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摘要：本文工作经验和工作实践，讲述了沉降观测的步骤，提出了利用生成建筑物沉降曲线图的方法，该方法更快捷。内容更确切。外形更美观，从而为决策施工人员提供更准确可靠的信息，总结了沉降观测过程中应该注意的问题。
关键词：高层建筑；沉降观测；数据分析
Abstract: this paper work experience and the work practice, tells the story of the settlement observation steps is put forward by using the method of settlement building generated curve, this method is more efficient. More exact content. Appearance more beautiful, so as to provide a more accurate decision construction personnel reliable information, summarize the settlement observation process should be noted.
Keywords: high building; Settlement observation; Data analysis
中图分类号： [TU196.2]文献标识码：A文章编号：
1引 言
时代的进程的不断加快，城市各类高层建筑日益增多。由于建筑物的增高，荷载的增加，在地基基础和上部结构的共同作用下，建筑物可能发生不均匀沉降，轻者将使建筑物产生倾斜或裂缝，影响正常使用，重者将危及建筑物的安全，因此，必须对其进行沉降观测，通过定期观测建筑物的沉降值，分析和研究其沉降变形规律，根据沉降速率及时采取相应的预防措施，确保建筑物的安全。
2006年9月我院接受了某大厦的沉降观测任务。该大厦高16层，设计每增高两层跟踪观测一次，封顶后每月观测一次，直至稳定时止。本文结合该项目探讨建筑物沉降观测及其数据分析问题。
2沉降观测方法及步骤
2．1水准控制网及沉降观测点的布设
水准基点应该埋设在变形影响区域之外地基稳固的区域，并确保在整个沉降观测过程中不被破坏。该项目设3个水准基点，编号为BMl、BM2和BM3，布设一条闭合水准路线(图1)。其中BM3作为该项目的起算点，BMl、BM2用作检核。为了保证沉降观测工作的长期连续性，把水准基点与附近国家水准点联测(严格按二等水准测量规范执行)，从而得到沉降观测点在国家统一高程系统中的高程值，这样，即使水准基点遭到破坏，也可用国家高程系统中的水准点恢复联测。
为了反映出建筑物的准确沉降情况，沉降观测点设置在最能反应沉降特征且便于观测的位置，在建筑物上纵横向对称，且相邻点之间间距以15～30 m为宜，均匀分布在建筑物的周围(图1)。沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求，特别要考虑装饰阶段因施工破坏或掩盖沉降观测点，不能连续观测而失去观测意义。另外在沉降观测点上方设置保护设施，避免重物砸到发生变形而得不到准确的沉降量。
2．2仪器选择和监测工作
沉降观测精度要求高，为了准确反映建筑物在不断加载作用下的沉降情况，沉降观测应使用精密水准仪，水准尺应使用高精度因瓦水准尺。本项目使用索佳SDL30M电子自动安平水准仪和因瓦条码水准标尺观测。在首次观测前对所用仪器的各项指标进行检测校正，连续使用6个月重新对所用仪器、设备进行检校。
水准基点之间按二等水准要求双程往返观测，水准基点和沉降观测点之间按二等水准观测要求往返观测。沉降观测过程中坚持“五定”原则，即水准基点和沉降观测点点位稳定；所用仪器、设备要固定；观测人员要固定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、尺位、程序要固定。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的趋向性，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准确。
建筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件，特别是首次观测必须按时进行，否则得不到准确的原始数据。根据设计每增高2层为一观测周期，在主体封顶后每月观测一次直至各沉降观测点下沉较为均匀，且沉降速度明显减缓为止(日沉降量0.01—0.04mm)。自2006年12月一2008年2月该项目进行了12次观测，顺利完成了该大厦的沉降观测任务，为该大厦的施工提供了科学准确的沉降数据。
3沉降观测成果分析
3．1沉降变形分析
通过对沉降监测数据分析得出，该大厦的最大沉降量为19.6mm，对应沉降观测点为C5，最小沉降量为16.4mm，对应沉降观测点为C10。累积平量为17.7mm，平均沉降速率为0.042mm／d，其中主体施工过程中(共计10个月)其日平均沉降量为0.054mm，主体施工完成后其日平均沉降量明显减少，为0.0167mm，由此可见该大厦已趋于稳定状。
