建筑物的沉降观测与数据处理

1、建筑物的沉降观测与数据处理    摘要：文章结合工程实例，介绍用精密数字水准仪对大型建筑物进行沉降观测的基本要求和施测方法步骤，并对观测数据分析处理及成果提交提出了建议。 关键词：电子水准仪；沉降观测；基本要求；数据分析 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 中图分类号：TU196.2 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012） 1 沉降观测的基本要求 1.1五定原则：沉降观测自始至终要遵循五定原则：基准点、工作基点和被观测物上的沉降观测点点位要稳定；所用仪器

3、、设备要稳定；观测人员要稳定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少观测误差的不定性，使所测的结果具有统一趋向线，保证各次复测结果与首次观测的结果可比性更一致，使所观测的沉降量更真实反映建构筑物的沉降情况。 1.2沉降观测点的埋设要求，要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求设置的沉降观测点纵横向要对称，均匀地分布在建筑物的周围。通常建筑物设计图纸上布置专门的沉降观测点。埋设的沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求，特别要考虑到装修装饰阶段因墙或柱饰面施工而破坏或掩盖住观测点，不能连续观测而失去观测意义。 1.3观测时间的要求，建筑物的沉降

4、观测对时间有严格限制，特别是首次观测必须按时进行，否则沉降观测得不到原始数据，而使整个观测得不到完整的观测资料。其他各阶段的复测，根据工程进展情况必须定时进行，不得漏测或补测。相邻的两次时间间隔为一个观测周期，无论采取何方式都必须按施测方案规定的观测周期准时进行。出现异常变形时，应增加测量次数，跟踪变形的发展。 1.4仪器设备、人员素质的要求，根据沉降观测精度要求高的特点，为能精确地反映建构筑物在不断加荷下的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的1/10-1/20，为此要求沉降观测应使用精密水准仪(S1、S05级或电子水准仪)，水准尺也应使用受环境及温差变化影响小的高精度铟瓦合金水准尺。在

5、不具备铟瓦合金水准尺的情况下，使用一般塔尺尽量使用第一段标尺。测绘人员必须接受专业学习及技能培训，熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论，能针对不同工程特点、具体情况采用不同的观测方法及观测程序，对实施过程中出现的问题会分析原因并正确的运用误差理论进行平差计算，做到按时、快速、精确地完成每次观测任务。 2 工程实例 聊城体育馆建筑面积16854m2。地下一层层高5m，地上4层层高平均约5m，地面以上高度31m，屋顶为网架结构。根据误差统计的一般原则，沉降量观测的最大误差应小于允许沉降量一个数量级，则沉降观测中误差m中=m允/20。根据工程测量规范规定，沉降观测分四个等级，其相应精度要求为: 该工

6、程为普通高大建筑物，按照工程测量规范（GB50026-2007）中变形测量“三等”要求施测。共埋设了3个水准基准点，28个沉降观测点， 3 沉降观测方案及实施 3.1水准路线及使用仪器 将所有沉降观测点及基准点组成闭合环路或附和水准路线。使用仪器：经检定合格的索佳SDL30数字水准仪，标称精度±0.4mm/km，最小读数0.00001m/0.001（可选），圆水准器灵敏度10/2mm，放大倍率32X，分辨率3，视距乘常数100；标尺：2米铟钢尺，线膨胀系数小于1.5*10-6/。 3.2水准基准点的布设 在稳定、视线开阔、建筑物荷载压力扩散范围以外，便于观测和长期保存且尽量靠近体育馆

7、的地方埋设3块标石作为水准基准点，各基准点顶端设半圆铜头标志，做成窨井式点位（埋深大于1.5m），用水泥盖板保护，点位稳固后开始观测。将3个水准基点构成一个水准闭合环。 3.3沉降观测点的布设 施工单位已按设计要求将沉降观测点埋设在相应位置，经现场检查符合设计和相关规程的规定。将3个水准基点与各变形监测点组成水准闭合环和附和路线，力求测站最少。 3.4基准点及沉降点观测 基准点主要技术要求（n为测站数） 等级 相邻基准点高差中误差mm 每站高差 中误差/mm 往返较差附和或环线闭合差/mm 检测已测高差较差/mm 使用仪器观测方法及要求 二 0.5 0.15 0.30 0.4 DS05型仪器，

8、宜按国家一等水准要求施测 三 1.0 0.30 0.60 0.8 DS05或DS1型仪器，宜按国家二等水准要求施测 施测时按设定的“后、前、前、后”的观测顺序对每个测段进行往返测量，视线高度、视距长度和测站的观测限差均按规范实施，电子水准仪自动识别并存储标尺读数。每次施测前中后，均对仪器进行i角检验，经多次检验，i角最大值为1.28，符合要求。 每次观测前均对水准基点用平均间隙法进行稳定性检验与分析，符合要求后方开始施测。先进行两周期图形一致性检验，如检验通过，则认为所有参考点是稳定的。否则，就用“尝试法”找出不稳定的点。依次去掉每一点，计算图形不一致性减少的程度，使得图形不一致性减少最大的那

9、一点是不稳定点。排除不稳定点后再重复上述过程，直到图形一致性通过检验为止。此法还可对多期观测的水准网稳定性进行检验。此外，还要对各个基准点用t检验法进行单点检验。同一个水准点的两期平差高程之差究竟是由测量误差引起的，还是点位发生变动，可用统计检验的方法判别水准点的稳定性。只有拥有准确可靠的起算数据，才能使工程建筑物的变形得到最真实的反映。 4 数据处理与分析 4.1数据处理 外业完成后，从水准仪下载观测数据至计算机，该款电子水准仪可直接导出.csv格式的数据文件，用excel打开并转化成清华三维V3.0软件计算所需格式。首先检查环线闭合差、每千米高差中数偶然中误差、全中误差，符合限差要求后，根

10、据水准基点高程，用严密平差方法计算出各观测点高程，再计算沉降量。 4.2 精度统计，沉降观测网各周期每千米高差中数全中误差MW和偶然中误差M的精度统计： 沉降观测基准点联测工作基点闭合水准环路的精度统计： 每千米高差中数全中误差：MW±0.8mm±2mm; 每千米高差中数偶然中误差：M±0.3mm±1mm，最弱点高程中误差±2mm，各项精度指标均满足技术设计书及相关规范的有关规定。 4.3数据分析 粗差的识别与处理是进行监测数据分析和安全性态评估前必须完成的工作，可用3倍标准差法、t检验法、狄克逊(Dixon)法、傅立叶变换、小波变换等方法。我们用小波变换法识别并剔除了粗差。综合分析，虽每个观测点沉降情况有所不同，但发现相应位置的观测点呈一定的沉降规律。如体育馆结构主体在荷载逐层增加过程中，圆环形基础内外侧承重柱上的观测点(W1、W2、W12和N1、N2、N6)呈现逐渐微量下沉，每周期沉降量比较均匀且基本一