建筑物沉降观测方法及变形预测研究

建筑物沉降观测方法及变形预测研究

李芸

江苏江北建设工程检测有限公司 江苏省 淮安市 邮编：211700

摘要：在建筑工程中，沉降观测是非常重要的一项内容。地基沉降监测在建筑工程领域具有关键意义。地基沉降是一种常见且有潜在危险的问题，可能导致建筑结构损坏和安全隐患。因此，及早发现和有效应对地基沉降问题至关重要。本文首先分析测量误差产生的来源，其次探讨沉降观测方法，然后对监测系统与数据分析，最后就数据处理模型进行研究，旨在为工程师和研究人员提供必要的信息，以确保建筑工程的结构安全和可靠性。

关键词：建筑沉降观测；精度控制；精度评定

引言

高层建筑物一般要求其高层主楼、多层裙楼和地下建筑设施连成一个整体，而不选择永久性沉降缝的方式。但是，高层主楼与多层裙楼之间的高度通常相差比较大，建筑物上部的结构刚度和载荷的分布很不均匀，这会造成不同部位基础的内力与反力存在着较大的差异，而减少这种沉降差异就是当前高层建筑工程在基础设计与施工等环节所要解决的重点问题。

1测量误差产生的来源

沉降观测误差和人、仪器和外界条件有关。（1）人的因素。由于不同观测者感觉器官、习惯、能力不同，导致在仪器的架设、照准与读数等方面都会产生误差，或多或少地影响观测成果质量。（2）仪器的影响。沉降观测通常采用水准仪等仪器进行，仪器即使经过了检验校正，但仍有残余误差存在；且由于不同类型的仪器精度不同，产生的误差也不相同。（3）外界条件的影响。外界所处的环境，如温度、湿度、气压、大气折光、风力等因素是随时变化的。且仪器测距主要为激光测距方法，湿度、气压会影响光的传播速度，大气折光会影响光的折射效果，这些都将直接地产生测量误差。

2沉降观测方法

2.1精密水准测量

精密水准测量方法是建筑物沉降观测中的一种有效监测手段，在建筑物沉降监测中一般采用国家二等水准测量。在运用精密水准测量监测沉降时，经常出现由于施工干扰和复杂的施工场地等不利因素导致的前后视距不相等、观测时间延迟等情况，所以在现场进行建筑物沉降监测时水准路线最好设成2个工作基点之间的附合水准路线，同时测站位置等最好保持固定状态。

2.2先进检测技术

在建筑工程中，地基沉降的准确监测和分析是至关重要的，因为它直接关系到建筑物的结构安全和可靠性。随着科技的不断发展，先进的检测技术逐渐应用于地基沉降监测领域，为工程师和研究人员提供了更精确、高效和实时的数据。遥感技术是一种通过卫星或飞机等遥感平台获取地表信息的方法。在地基沉降监测中，遥感技术可以用于获取建筑物周围地区的影像数据，然后通过比较不同时间点的影像来检测地基沉降。遥感技术的优势在于其覆盖范围广，可以监测大面积的地基沉降情况。此外，遥感技术还可以提供高分辨率的影像数据，用于分析地表的微小变化。它尤其适用于监测拥有大量建筑和基础设施的城市区域的地基沉降。激光扫描技术，也称为激光雷达技术，是一种通过发送激光脉冲并测量其返回时间来获取地表或建筑物表面的三维信息的技术。在地基沉降监测中，激光扫描技术可以用于创建建筑物的三维模型，并比较不同时间点的模型以检测地基沉降。激光扫描技术的主要优势在于其高精度和非接触性。它可以提供非常详细的地表或建筑物表面信息，使监测人员能够准确测量地基沉降的变化，激光扫描技术还可以在复杂地形和建筑物结构下进行监测。

