高层建筑物沉降观测方法及误差分析

摘要：本文理论上阐述了沉降监测方法及误差来源解析。然后结合某建筑物沉降监测实例详细说明。

关键词：沉降监测方法；误差分析；

Abstract: This paper theoretically expounds the settlement monitoring method and error source analysis. Then with a building subsidence monitoring example in detail.

Keywords: subsidence monitoring method; error analysis

中图分类号：[TU208.3] 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2013）

沉降监测是通过布设基准点和沉降观测点，采用周期观测来获取建筑物沉降数据，采用沉降分析理论实现沉降监测。保证了建筑物的正常使用寿命和建（构）筑物的安全，并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的数据。

一、作业的技术依据及要求

1、执行国家标准《工程测量规范》GB50026-2007,并参照行业标准《建筑变形测量规程》JGJ/T8-97中的有关要求。

变形观测点的高程中误差±1.0。

2、执行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002。

3、首次观测在基础底板建成后进行,地下室按每增高1层进行一次沉降观测。建筑物升至±0.0后，楼层按每增高3层左右进行一次观测,直至主体竣工（封顶）。以后按设计人员及规范的相关要求，进行观测，直至建筑物稳定。

4、高程系统采用独立(假定)高程系。

二、水准基准点、观测点的布设

1、水准基准点

在建筑区域外的东南及西北侧，各设置3个水准基准点。水准基准点或设置在已有构筑物的基础顶面，或设置在旧有建筑物的墙体下部。点位标志采用特制的金属水准点或固定膨胀螺栓。其号为BM1～BM3，BMB4～BM6。

2、沉降观测点

观测点布设，遵照规范规定:建筑物的拐角,建筑物外墙每隔2-3根柱基或沿外墙15m左右，及建筑物主、裙楼相邻处，后浇带两侧等原则进行。为便于保存,拟将测点设置在地下层内。点位标志采用特制的金属水准点，钻孔固定在墙体内,外露长Φ50的球体做为观测用。点位编号从建筑物西北角开始，按顺时针方向顺序编排；裙楼拟按该点所在建筑物的行、列轴线号组合而成,且测点数较主楼适当减少。

3、观测方法

首次观测前，采用二等水准往返观测对基准点点间高差进行测定，同时将BM1～BM3与BM4～BM6进行联测，保持在同一高程系统内，组成一垂直位移监测网。往下每次沉降观测前,仍按二等水准对其基准点间高差进行检测,至少确认两点未见有变化异常,方可往下进行观测。

测点的沉降观测，以任意一基准点起算，并假定高程值，经部分测点再闭合到起算点，其他测点采用间视，观测采用S1型水准仪（配铟瓦水准尺）按二等水准精度要求往一次双摆站测定，两次观测高差之差应0.6mm(规范要求0.8mm)。每次观测固定观测人员，采用同一仪器，沿同一路线进行。

观测后，现场对水准观测环闭合差进行计算，闭合差要满足规范±0.6 mm(n为测站数)的要求，方可结束观测。

三、误差分析

由于仪器设备及人员作业水平不同，所以我们要找出产生误差的真正原因，在此基础上通过对误差的分析，寻找正确的操作方法。

1、点位布置误差

监测点布设的合理性是保证监测精度的先决条件。监测点的布设应满足以下条件：

（1）为保证监测的精度，监测点需稳定可靠，利于观测和保存的地方。

（2）监测点的材质应该有足够的硬度，以便减少监测点变形带来的误差。

2、仪器误差

1)DS1型自动安平水准仪的仪器误差

水准仪的仪器误差主要是视距轴与水准管轴不平行产生的误差、圆水准器与竖直方向不平行产生的误差、目标成与十字丝平面不重合产生的误差等。因此在观测过程中应保持前后视距大致相等，则此项误差基本可以抵消。

2)平板测微器的仪器误差

平板测微器的仪器误差主要是测微器的行差(度盘半格的名义值与测尾气实际测量值之差)。经过国家法定计量鉴定机构认证的平板测微器在有效使用期内的全程行差极限值为0.1mm，回程差极限值为0.05mm。

3)铟钢尺的仪器误差

铟钢尺的极限误差主要是每米间隔真长误差。经过国家法定计量就安定机构计量认证的水准仪在有效的使用期内的极限误差为±(1.2＋L/300)μm。若前、后视监测点读数大致相等，则此项误差基本可以抵消。

3 观测误差

1)读数误差

读数时，圆水准器气泡处于居中位置，若仪器调平时气泡没有精确居中，则视准轴存在一个微小的倾角，从而引起读数误差。DSZ2型自动安平水准仪内补偿器可自动将视线调至水平(补偿安平精度为)。读数时，十字丝应对准铟钢尺上某一分划线(横丝的一侧刻成楔形的双丝，用它去“夹住”分划线)。

2)铟钢尺倾斜产生的误差

铟钢尺倾斜，会使尺上读数增大或减小从而带来误差。铟钢尺的圆水准器分划值(当气泡偏移1mm时铟钢尺的倾斜角)一般为/mm~/mm。在实际监测中，可采用支架固定方法将尺子固定，气泡偏移可控制在1mm以内，故此类误差极限值为±。

3)水准仪下沉产生的误差

在测站上仪器会随着安置时间的增加而下沉，从而使铟钢尺上的读数偏小。因此在测量时，应将仪器安置在硬化的地面上减少此类误差带来的影响。

4 环境误差

1)大气折光影响

在阳光照射下，地表温度较高，离地面越近空气温度越高，空气上下对流加剧，光线通过时会产生折射，影响对铟钢尺的读数。越靠近地面，影响越大。由于在监测点布设时点位离地面高度一般不小于0.5m，故此类误差在监测过程中可以避免。

2)日光和风力影响

在日光直射下，水准仪各部件受热不均匀，引起不规则的膨胀，影响到仪器各轴系之间的正确关系。在监测时应尽可能避开日光强烈的时间段，必要时应用遮阳伞遮挡仪器，以减少日光照射产生的误差。当风力大至影响水准仪安置稳定及铟钢尺竖直时，应该停止观测。

5结束语

通过分析和对比，在实例中应用了一种比较方便而且简单的方法，相比较而言，它更适合建筑物的沉降监测，所使用的S1型水准仪达到了相应的国家精度标准水平，因此在沉降观测中避免各种误差产生对提高观测精度具有十分重要意义。

参考文献

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[3] 申俊红,郭晓辉.高层建筑物沉降变形监测实践[J].中州大学学报,2006,23(3):116-117.

[4] 张翔友.建筑施工中变形沉降观测的重要性.建筑安全,2007,7(1):33-34.

作者简介：贾洪胜，男，1981年生，长期从事建筑物变形监测工作。