沉降觀測中的誤差分析及精度控制

黃慶強(qiáng)（桂林市測繪研究院，廣西　桂林　541002）

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沉降觀測中的誤差分析及精度控制

黃慶強(qiáng)（桂林市測繪研究院，廣西桂林541002）

近年來，我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，在促進(jìn)國內(nèi)建筑業(yè)不斷發(fā)展與進(jìn)步的同時(shí)，也涌現(xiàn)出一系列待解決的問題。對建筑物進(jìn)行沉降觀測，能夠更好的保障建筑工程的質(zhì)量，促進(jìn)我國建筑行業(yè)健康有序的向前發(fā)展。但由于在沉降觀測過程中，經(jīng)常會(huì)因?yàn)楦鞣N因素引起誤差，因此，需要采取相應(yīng)措施對精度進(jìn)行控制，提高沉降觀測準(zhǔn)確性。本文分析了沉降觀測方式，分析誤差產(chǎn)生的原因與解決對策，以期保證工程建筑質(zhì)量。

沉降觀測；誤差分析；精度控制

前言

在科學(xué)技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的背景下，各種民用建筑與大型的工業(yè)建筑日益增多，這必然會(huì)導(dǎo)致地面本來狀態(tài)發(fā)生改變，從而向附近地基施加一些壓力，使得建筑物出現(xiàn)沉降，造成建筑附近地層與所占地基發(fā)生變形。因此，為了保證工程安全性與使用壽命，需要對建筑物的沉降進(jìn)行觀測，給后續(xù)施工與設(shè)計(jì)提供相關(guān)參數(shù)，確保居民財(cái)產(chǎn)與生命安全。

1　觀測的方法

在沉降觀測過程中，一般通過幾何的水準(zhǔn)測量方式進(jìn)行觀測。在實(shí)際觀測中，應(yīng)用我國二等水準(zhǔn)進(jìn)行測量，能夠滿足建筑物的沉降觀測需要，通常沉降的觀測視距應(yīng)嚴(yán)格控制在20m以內(nèi)。對于一些精度要求比較高的觀測，為保證測量的精度，在實(shí)際的操作過程中，除了滿足以上所說的國家二等水準(zhǔn)測量之外，還應(yīng)該注意以下幾個(gè)方面：

①固定的原則，在操作過程中，需要對觀測路線進(jìn)行固定，同時(shí)固定觀測儀器與觀測人員，從而固定觀測權(quán)；②當(dāng)起算時(shí)基準(zhǔn)點(diǎn)一致前提下，觀測路線閉合，多凍建筑物同時(shí)進(jìn)行觀測的時(shí)候，各單獨(dú)建筑物要進(jìn)行獨(dú)立觀測，同一棟建筑物可以切割成多個(gè)閉合的環(huán)節(jié)進(jìn)行詳細(xì)觀測；③每次進(jìn)行觀測之前，一定要先檢測基準(zhǔn)點(diǎn)。

2　誤差分析

2.1儀器的誤差

2.1.1水準(zhǔn)尺的誤差

因?yàn)樗疁?zhǔn)尺的規(guī)劃不夠準(zhǔn)確，容易受到彎曲、遲長變化的影響，因此需要在嚴(yán)格校驗(yàn)水準(zhǔn)尺以后才可以使用：①尺接頭的誤差影響，這種影響主要控制方式是：在水準(zhǔn)的側(cè)段內(nèi)設(shè)置一根合適的尺子，同時(shí)將側(cè)段站的數(shù)目設(shè)置為偶數(shù)站。②尺零點(diǎn)誤差影響，主要控制方式是：在水準(zhǔn)的側(cè)段內(nèi)交換使用兩根不同的水準(zhǔn)尺。其中，下測站主要使用前視尺，同時(shí)將側(cè)段站的數(shù)目設(shè)置為偶數(shù)。

2.1.2儀器校正以后殘余的誤差

在校正以后，仍然殘留i角校正后殘余的誤差，主要由于儀器受震動(dòng)的影響或者是長時(shí)間使用，導(dǎo)致望遠(yuǎn)鏡水準(zhǔn)管軸和視準(zhǔn)軸極度不平行，從而引起誤差。該誤差控制方式如下：盡可能把儀器設(shè)置于前后視距離相等位置，將誤差影響減弱或者是消除。

