1、建筑物的沉降觀測與數據處理    摘要：文章結合工程實例，介紹用精密數字水準儀對大型建筑物進行沉降觀測的基本要求和施測方法步驟，并對觀測數據分析處理及成果提交提出了建議。 關鍵詞：電子水準儀；沉降觀測；基本要求；數據分析 Abstract: This article unifies the project example, introduced the use of precision Digetal level on the settlement observation of building the basic requirements and th

2、e test method steps, and the observation data analysis processing and the results presented are suggested Key word: Electronic level; Settlement observation; basic requirements; data analysis 中圖分類號：TU196.2 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012） 1 沉降觀測的基本要求 1.1五定原則：沉降觀測自始至終要遵循五定原則：基準點、工作基點和被觀測物上的沉降觀測點點位要穩定；所用儀器

3、、設備要穩定；觀測人員要穩定；觀測時的環境條件基本一致；觀測路線、鏡位、程序和方法要固定。以上措施在客觀上盡量減少觀測誤差的不定性，使所測的結果具有統一趨向線，保證各次復測結果與首次觀測的結果可比性更一致，使所觀測的沉降量更真實反映建構筑物的沉降情況。 1.2沉降觀測點的埋設要求，要埋設在最能反映沉降特征且便于觀測的位置。一般要求設置的沉降觀測點縱橫向要對稱，均勻地分布在建筑物的周圍。通常建筑物設計圖紙上布置專門的沉降觀測點。埋設的沉降觀測點要符合各施工階段的觀測要求，特別要考慮到裝修裝飾階段因墻或柱飾面施工而破壞或掩蓋住觀測點，不能連續觀測而失去觀測意義。 1.3觀測時間的要求，建筑物的沉降

4、觀測對時間有嚴格限制，特別是首次觀測必須按時進行，否則沉降觀測得不到原始數據，而使整個觀測得不到完整的觀測資料。其他各階段的復測，根據工程進展情況必須定時進行，不得漏測或補測。相鄰的兩次時間間隔為一個觀測周期，無論采取何方式都必須按施測方案規定的觀測周期準時進行。出現異常變形時，應增加測量次數，跟蹤變形的發展。 1.4儀器設備、人員素質的要求，根據沉降觀測精度要求高的特點，為能精確地反映建構筑物在不斷加荷下的沉降情況，一般規定測量的誤差應小于變形值的1/10-1/20，為此要求沉降觀測應使用精密水準儀(S1、S05級或電子水準儀)，水準尺也應使用受環境及溫差變化影響小的高精度銦瓦合金水準尺。在

5、不具備銦瓦合金水準尺的情況下，使用一般塔尺盡量使用第一段標尺。測繪人員必須接受專業學習及技能培訓，熟練掌握儀器的操作規程，熟悉測量理論，能針對不同工程特點、具體情況采用不同的觀測方法及觀測程序，對實施過程中出現的問題會分析原因并正確的運用誤差理論進行平差計算，做到按時、快速、精確地完成每次觀測任務。 2 工程實例 聊城體育館建筑面積16854m2。地下一層層高5m，地上4層層高平均約5m，地面以上高度31m，屋頂為網架結構。根據誤差統計的一般原則，沉降量觀測的最大誤差應小于允許沉降量一個數量級，則沉降觀測中誤差m中=m允/20。根據工程測量規范規定，沉降觀測分四個等級，其相應精度要求為: 該工

6、程為普通高大建筑物，按照工程測量規范（GB50026-2007）中變形測量“三等”要求施測。共埋設了3個水準基準點，28個沉降觀測點， 3 沉降觀測方案及實施 3.1水準路線及使用儀器 將所有沉降觀測點及基準點組成閉合環路或附和水準路線。使用儀器：經檢定合格的索佳SDL30數字水準儀，標稱精度±0.4mm/km，最小讀數0.00001m/0.001（可選），圓水準器靈敏度10/2mm，放大倍率32X，分辨率3，視距乘常數100；標尺：2米銦鋼尺，線膨脹系數小于1.5*10-6/。 3.2水準基準點的布設 在穩定、視線開闊、建筑物荷載壓力擴散范圍以外，便于觀測和長期保存且盡量靠近體育館

