大型人防工程變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與分析

摘 要：介紹變形監(jiān)測的意義和重要性，分析了影響人防工程安全穩(wěn)定的因素。給出了人防工程變形監(jiān)測方案設計的注意事項，重點對沉降監(jiān)測中的成果整理、變形分析和預測預報方法進行了介紹。以某工程人防工程為例，通過對該工程實施沉降監(jiān)測，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行處理和分析，根據(jù)實際變形量和預測變形量的比較，清楚看出實測的累計沉降量與預測預報的沉降量基本相當，說明可以采用預測方法對沉降趨勢進行預測，為工程施工、運營管理和領導決策提供了第一手資料。

【關鍵詞】人防工程，沉降監(jiān)測，數(shù)據(jù)分析

中圖分類號： P258 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

人防工程在建設和運營期間由于各種因素會產生沉降等方面的變形，其安全直接影響建筑物的安全與穩(wěn)定。本文是以人防工程的地表沉降為主線，對地表沉降進行監(jiān)測并進行數(shù)據(jù)分析來研究其穩(wěn)定性。

一、沉降監(jiān)測的概念

人防工程施工初期基坑開挖和建筑物主體工程施工，因荷載變化會引起建筑物自身的沉降。為保證工程施工建設正常實施，須監(jiān)控其沉降過程，得出基礎深陷或回彈的變形量，這種變形監(jiān)測即沉降觀測。

二、沉降監(jiān)測研究現(xiàn)狀

1980年前，變形監(jiān)測主要是采用常規(guī)測量儀器進行，而后， 近景攝影測量得到了廣泛應用，近幾年，數(shù)字攝影測量技術也在建筑物及滑坡等變形監(jiān)測中得到了成功的應用，目前最新技術是變形監(jiān)測機器人的應用。

三、人防工程沉降監(jiān)測方案

1、影響人防工程穩(wěn)定的因素

影響人防工程穩(wěn)定內在因素有組成建筑物基礎的巖體、地質構造、巖體結構等，其影響是長期而緩慢的；外部因素包括自身的載重、施工的質量、施工和營運期間工作不合理，以及周圍環(huán)境影響產生額外的變形，它們直接影響人防工程的穩(wěn)定。

2、沉降監(jiān)測方案設計

為保證監(jiān)測成果符合技術標準和有關部門的要求，沉降監(jiān)測實施前，必須進行技術設計。

（1） 基準點、工作基點及沉降監(jiān)測點的布設

根據(jù)人防工程地質條件和人防工程布置情況，選擇一些基準點，作為位移變形監(jiān)測的參照基準；工作基點是監(jiān)測變形體的起算點，布置在變形體的周邊，并方便與基準點進行聯(lián)測；觀測點布設在能明顯反映變形地方。

（2） 沉降變形監(jiān)測的精度及周期

沉降觀測的測量精度等級采用II級水準測量，周期根據(jù)工程進度和變形速率擬定。

（3） 測量儀器和方法的選擇

通常采用精密水準儀，按照《工程測量規(guī)范》（GB50026-2007）二等水準測量的技術要求施測。

③觀測的時間和氣象條件

應在標尺分劃線成像清晰而穩(wěn)定時進行。

④監(jiān)測數(shù)據(jù)采集作業(yè)技術要求

技術要求見《國家一、二等水準測量規(guī)范》

3、成果整理及變形分析

外業(yè)觀測工作完成后，應檢查觀測成果，確保可靠性，對水準路線計算高差閉合差、高差全中誤差和高差偶然中誤差，若不滿足規(guī)范要求，應查明原因，并及時進行重測。水準網的計算按最小二乘原理，采用間接平差進行網平差計算，并進行精度評定。

計算結果出來后，應結合內、外在因素進行初步的變形分析。比較相鄰兩觀測周期、相同觀測點有無顯著變化，并繪制變形過程線，及時提供變形分析報告等。

4、預測預報

建筑物沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的方法有GM（1，1）模型、曲線擬合模型、指數(shù)平滑模型、自回歸法等，需要根據(jù)工程情況選擇。GM（1，1）模型法是最常用、最簡單的一種灰色模型。