2.2觀測的誤差

2.2.1視差的影響

一旦出現(xiàn)誤差，尺將無法和十字絲的平面完全重合，導(dǎo)致讀數(shù)出現(xiàn)誤差；在觀測過程中，觀測者眼睛所在位置不一樣，其讀數(shù)也會(huì)存在差異，從而存在讀數(shù)的誤差。降低視差控制方式如下：在開始讀數(shù)之前，需要認(rèn)真對光，將視差消除。

2.2.2水準(zhǔn)尺的傾斜影響

若水準(zhǔn)尺向著視線左右傾斜，在觀測過程中，容易察覺與糾正望遠(yuǎn)鏡的十字絲。若水準(zhǔn)尺具體傾斜方向和視線的方向同向，則比較不容易察覺。水準(zhǔn)尺的前后傾斜會(huì)導(dǎo)致尺上的讀數(shù)變大，其對讀數(shù)影響，和尺上實(shí)際讀數(shù)大小以及尺傾斜角呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系，具體關(guān)系從表1中可以看出。

表1　尺子讀數(shù)、傾角和觀測讀數(shù)之間關(guān)系

3　外界條件影響

3.1水準(zhǔn)點(diǎn)影響

通常水準(zhǔn)點(diǎn)影響主要包含以下四個(gè)部分：①?zèng)]有處理好水準(zhǔn)點(diǎn)的頂端情況，例如：頂端的擱置面粗糙與不平，致觀察的結(jié)果發(fā)生偏差；②若水準(zhǔn)點(diǎn)的材料鋼度比較小，容易導(dǎo)致材料發(fā)生變形，致使觀測標(biāo)準(zhǔn)存在差異；③若在觀測之前，沒有對水準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行校驗(yàn)，容易加大觀測的誤差；④沒有保護(hù)好基準(zhǔn)點(diǎn)，例如：沒有將基準(zhǔn)點(diǎn)上的雜物徹底清除，導(dǎo)致觀測結(jié)果存在誤差。

水準(zhǔn)點(diǎn)誤差主要控制方式如下：設(shè)置專用水準(zhǔn)點(diǎn)，應(yīng)設(shè)置三個(gè)及以上的水準(zhǔn)點(diǎn)，以便核對與檢查，保證埋設(shè)地點(diǎn)的穩(wěn)定性，防止因?yàn)殡s物、施工器具與車輛受到影響。此外。為方便觀察，不能讓水準(zhǔn)點(diǎn)和被測建筑物相離過遠(yuǎn)，通常距離為50～100m。

3.2觀測點(diǎn)影響

若觀察點(diǎn)數(shù)據(jù)與點(diǎn)位設(shè)置不夠科學(xué)，容易影響到沉降觀測的精度。如果觀測點(diǎn)的點(diǎn)位、數(shù)量設(shè)置不合理，會(huì)影響沉降觀測精度。所以需要根據(jù)建筑物地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、基礎(chǔ)形式與荷載設(shè)置觀測點(diǎn)數(shù)量以及點(diǎn)位，確保所選定位可充分顯示出建筑沉降的情況。通常要沿著房屋周圍設(shè)置觀測點(diǎn)，每個(gè)觀測點(diǎn)之間的距離為15～30m，同時(shí)建筑物沉降縫、伸縮縫以及轉(zhuǎn)角位置都需要設(shè)置觀測點(diǎn)。常用觀測工具是將20mm直徑的鋼筋一端彎成直角，而另外一端則彎成燕尾的形狀，并埋入墻中。

3.3觀測時(shí)間影響

目前對建筑物沉降的觀測時(shí)間點(diǎn)有限制的條件，尤其是第一次觀測，需要根據(jù)時(shí)間與相關(guān)規(guī)范要求實(shí)施。如果無法獲取原始的數(shù)據(jù)、第一次觀測的數(shù)據(jù)存在誤差，就會(huì)導(dǎo)致觀測過程沒有任何意義。此外，各個(gè)施工階段復(fù)測需要安裝地基的地質(zhì)條件、工程性質(zhì)與進(jìn)度等執(zhí)行，堅(jiān)決不能出現(xiàn)補(bǔ)測或者是漏測的情況，確保所得沉降觀測的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，以便相關(guān)人員了解建筑物變形規(guī)律以及沉降情況。如果觀測的周期缺乏規(guī)律性，就會(huì)致使觀測成果無法反映出建筑物沉降曲線細(xì)部的變化。

