沉降觀測在高層建筑物變形監(jiān)測中的應用

王澤鵬

大同煤礦集團陽高熱電有限公司 山西大同 038103

1 沉降觀測的重要性分析

1.1 有利于及時發(fā)現(xiàn)高層建筑地基變形的問題

高層建筑荷載較大，地基要承擔建筑物的全部荷載，按照下墊面性質不同，可以將地基分為土基和巖基，土基一般是由土壤、液體和氣體混合而成，而巖基往表面有一層巖石，而且?guī)r基很容易受到風化的影響。這也導致了我國高層建筑地基性質差異較大，由于高層建筑較為特殊，高層建筑對下墊面的要求也更嚴格，不僅要求地基要有較高的承載能力，還要求地基的沉降量要相對均勻。對高層建筑的地基進行沉降監(jiān)測，以幫助我們更好地掌握高層建筑下墊面的性質，能夠通過監(jiān)測對地基進行正確評價[1]。

1.2 有利于減少建筑物的隱患

高層建筑具有一定的特殊性，高層建筑地基承載力相對復雜，在計算高層建筑地基承載時，我們要充分考慮各方面的因素。在現(xiàn)實生活中經(jīng)常出現(xiàn)地基承載力計算出現(xiàn)失誤的問題，倘若地基承載力的計算結果與地基的實際承載力出現(xiàn)偏差，就容易導致建筑物出現(xiàn)不均勻的沉降問題。一般來說，高層建筑物的荷載較大，一旦高層建筑物的核載量超過地基的承受范圍，會使得高層建筑出現(xiàn)剪切破壞，進而會加大建筑在后期使用過程中的安全隱患。而加強沉降觀測可以有效解決這一問題，通過沉降觀測可以幫助我們對建筑物地基的荷載量進行正確的判斷，從而有利于減少建筑物的安全隱患[2]。

2 沉降觀測的內(nèi)容分析

2.1 建筑物的傾斜觀測

在建筑傾斜觀測過程中，一般要借助經(jīng)緯儀，將經(jīng)緯儀安裝在固定的測站上，并且瞄準某一明顯的觀測點，用分中投點法確定出下面的觀測點。在與原觀測點垂直的另一方向，采用同樣的方法確定出上觀測點。在確定出上觀測點和下觀測點之后，在原固定測站上，用經(jīng)緯儀分別瞄準兩側的觀測點，用盤左和盤右分中投點法得出下觀測點。倘若原來的觀測點與這次觀測點沒有重合，則說明建筑物出現(xiàn)了傾斜。

2.2 建筑物的平移觀測

在建筑物的平移觀測過程中，我們要在建筑物上設置觀測標志，并在垂直于建筑移動方向上建立一條基準線，只要定期測量基準線與觀測標志之間的距離，就可以了解建筑物的位移情況。尤其是在建筑物前期施工過程中，施工單位在現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)要不斷對建筑物進行平移觀測，要及時發(fā)現(xiàn)建筑存在的變形問題。

3 監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與分析

3.1 觀測數(shù)據(jù)處理

每期變形觀測結束后，剔除有粗差的觀測數(shù)據(jù)，檢查作為起算點的基準點穩(wěn)固情況，確保觀測數(shù)據(jù)、起算點準確無誤。采用嚴密的平差計算方法，對獲取的觀測數(shù)據(jù)進行平差處理，再計算各種變形量。利用變形量數(shù)據(jù)，進行變形分析，也可建立變形模型，對引起變形的原因做出分析和解釋，對變形的發(fā)展趨勢進行預估。

3.2 監(jiān)測資料分析

①作圖分析，將觀測數(shù)據(jù)按時間順序繪制成過程線。②統(tǒng)計分析，用統(tǒng)計方法計算各觀測物理量，分析觀測物理量的變化規(guī)律、周期性、相關性和發(fā)展趨勢。③對比分析。將監(jiān)測網(wǎng)的周期觀測數(shù)據(jù)、觀測成果進行匯總，然后用Excel處理，計算監(jiān)測點的高程，將每次觀測數(shù)據(jù)與上次觀測數(shù)據(jù)、首次觀測數(shù)據(jù)對比，以及周期間的疊合分析，得到各監(jiān)測點的垂直沉降值，繪制沉降值曲線圖，以便更好的反映各期下沉情況，對其進行相關分析，確定變形過程和趨勢。

4 沉降觀測在高層建筑變形監(jiān)測中的應用分析

4.1 攝影測量法

攝影測量法包括地面立體攝影測量、單張相片攝影測量，航空攝影測量等在高層建筑物的沉降觀測中，最常用的是地面立體測量方式，地面立體測量方式適用于近距離的高層建筑變形測量，可以幫助我們了解高層建筑的空間位移和水平位移情況。隨著互聯(lián)網(wǎng)時代的到來以及計算機技術的應用，也促進了地面立體攝影測量技術的發(fā)展，地面立體攝影測量技術也在朝著數(shù)字化的方向發(fā)展。航空攝影測量技術一般適用于建筑面積較大，而且建筑地基容易變形的地區(qū)。航空攝影測量技術有很多優(yōu)點，航空攝影測量效率較高，可實現(xiàn)對任意觀測點的測量，而且航空攝影測量技術投入的人力資源較少，工作量少，航空攝影測量技術還能實現(xiàn)數(shù)據(jù)資料自動存儲，具有其他測量方式所不可比擬的優(yōu)勢。

4.2 GPS觀測法

隨著GPS技術的發(fā)展，GPS技術在各生產(chǎn)領域得到了廣泛的應用，GPS技術以衛(wèi)星為依托，可以以實現(xiàn)全球定位導航。在沉降觀測過程中，GPS技術也發(fā)揮了重要作用，利用GPS技術可以對觀測點進行全天候高精度的監(jiān)測。GPS技術具有覆蓋范圍廣、精確度高、操作簡單，成本較低的特點。GPS技術的應用可以有效提高高層建筑沉降監(jiān)測的準確性，GPS技術可以簡化沉降監(jiān)測的計算工作，不需要進行高程系統(tǒng)的轉換。

5 結語

隨著我國城市地區(qū)高樓大廈的增加，如何保證高層建筑的使用安全，成為了值得我們思考的問題，由于高層建筑會對地基造成更大的壓力，很容易出現(xiàn)不均勻沉降問題，嚴重者將導致建筑物出現(xiàn)傾斜或者裂縫，從而會影響到建筑物的使用安全性。因此我們要加強對高層建筑的變形觀測，一旦發(fā)現(xiàn)高層建筑存在沉降變形的風險，要及時采取合理的完善措施。以下對高層建筑物變形觀測的重要性及相關概念進行分析[3]。