四、人防工程變形監(jiān)測實例分析

1、工程概況

某工程位于長江大橋西南端，根據(jù)工程建設需要，在工程竣工后對其人防工程進行變形監(jiān)測與分析，以4號5號樓為例。

2、沉降監(jiān)測及分析

（1） 監(jiān)測點布設

對某人防工程地表沉降測點埋設后進行了首次觀測，并以此次觀測點位高程做基準。點位埋設分布示意圖如圖1.1所示。 （2） 沉降監(jiān)測初步分析 1.1地下室地表沉降監(jiān)測點分布示意圖

表1.1為每次觀測相對于首次觀測點位的沉降量。由此沉降量，結合觀測時間間隔，可計算出各點位的沉降速率，見表1.2、表1.3。

表1.1 人防工程地表沉降監(jiān)測點沉降情況 單位：mm

測量時間

R-1

R-2

R-3

R-4

R-5

R-6

R-7

R-8

R-9

R-10

R-11

R-12

R-13

R-14

2013-5-13

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2013-5-21

-0.4

-1.6

-2.8

-1.2

-2.5

-1.4

-1.7

-0.8

-1.4

-1.9

-1.8

-2.4

-0.9

-2.4

2013-5-28

-2.9

-3.5

-4.0

-1.9

——

-1.1

-1.9

-2.9

-2.7

-0.8

-2.2

-3.1

-4.1

-4.6

2013-6-3

-4.9

-6.5

-5.8

-5.8

——

-3.7

-4.3

-6.4

——

-2.8

-4.0

-5.5

-6.1

-6.5

2013-6-11

-3.3

-3.7

-5.0

-4.8

——

-1.9

-2.5

-5.7

——

-1.3

-3.3

-3.7

-6.7

-7.1

2013-6-22

-3.5

-5.4

-6.3

-4.8

——

-2.9

-4.9

-5.9

-2.8

-3.1

-4.4

-3.9

-6.7

-6.1

2013-7-3

-4.2

-4.1

-5.0

-5.8

——

-1.7

-3.5

-5.2

——

-2.1

-4.8

-4.2

-7.9

-9.6

2013-7-15

-4.4

-4.2

-5.4

-4.4

——

-3.3

-4.2

——

——

-2.4

-4.3

——

-8.3

-9.1

2013-7-25

1.6

3.6

3.6

2.8

——

-1.3

-3.1

——

——

-1

-0.8

——

-7.4

-4.8

2013-8-4

-2.2

-2.1

-3.2

-5

-3.1

1.4

-0.7

——

——

2.7

-8.2

——

——

——

2013-8-14

-8.5

-9.2

-8.3

-6.8

-3.8

-6.6

-7.7

-5.8

-3.9

-4.5

-8.6

-4.8

-24.7

-19.9

2013-8-23

——

-6.9

-4.5

-10.9

-3.4

-0.9

-3.7

——

-1.8

-0.1

-3.0

——

——

-18.6

2013-8-28

-5.2

-4.7

-6.4

-6.4

-3.0

-2.3

-5.9

-4.9

-2.4

-1.3

-4.4

-5.2

-20.3

-16.1

2013-9-3

-5.5

-5.3

-6.8

-7.2

-3.6

-3.5

-4.8

-6.2

-3.8

-1.8

-5.7

-5.9

-22.5

-17.8

2013-9-9

-6.9

-5.8

-7.9

-7.8

-4.4

-4.1

-5.7

-7.5

-3.5

-2.4

-6.6

-6.8

-23.6

-19.4

2013-9-15

-9.3

-10.3

-9.2

-8.9

-5.7

-8.7

-7.1

-6.9

-4.0

-2.3

-8.0

-7.5

-25.2

-20.6

注：沉降量為相對于首次觀測（2013.5.13）累計沉降量（正號為升，負號為降）

表1.2 人防工程地表沉降監(jiān)測點沉降 表1.3 人防工程地表沉降監(jiān)測點沉降

速率情況（2013.9.15相對于2013.5.13） 速率情況（2013.9.15相對于2013.8.14）

樓號

點名

累計沉降量（mm）

本次與首次觀測時間間隔（d）

