沉降監(jiān)測中的誤差分析及監(jiān)測精度控制方法

關鍵詞：沉降監(jiān)測，誤差，精度，控制 

abstract: this paper introduces the content and significance of the subsidence monitoring, for large and super large industrial or civil building subsidence monitoring it is necessary and important. introduced in the subsidence monitoring error sources: observers, instruments and external conditions, the settlement monitoring, the paper analyses the error and introduces the method to enhance monitoring accuracy, through a case study, the application show that the improved method for testing the value of meet the precision and more in line with the actual situation. 

keywords: subsidence monitoring, the error, accuracy, control 

 

中圖分類號： [tu196.2] 文獻標識碼：a文章編號： 

1.引言 

隨著社會及科技的不斷發(fā)展進步，各種大且高的工業(yè)與民用建筑物不斷增多，這些大型建筑的興建，必然改變地面原有狀態(tài)，對周圍地基施加壓力，建筑物產(chǎn)生沉降，從而引起所占地基及建筑周圍地層產(chǎn)生變形。 

對于大型、特大型建筑或者工程項目的沉降進行監(jiān)測是十分有必要的，從建筑物的正常的使用壽命以及安全性出發(fā)，能為今后的設計及施工提供沉降參數(shù)，方便設計施工人員工作的進行。通過對沉降進行監(jiān)測。避免因產(chǎn)生沉降過大而發(fā)生危險，造成居民生命財產(chǎn)安全及經(jīng)濟方面的損失。 

2.沉降監(jiān)測誤差來源及分析 

2.1沉降監(jiān)測誤差來源 

對于沉降監(jiān)測而言，不管運用的監(jiān)測手段如何高，還是有誤差存在，其來源主要包括三個方面[1]： 

2.1.1觀測者 

由于個人感官能力局限性的存在，使沉降監(jiān)測觀測者在儀器安置、對準及數(shù)據(jù)讀取方面都存在誤差，加上其心理等其它各種因素的影響，也會導致誤差產(chǎn)生。 

2.1.2儀器 

進行沉降監(jiān)測需使用水準儀，儀器有一定限定的精度，且在制造、安裝及校正等過程中也會導致存在誤差，從而影響監(jiān)測精度。同樣的，水準尺也會影響監(jiān)測成果。 

2.1.3外界條件 

監(jiān)測時，大氣折射、溫度、濕度等都會對監(jiān)測結果產(chǎn)生一定影響，尤以大氣折射情況最為明顯，當外界條件發(fā)生變化時，其成果也會變化。 

2.2沉降監(jiān)測誤差分析 

對于測量而言，將誤差劃分為系統(tǒng)誤差、偶然誤差和粗差三種類型。系統(tǒng)誤差對測量成果產(chǎn)生較大影響，且具有累計性，進行實際沉降監(jiān)測時必須盡可能消除或限制系統(tǒng)誤差；偶然誤差在任何測量工作中都是不可修正的，是由多種因素綜合作用產(chǎn)生，單個偶然誤差呈現(xiàn)隨機特性，總體則服從正態(tài)分布；粗差又稱為錯誤，其值一般遠大于前兩種誤差，若出現(xiàn)粗差，則之前工作成果作廢，需要返工重測。 

3.沉降監(jiān)測精度控制方法 

進行沉降監(jiān)測時，需要按照目標建筑物的特性以及一定的要求標準選擇合適的精度等級，一般情況下，當沒有作出特別的要求時，一般選擇二等水準測量方法進行觀測，其精度基本滿足沉降監(jiān)測的要求。使用二等水準測量時，其指標要達到如下條件：往返較差、附和或者環(huán)線閉合差值小于或等于1.0；前后視距小于或等于30m且前后視距差小于或等于1.0m；前后視距累積差小于或等于3.0m；在沉降觀測點，其高差容差相較于后視點的值應小于或等于1.0mm[2]。對于常規(guī)的沉降監(jiān)測而言，只有轉點的觀測點位于水準閉合環(huán)線上，而沉降測點并不一定在之上，這樣不能對所有監(jiān)測點的粗差進行有效地總體控制，且還難以避免出現(xiàn)粗差；實際觀測中，不可能讓水準尺完全處于直立的狀態(tài)，只要發(fā)生傾斜，讀數(shù)便會增大，即影響水準測量的精度；監(jiān)測時也不能完全消除i角變化產(chǎn)生的影響，最多只能消除對測站高差所產(chǎn)生的影響[3]。 

對于上述問題，需要進行改進以提高沉降監(jiān)測的精度。 

在建網(wǎng)時，每個儀器站對多個點進行觀測，盡量讓兩相鄰測點能組成一個觀測站，即上一站的前尺點成為下站后尺點，使每個測點位于閉合環(huán)線。對于水準尺無法豎值的問題，在觀測時，盡可能使水準氣泡居中，或者運用尺撐達到使尺直立的目的。 

對于i角變化對觀測精度的影響，其消除方法是在進行每期的觀測前都對i角進行一次測量，按照《建筑變形測量規(guī)范》[4]中的規(guī)定，測量的i角不大于15″，且每天對水準儀的i角進行一次檢測。為了消除有i角變化及視距不等對精度的影響，在前后尺的讀書中分別加入i角所引起的讀書誤差的改正。 

以某大樓的沉降觀測為例，每公里高差的中誤差為0.938mm，其值小于1mm，路線閉合差12.1mm，而允許的閉合差為26.8,mm，各測段最大的往返不符值5.10mm，允許值為8.1mm，這些值均在限差范圍之內(nèi)，達到二等水準測量的精度要求。 

選擇距離首日期為0、89、180、271、436、643日，對運用常規(guī)方法c與改進方法a觀測的沉降進行對比分析，ci、ai（i=1,2，…，5）分別表示常規(guī)方法觀測點、改進方法觀測點，觀測中對于兩種方法，采用相同的觀測人員、儀器、路線及標尺。觀測數(shù)據(jù)如表3.1所示。 

 

由上表數(shù)據(jù)可以看出，運用兩種方法獲得的數(shù)據(jù)的閉合差較接近，相差不大，但運用改進的方法對各沉降監(jiān)測點均進行了平差計算，使得沉降觀測點上沉降差值大，采用改進后的方法更加適合沉降監(jiān)測，其值更與實際建筑物的沉降趨勢符合。 

4.結語 

隨著社會及經(jīng)濟情況的飛速發(fā)展，大型、特大型建筑數(shù)量越來越大，為了確保這些建筑的安全性及可靠性，有必要進行沉降監(jiān)測，通過進行誤差分析，獲得沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)。由于沉降數(shù)據(jù)變化一般較小，有必要探討提高監(jiān)測精度的方法。通過對實例的分析，運用改進的方法獲得的數(shù)據(jù)更能反映實際情況。沉降監(jiān)測能對建筑物的安全性提供可靠預報，將會更加引起人們的重視。 

參考文獻： 

[1] 潘正風，楊正堯等. 數(shù)字測圖原理與方法（第二版）[m]. 武漢:武漢測繪科技大學出版社2002 

[2] 鄭志勇,張光華. 高大型建筑物沉降監(jiān)測的方法及精度分析[j].地礦測繪，2005（21），3:20~21 

[3] 魏國忠. 淺談建筑物沉降監(jiān)測方法及誤差分析[j].福建地質，2009,28（03）:267~269 

[4] 中華人民共和國建設部.建筑變形測量規(guī)范jgj 8-2007[s] .中國建筑工業(yè)出版社，2007