建筑物沉降觀測精度及觀測周期探討

董成奎  杜發紅  湯方朝

(云南省有色地質勘測設計院  云南昆明  650051)

引言

    為確保建筑物的安全使用，必須進行長期的沉降觀測以確定其變形狀態。對工程建筑物，沉降觀測具有安全預報、檢驗施工質量等方面的職能，是工程施工和運營管理的安全保證，然而，建筑物的沉降觀測在國內還是一門比較年輕的科學，沉降觀測的技術、觀測方案的選取及觀測系統的設計等還存在著不完善不科學的方面，還有待探索和改進。沉降觀測系統包括觀測精度的確定、觀測周期的選擇等方面的內容，合理制定沉降觀測系統是沉降觀測過程中非常重要的一項工作，它影響到觀測成本及成果的可靠性，因此，必須認真進行設計。

1.沉降量精度的確定

    1.1觀測精度指標確定的依據

    沉降測量應能確切反映建筑物、構筑物及其場地的實際變形程度或變形趨勢，并以此作為確定作業方法和檢驗成果質量的基本要求，由于觀測精度直接影響到觀測成果的可靠性，同時也涉及到觀測方法和儀器設備等，因此，確定合理的精度是很重要的。

    一般而言，沉降變形的程度是根據變形值和變形速度來確定的，也即根據選定的時間段內變形的變化過程來決定的，顯然，有必要使觀測精度無論在規定時間段的變形值本身方面，還是在變形的變化速度方面，都能符合“實際上可靠”的原則。因此，規定測量精度時，首先應根據沉降變形的速度值，這一條件可以寫成：

    △=△（ti）一△(ti-l)≥σε

    式中：△(t)一t時刻的沉降變形值：

    σ確定沉降變形的標準，在測量工作中，一般用中誤差進行統計估算：

    ε一由誤差發布類型和置信水平所決定的系數。

    沉降變形速度可以根據計算資料或者根據動負合的預計來確定。這時，為了確定任一期間變形的大小，必須知道前一段時間變形的數值。因此，根據初步計算的資料或類似方法所求得的最初測量精度，應該在觀測過程中根據所觀測的結果進行修正。

    對于具體工程，沉降觀測精度指標的確定，還膻考慮沉降變形觀測分析的目的以及結構的重要性等相關因素，過高的精度要求必然使測量工作復雜，費用和時間的增加，這在實際中是不可取的。不同類型的工程建筑物，根據其結構、形狀不同，要求的精度也有差異，即使是同一建筑物，不同部位的精度要求也會有所不同，因此．精度指標的確定還應視具體工程而異。

    另外，對于高層建筑物的沉降觀測，如果簡單的以絕對允許沉降量為主要控制指標來確定測量精度，這也是欠妥的。因為建筑物的沉降分均勻沉降和不均勻沉降，前者一般對建筑物不具有破壞性，只有當沉降量過大時，有可能影響建筑物的正常使用；后者則不同。如果超過其允許變形值，則會造成建筑物的破壞，威脅建筑物的安全。因此，為觀測建筑物安全所做的沉降觀測，應該以不均勻沉降的允許。變形值為依據來確定觀測精度指標。

    1.2觀測精度指標的取值

    國際測量學會變形觀測研究小組的報告認為：“觀測精度的要求決定于預期變形值的大小和觀測的目的”。國內外大多數文獻在確定精度指標時，也都使用了取允許變形值的l／3、1／10或1／20等等，作為觀測精度指標。這也表明，所需的觀測精度取決于變形值的大小．筆者以為，根據允許沉降變形值的大小來取值的做法，存概念上是值得商榷的。

    首先，允許沉降變形值就是建筑物接近臨危狀態時的沉降量，其實質上就是一個被觀測的量，觀測精度指標應該根據客觀要求來規定，而不應該隨觀測量的大小而變化。其次，對于不均勻沉降，允許變形值是觀測建筑物安全的標準，所以沉降觀測精度必須能準確的反映建筑物的這個允許變形值，雖然此值并不是一個十分準確的臨界值，但其允許的偏差是有限度的，不同結構類型和地質條件的建筑物．允許沉降值是不相同的，當允許沉降值較大時，若仍按其大小比例確定測量誤差，則有可能大于其允許誤差，從而影響到對建筑物安全的判斷 。因此，為觀測建筑物的安全而進行的沉降觀測，其精度要求取決于允許變形值本身的誤差大小，而不應取決于允許變形值本身的大小。但目前地基基礎規范所提供的允許變形值還難以給出其本身的的誤差是多少，《工業與民用建筑地基基礎設計規范》對允許變形值考慮了安全度，這樣，測量允許誤差的大小就可以在安全度的范圍內來取值，而不會影響到對建筑物的安全判斷。

2.沉降觀測周期的選取

    2.1觀測周期選定的原則

    由于建筑物沉降變形是一個漸變過程，是時間的函數，而且沉降速度也是不均勻的。但是，我們進行的變形觀測次數是有限的，所以，合理的選擇連續觀測的周期．對于正確分析沉降變形結果是很重要的，不要盲目的增加觀測次數和縮短觀測周期，以免在沉降變形變化較小時，前后兩次觀測數據在觀測誤差范圍內跳動，即浪費人力物理，又達不到觀測的目的重復觀測的頻率取決于變形的大小、速度以及觀測的目的，合理的要求是，一方面使系統觀測的次數可以判斷出沉降變形過程的一般特點，另一方面又不能錯過建筑物的變化時刻。總之，建筑物沉降觀測頻率的選擇，要根據觀測的目的和要求以及建筑物具體的情況來確定，在滿足必要精度的前提下，盡量做到高效、省時省力。

    2.2沉降觀測周期的確定

    從分析沉降變形過程的觀點出發，變形速度值比變形的絕對值有更重要的意義．在這個角度．沉降觀測周期可用經驗公式米確定：

    式中mh為兩沉降觀測點問的高程中誤差；V沉降速度，一般取平均沉降量除以間隔日；K為高程沉降量與其誤差之比，可根據建筑物變形情況在5～10內選擇。

在實際工作中，應視具體情況選擇觀測次數與間隔時間，在建筑物施工期間，觀測次數與問隔時間應視地基與加荷情況而定，在建筑物使用階段則應視地基土類型和沉降速度大小而定。

3.結束語

    沉降觀測是建筑物竣工驗收中的一項重要內容，也是營運過程中的一項重要工作，特別對于高層建筑及大型工程．必須進行長期的沉降觀測。而建筑物的沉降觀測是一門邊緣交叉科學，它不僅要求具有一定的測量理論基礎．而且還應具備工程地質、水文地質和建筑結構等方而的理論知識，因此．沉降變形觀測系統的設計也是一項復雜的工作，需要多個領域綜合協調考慮。

參考文獻：

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[5]李青岳，陳永奇．工程測量學．測繪出版社

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)