建筑物沉降觀測精度及觀測周期探討

董成奎  杜發(fā)紅  湯方朝

(云南省有色地質(zhì)勘測設(shè)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(tài)。對工程建筑物，沉降觀測具有安全預(yù)報、檢驗施工質(zhì)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(nèi)還是一門比較年輕的科學(xué)，沉降觀測的技術(shù)、觀測方案的選取及觀測系統(tǒng)的設(shè)計等還存在著不完善不科學(xué)的方面，還有待探索和改進。沉降觀測系統(tǒng)包括觀測精度的確定、觀測周期的選擇等方面的內(nèi)容，合理制定沉降觀測系統(tǒng)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(shè)計。

1.沉降量精度的確定

    1.1觀測精度指標確定的依據(jù)

    沉降測量應(yīng)能確切反映建筑物、構(gòu)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(yè)方法和檢驗成果質(zhì)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(shè)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(jù)變形值和變形速度來確定的，也即根據(jù)選定的時間段內(nèi)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(guī)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(guī)定測量精度時，首先應(yīng)根據(jù)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(tǒng)計估算：

    ε一由誤差發(fā)布類型和置信水平所決定的系數(shù)。

    沉降變形速度可以根據(jù)計算資料或者根據(jù)動負合的預(yù)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(shù)值。因此，根據(jù)初步計算的資料或類似方法所求得的最初測量精度，應(yīng)該在觀測過程中根據(jù)所觀測的結(jié)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(jié)構(gòu)的重要性等相關(guān)因素，過高的精度要求必然使測量工作復(fù)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(jù)其結(jié)構(gòu)、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(yīng)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(yīng)該以不均勻沉降的允許。變形值為依據(jù)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(xué)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(yù)期變形值的大小和觀測的目的”。國內(nèi)外大多數(shù)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�。�筆者以為，根據(jù)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(tài)時的沉降量，其實質(zhì)上就是一個被觀測的量，觀測精度指標應(yīng)該根據(jù)客觀要求來規(guī)定，而不應(yīng)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(jié)構(gòu)類型和地質(zhì)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(yīng)取決于允許變形值本身的大小。但目前地基基礎(chǔ)規(guī)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(yè)與民用建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)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(nèi)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(shù)，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(shù)是有限的，所以，合理的選擇連續(xù)觀測的周期．對于正確分析沉降變形結(jié)果是很重要的，不要盲目的增加觀測次數(shù)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(shù)據(jù)在觀測誤差范圍內(nèi)跳動，即浪費人力物理，又達不到觀測的目的重復(fù)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(tǒng)觀測的次數(shù)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�？傊�，建筑物沉降觀測頻率的選擇，要根據(jù)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(fā)，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(jīng)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(jù)建筑物變形情況在5～10內(nèi)選擇。

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

3.結(jié)束語

    沉降觀測是建筑物竣工驗收中的一項重要內(nèi)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(xué)，它不僅要求具有一定的測量理論基礎(chǔ)．而且還應(yīng)具備工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和建筑結(jié)構(gòu)等方而的理論知識，因此．沉降變形觀測系統(tǒng)的設(shè)計也是一項復(fù)雜的工作，需要多個領(lǐng)域綜合協(xié)調(diào)考慮。

參考文獻：

[1]陳永奇，吳子安，吳中如，變形觀測分析與預(yù)報．北京：測繪出版社．l998

[2]建筑變形測量規(guī)程．JGJ／T8—97

[3]花向紅，鄒進貴．高層建筑沉降觀測技術(shù)及應(yīng)用研究．礦山測量，2002，0

[4]高井祥．王家貴，鄭文華，葛永慧．工程測量．煤炭工業(yè)出版社2002 年2月第一版．

[5]李青岳，陳永奇．工程測量學(xué)．測繪出版社

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)