水利工程施工中沉降監(jiān)測與精度探微

　　摘要：隨著水利工程的規(guī)模不斷增加，對其進(jìn)行沉降觀測顯得日益重要。本文從儀器設(shè)備、人員素質(zhì)、觀測時間、觀測點(diǎn)、沉降觀測原則及測量要求等方面闡述了沉降觀測的基本要求，詳細(xì)介紹了其具體施測程序及步驟，分析了提高水利建筑物沉降觀測精度的方法。

　　關(guān)鍵詞：水利工程;沉降監(jiān)測;精度

　　1 引言

　　為保證水利工程在施工和使用中的安全，以及為水利工程的設(shè)計(jì)、施工、管理及科學(xué)研究提供可靠的資料，在其施工及運(yùn)行管理期間，需要對其進(jìn)行沉降觀測，所謂沉降監(jiān)測就是定期觀測變形觀測點(diǎn)的高程，根據(jù)各點(diǎn)間的高程變化來確定建筑物的沉降量、傾斜度等參數(shù)，據(jù)此推斷沉降變形對建筑物破壞影響程度，為采取必要的安全措施提供資料依據(jù)�，F(xiàn)行規(guī)范規(guī)定，高層建筑物、高聳構(gòu)筑物、重要古建筑物及連續(xù)生產(chǎn)設(shè)施基礎(chǔ)、動力設(shè)備基礎(chǔ)、滑坡監(jiān)測等均要進(jìn)行沉降觀測。

　　2 沉降監(jiān)測的基本準(zhǔn)備

　　2.1儀器和人員的準(zhǔn)備根據(jù)水利工程(水閘、泵站、橋梁、水庫等)沉降觀測精度要求高的特點(diǎn)，為能精確地反映出水利工程在不斷加荷作用下的沉降隋況，一般規(guī)定測量的誤差應(yīng)小于變形值的1/1O一1/20，為此要求沉降觀測應(yīng)使用精密水準(zhǔn)儀(S1或S05級)，水準(zhǔn)尺也應(yīng)使用受環(huán)境及溫差變化影響小的高精度銦合金塔尺。在不具備銦合金塔尺的情況下，一般塔尺盡量使用第一段標(biāo)尺。監(jiān)測人員素質(zhì)必須接受專業(yè)學(xué)習(xí)和技能培訓(xùn)，熟練掌握儀器的操作規(guī)程，對實(shí)施過程中出現(xiàn)的問題能夠分析其原因。

　　2.2變形監(jiān)測觀測周期的確定水利工程的沉降觀測對時間有嚴(yán)格的限制條件，特別是首次觀測必須按時進(jìn)行，否則沉降觀測得不到原始數(shù)據(jù)，整個觀測就沒有觀測意義。

　　其他各階段的復(fù)測，必須根據(jù)工程進(jìn)展情況定時進(jìn)行，不得漏測或補(bǔ)測。只有這樣，才能準(zhǔn)確地掌握建筑物沉降情況與規(guī)律。相鄰的兩次時間間隔稱為一個觀測周期，一般水利工程的沉降觀測按一定的時間段為一觀測周期(如：次/30d)，或按水利建筑物的增加荷載情況確定觀測周期，無論采取何種方式都必須按施測方案中規(guī)定的觀測周期準(zhǔn)時進(jìn)行。

　　2.3觀測點(diǎn)的確定為了能夠反映出水利建筑物的準(zhǔn)確沉降情況，沉降觀測點(diǎn)要埋設(shè)在最能反映沉降特征且便于觀測的位置。一般要求建筑物上設(shè)置的沉降觀測點(diǎn)縱橫向要對稱，且相鄰點(diǎn)之間間距以15m一30m為宜，均勻地分布在建筑物的周圍。通常情況下，水利建筑設(shè)計(jì)圖紙上有專門的沉降觀測點(diǎn)布置圖。埋設(shè)的沉降觀測點(diǎn)要符合各施工階段的觀測要求，特別要考慮到裝修裝飾階段因墻或柱飾面施工而破壞或掩蓋住觀測點(diǎn)。