因此，建筑物沉降的觀察需要遵守觀察周期與要求，通常在地下室或者是基礎(chǔ)完工以后進(jìn)行觀測，一些高層與大型建筑物，需要在基礎(chǔ)底部或者是基礎(chǔ)墊層施工結(jié)束后觀測，每層都需要觀測。若遇到特殊的情況，例如：暫時(shí)停工、周圍地面的荷載突增或者是遇惡劣天氣，在重新開工或者是停工時(shí)都需要進(jìn)行觀測，而在停工期間每隔兩三月就要觀測；如果地面荷載突增、突遇惡劣的天氣，需要在雨季前后進(jìn)行聯(lián)測。

3.4尺墊的下沉

如在將儀器搬運(yùn)至下一站，并且沒有讀取后視的讀數(shù)這段時(shí)間里，一旦在轉(zhuǎn)點(diǎn)出現(xiàn)尺墊下沉的情況，容易導(dǎo)致下一站的后視讀數(shù)變大，所計(jì)算高差也會(huì)相應(yīng)變大，進(jìn)而造成高差的誤差。尺墊下沉的影響控制方式如下：①在一些特殊的情況下，需要將轉(zhuǎn)點(diǎn)設(shè)置土質(zhì)較為松軟的位置，同時(shí)放置好尺墊，然后將其壓實(shí)，避免在觀測的過程中發(fā)生尺墊下沉的情況；一些土質(zhì)比較松軟的位置，進(jìn)踩實(shí)以后，不能立刻觀測，需要過一段時(shí)間再觀測，避免發(fā)生踏實(shí)土質(zhì)發(fā)生松軟反彈的情況。②盡可能在堅(jiān)硬的位置設(shè)置轉(zhuǎn)點(diǎn)。

3.5儀器的下沉

觀測儀器的下沉主要指：因?yàn)橛^測者位置土質(zhì)比較松軟，易引發(fā)儀器下沉的情況，導(dǎo)致視線水平降低，造成前視的讀數(shù)減小，加大所計(jì)算高差，進(jìn)而引發(fā)高差的誤差。因此，需要降低儀器的下沉誤差，具體應(yīng)做到以下三方面：①應(yīng)用變更儀器的高法或者是雙面尺法時(shí)，第一次觀測先要讀取后視的讀數(shù)，然后讀取前視的讀數(shù)，在第二次測量，先要讀取前視的讀數(shù)，再讀取后視的讀數(shù)，也就是后-前以及前-后觀測的程序，這樣能夠減弱或者是消除儀器下沉產(chǎn)生的影響。②盡量在堅(jiān)硬位置設(shè)置觀測儀器，同時(shí)保證腳架的穩(wěn)定性。③提高觀測的速度，將后視讀數(shù)和前視讀數(shù)時(shí)間差消除。

4　結(jié)語

總而言之，在建設(shè)施工整個(gè)過程中，進(jìn)行建筑物沉降的觀測是一項(xiàng)很重要的工作，作業(yè)人員必須嚴(yán)格對待，嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)心的進(jìn)行觀測，記錄好測量的每一個(gè)觀測數(shù)據(jù)，及時(shí)分析繪制出相關(guān)曲線，提供給相關(guān)部門。建筑物沉降觀測為建筑物的施工質(zhì)量提供了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，確保了建筑工程的安全施工以及安全管理，是一項(xiàng)必不可少的工作，在后期發(fā)展過程中，需要不斷地完善與改進(jìn)。

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黃慶強(qiáng)（1971-），男，工程師，本科，主要從事城市工程測量、竣工測量、航空攝影測量、地理信息化建設(shè)等方面的研究。

TU196.2

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2095-2066（2016）12-0228-02

2016-3-15