7、的地方埋設3塊標石作為水準基準點，各基準點頂端設半圓銅頭標志，做成窨井式點位（埋深大于1.5m），用水泥蓋板保護，點位穩固后開始觀測。將3個水準基點構成一個水準閉合環。 3.3沉降觀測點的布設 施工單位已按設計要求將沉降觀測點埋設在相應位置，經現場檢查符合設計和相關規程的規定。將3個水準基點與各變形監測點組成水準閉合環和附和路線，力求測站最少。 3.4基準點及沉降點觀測 基準點主要技術要求（n為測站數） 等級 相鄰基準點高差中誤差mm 每站高差 中誤差/mm 往返較差附和或環線閉合差/mm 檢測已測高差較差/mm 使用儀器觀測方法及要求 二 0.5 0.15 0.30 0.4 DS05型儀器，

8、宜按國家一等水準要求施測 三 1.0 0.30 0.60 0.8 DS05或DS1型儀器，宜按國家二等水準要求施測 施測時按設定的“后、前、前、后”的觀測順序對每個測段進行往返測量，視線高度、視距長度和測站的觀測限差均按規范實施，電子水準儀自動識別并存儲標尺讀數。每次施測前中后，均對儀器進行i角檢驗，經多次檢驗，i角最大值為1.28，符合要求。 每次觀測前均對水準基點用平均間隙法進行穩定性檢驗與分析，符合要求后方開始施測。先進行兩周期圖形一致性檢驗，如檢驗通過，則認為所有參考點是穩定的。否則，就用“嘗試法”找出不穩定的點。依次去掉每一點，計算圖形不一致性減少的程度，使得圖形不一致性減少最大的那

9、一點是不穩定點。排除不穩定點后再重復上述過程，直到圖形一致性通過檢驗為止。此法還可對多期觀測的水準網穩定性進行檢驗。此外，還要對各個基準點用t檢驗法進行單點檢驗。同一個水準點的兩期平差高程之差究竟是由測量誤差引起的，還是點位發生變動，可用統計檢驗的方法判別水準點的穩定性。只有擁有準確可靠的起算數據，才能使工程建筑物的變形得到最真實的反映。 4 數據處理與分析 4.1數據處理 外業完成后，從水準儀下載觀測數據至計算機，該款電子水準儀可直接導出.csv格式的數據文件，用excel打開并轉化成清華三維V3.0軟件計算所需格式。首先檢查環線閉合差、每千米高差中數偶然中誤差、全中誤差，符合限差要求后，根

10、據水準基點高程，用嚴密平差方法計算出各觀測點高程，再計算沉降量。 4.2 精度統計，沉降觀測網各周期每千米高差中數全中誤差MW和偶然中誤差M的精度統計： 沉降觀測基準點聯測工作基點閉合水準環路的精度統計： 每千米高差中數全中誤差：MW±0.8mm±2mm; 每千米高差中數偶然中誤差：M±0.3mm±1mm，最弱點高程中誤差±2mm，各項精度指標均滿足技術設計書及相關規范的有關規定。 4.3數據分析 粗差的識別與處理是進行監測數據分析和安全性態評估前必須完成的工作，可用3倍標準差法、t檢驗法、狄克遜(Dixon)法、傅立葉變換、小波變換等方法。我們用小波變換法識別并剔除了粗差。綜合分析，雖每個觀測點沉降情況有所不同，但發現相應位置的觀測點呈一定的沉降規律。如體育館結構主體在荷載逐層增加過程中，圓環形基礎內外側承重柱上的觀測點(W1、W2、W12和N1、N2、N6)呈現逐漸微量下沉，每周期沉降量比較均勻且基本一