根据沉降观测结果汇总情况，以观测时间为横坐标，以平均累计沉降值为纵坐标，选择北侧2个点(C3、c4)，中间4个点(C1、C2、C5、C6)(C7、C8、C9、C10)绘制出平均沉降量变化曲线图（图2)。从图2中可以看出该大厦沉降一直比较均匀，在主体施工期间沉降速率较快，当主体封顶后沉降速率明显减慢，反映出了沉降的趋势、规律和幅度，符合实际情况。在主体施工初期，由于大厦基础桩基处于一种不稳定状态，当荷载增加时，其沉降速率较大。随着荷载的不断增加，大厦桩基下沉，逐渐趋于稳定状态，这时，虽然荷载不断增加，但沉降速率减慢。当大厦封顶后，荷载增加速率减慢，因此大厦沉降速率也变慢。到使用阶段，由于不再增加荷载，故基础沉降也将趋于平稳。
3．2建筑物沉降曲线图的生成沉降
建筑物的沉降结果是通过建筑物等沉降曲线图来描述的，传统等沉降曲线图一般手工绘制，费时费力，主观因素大，借助ArcView的三维分析模块可快速准确的生成等沉降曲线图。利用ArcView生成建筑物沉降曲线图步骤如下：
(1)【View】→【New Theme】→【Polygone】，产行一个多边形主题，绘制该大厦的平面格网图。
点
(2)【View】→【New Theme】→【Point】，产行一个点主体，在大厦平面图上标绘出参与分析的沉降观测点，并均匀内插多个高程点。
(3)【Surface】→【Interpolate Grid】，利用沉降观测点和内差点生成DEM。
(4)在生成DEM的基础上，提取等值线并自动赋以高程值，具体步骤【Surface】→【Create Contours】，【Theme】→【Auto—Label】。
图3为该项目的等沉降曲线图，它与传统手工绘制法相比速度更快捷，内容更确切，外形更美观，为决策施工人员提供更准确可靠的信息。
4沉降观测中应该注意的几个问题
4．1i角的問题
i角误差是影响外业观测精度的主要误差，虽然经过i角的检验校正，但不可能完全消除，要保证使两轴完全保持平行是困难的。因此，当水准气泡居中时，视准轴仍不能保持水平，使水准尺上的读数产生误差，并且与视距成正比。在i角保持不变的情况下，如果一个测站上的前、后视距相等或一个测段的前、后视距总和相等，则在观测中i角的误差影响可以消除。但在实际作业中，要求前、后视距完全相等是困难的。所以，必须将前、后视距误差及前、后视距累计误差控制在误差允许范围内才能减弱i角误差对外业测量的影响。
4．2水准尺竖立不直问题
水准尺经检验校正合格后，便可实际作业。但在外业观测中，会出现水准尺竖立不直的现象，影响水准测量的读数精度。如果水准尺没有竖直则会使读数增大。在沉降观测时，沉降观测点一般都设置在承重柱或墙体上。而圆水准器一般都安置在水准尺的背面。这样，在对沉降点进行观测时，看不到圆水准器，所以就无法立直水准尺。这就需要在水准尺侧面同样安置一个经检验校正过的圆水准器。另外，在外业观测时，为保持尺的竖直，一定要采用尺撑，避免仅用手扶尺的做法。
4．3其他问题
例如避开工地搅拌机等干扰，各次观测环境基本一致；成像清晰、稳定时再读数；观测与检核同时进行；在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动；将各次所观测沉降情况及时反馈给有关部门，当建筑物每天连续沉降量超过1 mm时应停止施工，会同有关部
门采取应急措施。
5结论
参考有关标准结合本工程特点，经研究分析，可得出以下结论：
(1)高程控制网的布设应符合下列要求：对于比较简单的测区，宜将控制点连同观测点按单一层次布设；对于建筑物较多且分散的大测区，宜按两个层次布网，即由控制点组成控制网、观测点与所联测的控制点组成扩展网。
(2)在沉降观测中水准基点应该埋设3个以上，分布在变形影响区域之外的地基稳固区域，并与附近国家水准点联测，从而得到国家统一高程系统中的高程值。
(3)布设沉降观测点及沉降观测中应该结合实际，使沉降数据能够真实准确的反应沉降情况。
(4)利用ArcView生成等沉降曲线图，客观快捷观，给施工提供了准确翔实的沉降数据，为以后类似项目提供了借鉴作用。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：高层建筑；沉降观测；数据分析
Abstract: this paper work experience and the work practice, tells the story of the settlement observation steps is put forward by using the method of settlement building generated curve, this method is more efficient. More exact content. Appearance more beautiful, so as to provide a more accurate decision construction personnel reliable information, summarize the settlement observation process should be noted.
