高层建筑物沉降观测的误差分析

摘要：由于高层建筑物内部基础及其设备的相对位置精度要求较高。避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝，造成巨大的经济损失。因而沉降观测精度要求非常高,为了尽可能的反映其真实的沉降值，对于研究减弱沉降观测误差的方法就犹为重要了。

关键词: 沉降观测；水准仪；铟合金水准尺

Abstract: Due to the the higher accuracy of relative position of the high buildings internal foundation and the equipments, the main structure damages of the building caused by settlement and the cracks influencing the structural use functions will cause huge economic losses. For the high precision of settlement observation, the methods research to reduce the settlement observation error is of importance.

Key words: settlement observation; spirit-level; indium alloy level ruler

中图分类号 :[TU196.2] 文献标识码： A 文章编号：

一引言

随着我国城市化进程的不断深入，高层建筑物成为城市住宅发展的主体，由于高层建筑物采用桩基基础，且其本身载核较大，对高层建筑物内部基础及其设备的相对位置精度要求较高。避免因沉降原因造成建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝，造成巨大的经济损失。

建筑物沉降观测是指建筑物及其地基在建筑物本身的荷载或受外力作用下，测出建筑物或基础上的观测点，因时间推移或因地基发生变化所引起的高程差异，比较不同周期的观测值即得沉降量。一定时间段内所产生的变形量及其数据的分析和处理工作。其目的是监视建筑物在施工过程中和竣工后，投入使用中的安全情况；研究变形的原因和规律，以改进设计理论和施工方法。工作基点与基准点一般都组成网形，用精密水准测量的方法来施测和检验。高程变化值的测定通常采用精密水准方法，也可用液体静力水准仪、气泡倾斜仪、电子水准器等进行测量。 任何形式的测量都存在误差，本文就沉降观测的误差来源及减弱方法作一简单探讨。

测量误差的来源任何测量都存在误差，沉降观测同样存在误差，其产生测量误差的因素是多方面的，概括起来有以下四个因素：

1、仪器误差

仪器误差测量仪器本身及其附件引入的误差。例如仪器的零点漂移、圆水准器轴应不平行于仪器的垂直轴、水准管轴不平行于望远镜的视准轴等引起的误差。测量中使用的仪器和工具不十分完善，致使测量结果产生误差。例如:用普通水准尺进行水准测量时，最小分划为5mm，就难以保证毫米数的完全正确性。经纬仪、水准仪检校不完善产生的残余误差影响，例如：水准仪视准轴部平行于水准管轴，水准尺的分划误差等。这些都会使观测结果含有误差。2、人身误差

测量人员由于分辨力、视力疲劳、不良习惯或缺乏责任心，如读错数字、操作不当等引起的误差。测量人员除完全自动测量外，测量总离不开人的操作。测量人员的工作责任心、技术水平、操作的熟练程度以及测量习惯等因素都可能造成测量误差的产生。3、环境误差

观测过程中，外界条件的不定性，如温度、阳光、风等时刻都在变化，必将对观测结果产生影响,例如:温度变化使水准尺产生伸缩，阳光照射会使仪器各部分受热不均使轴线关系因此改变、风大时会使仪器抖动、不易精平等都会引起误差；较阴的天气会使目标不清楚等。

通常把以上几种因素综合起来称为观测条件，可想而知观测条件好，观测中产生的误差就会小，反之，观测条件差，观测中产生的误差就会大。但是不管观测条件如何，受上述因素的影响，测量中存在误差是不可避免的。应该指出，误差与粗差是不同的，粗差是指观测结果中出现的错误，如测错、读错、记错等，不允许存在，为杜绝粗差，除了加强作业人员的责任心，提高操作技术外，还应采取必要的检校措施。任何测量都存在误差，沉降观测同样存在误差，为了尽可能的减弱误差对观测结果的影响我们简述以下几种减弱沉降观测的方法。

三、减弱误差的方法

为了保证变形观测成果的精度，除按规定时间一次不漏的进行观测外，在观测中应采取相应的措施来减弱误差。（1）五固定①所用仪器、设备要固定；②观测人员要固定；③观测的时间要固定；④观测的路线、镜位、程序和方法要固定。⑤变形观测依据的基准点和工作基点要固定。基准点是变形观测的基本依据，每项工程至少要有3个稳固可靠的基准点，并每半年复测一次，工作基点是观测中直接使用的依据点，要选在距观测点较近但比较稳定的地方。对通视条件较好或观测项目较少的高层建筑，可不设工作基点，而直接依据基准点观测。变形观测点应设在被观测物上最能反映变形特征，且便于观测的位置。（2）仪器选择要合适并且要定期检校

根据沉降观测精度要求高的特点，为能精确地反映出建（构）筑物在不断加荷下的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的1/10―1/20，为此要求沉降观测应使用精密水准仪(S1或S05级)，水准尺也应使用受环境及温差变化影响小的高精度铟合金水准尺。仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时经计量单位予以鉴定。连续使用3--6个月重新对所用仪器、设备进行检校。

（3）周密的研究选择合适的测量方法

采用一些专门的测量方法，如替代法、交换法、对称测量法、减小周期性系统误差的半周期法。

（4）减弱外界环境的影响

观测时应尽量使视线保持一定高度,一般规定视线须高出地面0.2米,可减少大气折光的影响。为了消除和减弱因日照及风力引起的误差,除了选择好的天气测量外，给仪器打伞遮光等都是消除和减弱其影响的好方法。

最后，需要说明，通过一系列的方法减弱和消除了系统误差，但是总会残留部分。这部分误差在具体的测量条件下，通过现有的技术是无法消除，或者是技术过于复杂和经济价格昂贵。因此，残余的系统误差在满足测量要求的同时，可忽略不计，其准则是：如果系统误差或残余系统误差代数和的绝对值不超过测量结果扩展不确定度的最后一位有效数字的一半，就认为系统误差已可忽略不计。

多次测量，测量值和随机误差服从概率统计规律。可用数理统计的方法，处理测量数据，从而减少随机误差对测量结果的影响。在很多情况下，测量中随机误差的分布及测量数据的分布大多接近于服从正态分布。

参考文献：

【1】《建筑工程测量》周文国 科学出版社

【2】《高层建筑基础》董建国、赵锡宏著，同济大学 出版社

【3】《地基基础设计手册》 ，沈杰主编，上海科学技术出版...