2.3回填土方、设置支护桩

对于基坑开挖引起的不均匀沉降，需要采用回填土方、设置支护桩（柱）等方法进行处理，在进行土方开挖时，需要在基坑底设置钢管支撑防止下沉过大，且应该及时浇筑垫层；在基坑内设置钢板桩支护墙，以防止产生不均匀沉降；将坑底回填土夯实，在回填土的过程中要尽量避免对邻近建筑及道路产生影响和干扰。此外，当基坑深达到设计深度时就需要设置支撑桩进行加固，防止基坑开挖后发生不均匀沉降；还需要在施工期间控制好基坑开挖的速度、深度等参数，严格按照规范要求进行施工作业。对于高层建筑基础的不均匀沉降还可以采用以下方法处理：1）采用桩（柱）挡土墙+桩（柱）基础的结构形式可以有效防止由于振动和噪音引起的不均匀沉降。对于软土地基上高层建筑基础产生不均匀沉降现象时，一般都会采用桩柱式基础来进行处理。2）也可以利用桩（柱）挡土墙来提高围护结构的刚度和稳定性，并对地基进行有效加固。对于基坑开挖引起不均匀沉降现象比较严重时还可以在基坑周边及底部设置锚杆支护结构进行加固处理，以提高基坑周围岩土体的稳定性。

3监测系统与数据分析

地基沉降监测系统及其关联的数据处理与分析软件在现代建筑工程中扮演着至关重要的角色。实时监测系统是地基沉降监测的核心组成部分。这些系统通常包括各种传感器、数据采集单元、通信设备和中央监测站。传感器网络被布置在关键位置，例如建筑物的地基或土壤表面，以测量地基的变形、应力、位移和其他关键参数。这些传感器将采集到的数据传输给数据采集单元，然后通过通信设备将数据传送到中央监测站。实时监测系统的优势在于能够提供即时的监测数据，工程师和研究人员可以实时了解地基沉降的状态。这对于及时采取措施以防止潜在的结构损害非常关键。此外，一些先进的实时监测系统还具有报警功能，一旦监测数据超出了安全阈值，就会立即发出警报，从而帮助工程师采取紧急行动。数据处理与分析软件在地基沉降监测中扮演着关键的角色。它们用于接收、清洗、校准和分析从实时监测系统收集到的数据。以下是一些常用的数据处理与分析软件，MATLAB是一个强大的科学计算和数据分析平台，广泛用于处理地基沉降数据。它提供了丰富的工具箱，用于数据清洗、可视化、统计分析和建模。AutoCADCivil3D，是一款专业的土木工程设计和分析软件，它具有强大的地质和地基分析功能，可用于处理地基沉降数据和创建地图。GeoStudio是一套专业的地质和地基分析软件，适用于模拟地基沉降的复杂过程，包括渗流、固结和弹性分析。这些软件工具的选择取决于项目的规模、复杂性和监测数据的性质。它们可以帮助工程师将监测数据转化为有用的信息，进行趋势分析、模拟建模、生成报告，并提供决策支持。

4数据处理模型

变量之间通常有函数相关和统计相关2种关系，函数相关是变量之间有确定性关系的模型，一般用于平差中函数模型。回归模型是变量之间没有确定的函数关系，只有一定的制约关系，通过变量之间统计相关建立的函数模型。回归分析模型通过变形量和相关因素的影响建立回归方程，进行预报变形的原因和趋势；通常回归模型要处理的问题有以下几点：1）建立函数模型；2）估计回归模型参数；3）检验模型参数的显著性。线性回归模型是因变量与自变量有线性关系，除此之外为非线性回归模型。

结语

综上所述，为了确保建筑沉降观测精度质量满足规范有关要求，必然需要在仪器选择、作业方式、观测指标等方面有所控制，并会对沉降观测数据进行精度评定和质量合格性判定。本文对沉降观测精度影响因子进行了分析，并对质量控制的内容和方法做了介绍，结合案例对沉降观测精度评定及根据两期数据判断沉降点是否变形的方法进行了分析，为建筑沉降观测工作提供一些借鉴和参考。

参考文献

[1]董会川.变形监测沉降网稳定性分析与应用[J].施工技术,2018,47(S4):1414-1417.

[2]李良良,吴光进.轨道交通工程沉降监测技术及应用[J].北方交通,2018(11):85-88.

[3]张盛昌.高层住宅小区沉降监测与观测数据的综合探讨[J].建材与装饰,2018(31):41-42.