沉降速率（mm/d）

樓號

點名

累計沉降量（mm）

本次

與2011.8.14間隔（d）

沉降速率（mm/d）

人防工程地表沉降測點

R-1

-9.3

125

-0.074

人防工程地表沉降測點

R-1

-0.8

31

-0.026

R-2

-10.3

125

-0.082

R-2

-1.1

31

-0.035

R-3

-9.2

125

-0.074

R-3

-0.9

31

-0.029

R-4

-8.9

125

-0.071

R-4

-2.1

31

-0.068

R-5

-5.7

125

-0.046

R-5

-1.9

31

-0.061

R-6

-8.7

125

-0.070

R-6

-2.1

31

-0.068

R-7

-7.1

125

-0.057

R-7

0.6

31

0.019

R-8

-6.9

125

-0.055

R-8

-1.1

31

-0.035

R-9

-4.0

125

-0.032

R-9

-0.1

31

-0.003

R-10

-2.3

125

-0.018

R-10

2.2

31

0.071

R-11

-8.0

125

-0.064

R-11

0.6

31

0.019

R-12

-7.5

125

-0.060

R-12

-2.7

31

-0.087

R-13

-25.2

125

-0.202

R-13

-0.5

31

-0.016

R-14

-20.6

125

-0.165

R-14

-0.7

31

-0.023

由表可以看出： 9月15日相對于首期觀測（5月13日），所有點位都出現(xiàn)下沉，R-13最大下沉了25.2mm，平均沉降速率為-0.076mm/d。9月15日相對于8月14日觀測，間隔31天，點位有升有降，R-10最大上升2.2mm， R-12最大下降2.7mm。平均沉降速率為-0.024mm/d，各沉降點趨于穩(wěn)定。

該工程地處長江邊，故考慮引起人防工程地表不均勻沉降的原因主要是地質結構和建筑物的載荷。而沉降量較大的R-13、R-14兩個監(jiān)測點，所處地基為較松軟土質，加上建筑物自身的荷載，造成其沉降較大，可以采用地基加固的方法對此處進行處理。

從整體監(jiān)測成果來看，該人防工程除少數(shù)點沉降速度超過規(guī)范要求外，其余均滿足規(guī)范0.04mm/d的要求。從最近一個月來看，各沉降點的沉降速度均滿足規(guī)范0.04mm/d的要求，說明該人防工程趨于穩(wěn)定。

五 預測預報

表1.4 9.15地表沉降監(jiān)測點沉降情況預測與實測

樓號

點名

預測沉降量（mm）

實測沉降量（mm）

人防工程地表沉降測點

R-1

-9.97

-9.3

R-2

-9.20

-10.3

R-3

-7.16

-9.2

R-4

-12.29

-8.9

R-5

-4.34

-5.7

R-6

-5.03

-8.7

R-7

-7.19

-7.1

R-8

-7.16

-6.9

R-9

-3.05

-4.0

R-10

-1.95

-2.3

R-11

-6.89

-8.0

R-12

-7.50

-7.5

R-13

-25.44

-25.2

R-14

-23.91

-20.6

根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用2013年5月13日至2013年9月9日共15期沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，采用GM（1，1）模型預測法，建立預報模型，對2013年9月15日沉降量進行了預報，預報和實測沉降量見表1.4，將預測結果與實際沉降觀測結果進行了比較，見圖1.2。

圖1.2預報結果與實際沉降觀測結果比較

從表1.4和圖1.2可以清楚看出實測的累計沉降量與預報的沉降量基本相當，說明可以采用預報方法對沉降趨勢進行預測，以便為工程施工、運營管理和領導決策提供了第一手資料。

參考文獻

[1] 華錫生，黃騰等編著.精密工程測量技術及應用.2002.

[2] 黃聲享，尹暉，蔣征.變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理[M].武漢：武漢大學出版社.2007.

作者簡介：徐健梅（1982-），女，云南賓川人，講師，工程碩士，主要從事測量專業(yè)課的教學與研究工作