　　2.4沉降監(jiān)測工作應(yīng)遵循的“五定”原則(1)沉降觀測依據(jù)的基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和被觀測物上的沉降觀測點(diǎn)其點(diǎn)位要穩(wěn)定;(2)測量用儀器、設(shè)備要穩(wěn)定;(3)觀測者應(yīng)固定;(4)每次觀測時的環(huán)境條件基本一致;(5)觀測路線、鏡位、程序和方法要固定。

　　2.5測量要求儀器、設(shè)備的操作方法與觀測程序要熟悉、正確。在首次觀測前要對所用儀器的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測校正，必要時經(jīng)計(jì)量單位予以鑒定。連續(xù)使用3個月一6個月重新對所用儀器、設(shè)備進(jìn)行校驗(yàn)。

　　2.6沉降觀測精度的要求根據(jù)水利建筑物的特性和建設(shè)、設(shè)計(jì)單位的要求，選擇沉降觀測精度的等級。在未有特殊要求的情況下，一般水利建筑物施工過程中，采用二等水準(zhǔn)測量的觀測方法就能滿足沉降觀測的要求。各項(xiàng)觀測指標(biāo)要求為：

　　1)往返較差、附和或環(huán)線閉合差。

　　2)前后視距：每站的后視距離、前視距離均不大于30m。

　　3)前后視距差：每站的后視距離與前視距離之差不大于1.0m。

　　4)前后視距累積差：各站后視距離與前視距離之差的累計(jì)值不大于3.0m。

　　5)沉降觀測點(diǎn)相對于后視點(diǎn)的高差容差：不大于1.0mm。

　　6)水準(zhǔn)儀的精度不低于N2級別。

　　3 水利工程沉降監(jiān)測具體程序及步驟

　　3.1建立水準(zhǔn)控制網(wǎng)根據(jù)水利工程的特點(diǎn)、現(xiàn)場環(huán)境條件來制訂測量具體方案，由建設(shè)單位提供的水準(zhǔn)控制點(diǎn)(或城市精密導(dǎo)線點(diǎn))根據(jù)工程測量的具體方案和布網(wǎng)原則的要求建立水準(zhǔn)控制網(wǎng)。一般水利建筑物周圍要布置三個以上水準(zhǔn)點(diǎn)，水準(zhǔn)點(diǎn)的間距不大于100m。在場區(qū)內(nèi)任何地方架設(shè)儀器至少后視到兩個水準(zhǔn)點(diǎn)，并且場區(qū)內(nèi)各水準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)成閉合圖形，以便閉合校驗(yàn)。各水準(zhǔn)點(diǎn)要設(shè)在建筑物開挖、地面沉降和振動區(qū)范圍之外，水準(zhǔn)點(diǎn)的埋深要符合二等水準(zhǔn)測量的要求(大于1.5m)。

　　3.2建立固定的觀測路線以及沉降觀測依據(jù)沉降觀測點(diǎn)的埋設(shè)要求或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的沉降觀測點(diǎn)布點(diǎn)圖，確定沉降觀測點(diǎn)的位置。在控制點(diǎn)與沉降觀測點(diǎn)之間建立固定的觀測路線，并在架設(shè)儀器站點(diǎn)與轉(zhuǎn)點(diǎn)處做好標(biāo)記樁，保證各次觀測均沿統(tǒng)一路線。

　　根據(jù)編制的工程施測方案及確定的觀測周期，首次觀測應(yīng)在觀測點(diǎn)穩(wěn)固后及時進(jìn)行。一般水利建筑物，首次觀測應(yīng)自基礎(chǔ)開始，在基礎(chǔ)的縱橫軸線上(基礎(chǔ)局邊)按設(shè)計(jì)好的位置埋設(shè)沉降觀測點(diǎn)(臨時的)等臨時觀測點(diǎn)穩(wěn)固好后，進(jìn)行首次觀測。首次觀測的沉降觀測點(diǎn)高程值是以后各次觀測用以比較的基礎(chǔ)，其精度要求非常高，測量時一般N2級或N3級精密水準(zhǔn)儀。 弊且要求每個觀測點(diǎn)首次高程應(yīng)在同期觀測兩次后決定。隨著水利建筑物的升高，臨時觀測點(diǎn)移上一層并進(jìn)行觀測直到+O.00再按規(guī)定埋設(shè)永久觀測點(diǎn)(為便于觀測可將永久觀測點(diǎn)設(shè)于+500 mm)。然后每施工一層就復(fù)測一次，直至竣工。

