量计算公式可以有效地消除系统误差、大部分偶然误差和粗差,但是无法消除所有误差,未消除的误差将按照公式(3)和公式(4)影响成果资料的精确度。

由水准测量的性质可知,沉降监测点最大点位中误差在线路的中点处,可以根据仪器设备、人员工时和监测物施工精度要求,由测量精度计算出最大水准测量线路,根据实际情况在监测物周边均匀地布设2~4水准控制点进行附合水准测量,缩短水准测量线路减少测量误差累计。这样可以间接地提高测量精度消除工程安全隐患,且又不造成资金和人员工时的浪费。

5 结束语

随着社会及科技的不断发展进步，各种大且高的工业与民用建筑物不断增多，这些大型建筑的兴建，必然改变地面原有状态，对周围地基施加压力，建筑物产生沉降，从而引起所占地基及建筑周围地层产生变形。现行规范对施工过程中沉降观测精度要求不明确,在具体操作时建(构)筑物沉降观测精度随意性较大,观测精度选择过高并不能有效地提高最终成果的真实性,造成资金和人员工时的浪费;相反,观测精度选择过低则测量成果不能可靠地指导施工,提高了施工风险带来工程安全隐患。在实际沉降监测中,应根据需要选择合适的基准点数量,并采取合理的监测方法和数据处理方法可以有效地提高测量精度,又不会造成资金工时浪费。

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