Keywords: high building; Settlement observation; Data analysis
中图分类号： [TU196.2]文献标识码：A文章编号：
1引 言
时代的进程的不断加快，城市各类高层建筑日益增多。由于建筑物的增高，荷载的增加，在地基基础和上部结构的共同作用下，建筑物可能发生不均匀沉降，轻者将使建筑物产生倾斜或裂缝，影响正常使用，重者将危及建筑物的安全，因此，必须对其进行沉降观测，通过定期观测建筑物的沉降值，分析和研究其沉降变形规律，根据沉降速率及时采取相应的预防措施，确保建筑物的安全。
2006年9月我院接受了某大厦的沉降观测任务。该大厦高16层，设计每增高两层跟踪观测一次，封顶后每月观测一次，直至稳定时止。本文结合该项目探讨建筑物沉降观测及其数据分析问题。
2沉降观测方法及步骤
2．1水准控制网及沉降观测点的布设
水准基点应该埋设在变形影响区域之外地基稳固的区域，并确保在整个沉降观测过程中不被破坏。该项目设3个水准基点，编号为BMl、BM2和BM3，布设一条闭合水准路线(图1)。其中BM3作为该项目的起算点，BMl、BM2用作检核。为了保证沉降观测工作的长期连续性，把水准基点与附近国家水准点联测(严格按二等水准测量规范执行)，从而得到沉降观测点在国家统一高程系统中的高程值，这样，即使水准基点遭到破坏，也可用国家高程系统中的水准点恢复联测。
为了反映出建筑物的准确沉降情况，沉降观测点设置在最能反应沉降特征且便于观测的位置，在建筑物上纵横向对称，且相邻点之间间距以15～30 m为宜，均匀分布在建筑物的周围(图1)。沉降观测点要符合各施工阶段的观测要求，特别要考虑装饰阶段因施工破坏或掩盖沉降观测点，不能连续观测而失去观测意义。另外在沉降观测点上方设置保护设施，避免重物砸到发生变形而得不到准确的沉降量。
2．2仪器选择和监测工作
沉降观测精度要求高，为了准确反映建筑物在不断加载作用下的沉降情况，沉降观测应使用精密水准仪，水准尺应使用高精度因瓦水准尺。本项目使用索佳SDL30M电子自动安平水准仪和因瓦条码水准标尺观测。在首次观测前对所用仪器的各项指标进行检测校正，连续使用6个月重新对所用仪器、设备进行检校。
水准基点之间按二等水准要求双程往返观测，水准基点和沉降观测点之间按二等水准观测要求往返观测。沉降观测过程中坚持“五定”原则，即水准基点和沉降观测点点位稳定；所用仪器、设备要固定；观测人员要固定；观测时的环境条件基本一致；观测路线、尺位、程序要固定。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的趋向性，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准确。
建筑物的沉降观测对时间有严格的限制条件，特别是首次观测必须按时进行，否则得不到准确的原始数据。根据设计每增高2层为一观测周期，在主体封顶后每月观测一次直至各沉降观测点下沉较为均匀，且沉降速度明显减缓为止(日沉降量0.01—0.04mm)。自2006年12月一2008年2月该项目进行了12次观测，顺利完成了该大厦的沉降观测任务，为该大厦的施工提供了科学准确的沉降数据。
3沉降观测成果分析
3．1沉降变形分析
通过对沉降监测数据分析得出，该大厦的最大沉降量为19.6mm，对应沉降观测点为C5，最小沉降量为16.4mm，对应沉降观测点为C10。累积平量为17.7mm，平均沉降速率为0.042mm／d，其中主体施工过程中(共计10个月)其日平均沉降量为0.054mm，主体施工完成后其日平均沉降量明显减少，为0.0167mm，由此可见该大厦已趋于稳定状。
根据沉降观测结果汇总情况，以观测时间为横坐标，以平均累计沉降值为纵坐标，选择北侧2个点(C3、c4)，中间4个点(C1、C2、C5、C6)(C7、C8、C9、C10)绘制出平均沉降量变化曲线图（图2)。从图2中可以看出该大厦沉降一直比较均匀，在主体施工期间沉降速率较快，当主体封顶后沉降速率明显减慢，反映出了沉降的趋势、规律和幅度，符合实际情况。在主体施工初期，由于大厦基础桩基处于一种不稳定状态，当荷载增加时，其沉降速率较大。随着荷载的不断增加，大厦桩基下沉，逐渐趋于稳定状态，这时，虽然荷载不断增加，但沉降速率减慢。当大厦封顶后，荷载增加速率减慢，因此大厦沉降速率也变慢。到使用阶段，由于不再增加荷载，故基础沉降也将趋于平稳。
3．2建筑物沉降曲线图的生成沉降
建筑物的沉降结果是通过建筑物等沉降曲线图来描述的，传统等沉降曲线图一般手工绘制，费时费力，主观因素大，借助ArcView的三维分析模块可快速准确的生成等沉降曲线图。利用ArcView生成建筑物沉降曲线图步骤如下：
(1)【View】→【New Theme】→【Polygone】，产行一个多边形主题，绘制该大厦的平面格网图。
点
(2)【View】→【New Theme】→【Point】，产行一个点主体，在大厦平面图上标绘出参与分析的沉降观测点，并均匀内插多个高程点。
(3)【Surface】→【Interpolate Grid】，利用沉降观测点和内差点生成DEM。
(4)在生成DEM的基础上，提取等值线并自动赋以高程值，具体步骤【Surface】→【Create Contours】，【Theme】→【Auto—Label】。
图3为该项目的等沉降曲线图，它与传统手工绘制法相比速度更快捷，内容更确切，外形更美观，为决策施工人员提供更准确可靠的信息。
4沉降观测中应该注意的几个问题
4．1i角的問题
i角误差是影响外业观测精度的主要误差，虽然经过i角的检验校正，但不可能完全消除，要保证使两轴完全保持平行是困难的。因此，当水准气泡居中时，视准轴仍不能保持水平，使水准尺上的读数产生误差，并且与视距成正比。在i角保持不变的情况下，如果一个测站上的前、后视距相等或一个测段的前、后视距总和相等，则在观测中i角的误差影响可以消除。但在实际作业中，要求前、后视距完全相等是困难的。所以，必须将前、后视距误差及前、后视距累计误差控制在误差允许范围内才能减弱i角误差对外业测量的影响。
4．2水准尺竖立不直问题
水准尺经检验校正合格后，便可实际作业。但在外业观测中，会出现水准尺竖立不直的现象，影响水准测量的读数精度。如果水准尺没有竖直则会使读数增大。在沉降观测时，沉降观测点一般都设置在承重柱或墙体上。而圆水准器一般都安置在水准尺的背面。这样，在对沉降点进行观测时，看不到圆水准器，所以就无法立直水准尺。这就需要在水准尺侧面同样安置一个经检验校正过的圆水准器。另外，在外业观测时，为保持尺的竖直，一定要采用尺撑，避免仅用手扶尺的做法。
4．3其他问题
例如避开工地搅拌机等干扰，各次观测环境基本一致；成像清晰、稳定时再读数；观测与检核同时进行；在雨季前后要联测，检查水准点的标高是否有变动；将各次所观测沉降情况及时反馈给有关部门，当建筑物每天连续沉降量超过1 mm时应停止施工，会同有关部
门采取应急措施。
5结论
参考有关标准结合本工程特点，经研究分析，可得出以下结论：
(1)高程控制网的布设应符合下列要求：对于比较简单的测区，宜将控制点连同观测点按单一层次布设；对于建筑物较多且分散的大测区，宜按两个层次布网，即由控制点组成控制网、观测点与所联测的控制点组成扩展网。
(2)在沉降观测中水准基点应该埋设3个以上，分布在变形影响区域之外的地基稳固区域，并与附近国家水准点联测，从而得到国家统一高程系统中的高程值。
(3)布设沉降观测点及沉降观测中应该结合实际，使沉降数据能够真实准确的反应沉降情况。
(4)利用ArcView生成等沉降曲线图，客观快捷观，给施工提供了准确翔实的沉降数据，为以后类似项目提供了借鉴作用。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。