　　3.3確定沉降量將各次觀測記錄整理檢查無誤后，進(jìn)行平差計(jì)算，求出各次每個觀測點(diǎn)的高程值，從而確定出沉降量。

　　3.4匯總分析

　　1)根據(jù)各觀測周期平差計(jì)算的沉降量，列統(tǒng)計(jì)表，進(jìn)行匯總。

　　2)繪制各觀測點(diǎn)的下沉曲線。首先建立下沉曲線坐標(biāo)，橫坐標(biāo)為時間坐標(biāo)，縱坐標(biāo)上半部為荷載值。下半部為各沉降觀測周期的沉降量。將統(tǒng)計(jì)表中各觀測點(diǎn)對應(yīng)的觀測周期所測得沉降量畫于坐標(biāo)中，并將相應(yīng)的荷載值也畫于坐標(biāo)中連線，就得到對應(yīng)于荷載值的沉降曲線。

　　3)根據(jù)沉降量統(tǒng)計(jì)表和沉降曲線圖，可以預(yù)測水利建筑物的沉降趨勢，將建筑物的沉降情況及時反饋到有關(guān)主管部門，正確地指導(dǎo)施工。特別是在沉陷性較大的地基上重要建筑物的不均勻沉降的觀測顯得更為重要。利用沉降曲線還可計(jì)算出因地基不均勻沉降引起的建筑物傾斜度分別為點(diǎn)的總沉降量。

　　4 提高水利工程沉降觀測精度分析

　　由于現(xiàn)行規(guī)范對施工單位施工過程的沉降觀測要求不明確，這對施工單位在建筑物沉降觀測精度選擇隨意性較大，但是精度的高低直接關(guān)系到沉降觀測的成敗。對沉降觀測精度選擇既不能太高也不能太低，要合理適宜，適合工程特性的需要。既不造成無謂的浪費(fèi)也要保證觀測結(jié)果的準(zhǔn)確性。一般水利建筑物和重要的建筑物在首次觀測過程中適用精密儀器的設(shè)備(高級水準(zhǔn)儀、銦合金尺等)。在+O.00以上部分按二等以上水準(zhǔn)測量方法，采用放大率倍數(shù)較大的s2或s3水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測，也可以測出較理想的結(jié)果。

　　在建筑工程測量精度控制過程中，很大程度上是由于測量人員操作不當(dāng)引起精度不夠。一方面，有些測量人員并不具備專業(yè)的測量技能，不能熟練準(zhǔn)確地操作測量儀器;另一方面，很多不規(guī)范的建筑施工企業(yè)并沒有專業(yè)的測量人員，只是從企業(yè)外部聘請的其他技術(shù)人員，這部分技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)參差不齊，從而造成測量精度的下降。針對這種情況，檢測人員要充分認(rèn)識到建筑測量精度對整個建筑工程起到的重要作用，堅(jiān)持把質(zhì)量放在首位，做到認(rèn)真對待每一個數(shù)據(jù)，其次，施工企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)測量人員的隊(duì)伍建設(shè)，規(guī)模性地組織參加測量培訓(xùn)通過學(xué)習(xí)，使得測量人員了解整個測量行業(yè)的發(fā)展，精確地使用測量儀器從而更好地控制測量精度。

　　5 總結(jié)

　　建筑物的沉降觀測是一項(xiàng)長期而復(fù)雜的工作，技術(shù)要求高，其意義在于判斷設(shè)計(jì)和施工情況是否合理、是否影響結(jié)構(gòu)安全提供數(shù)據(jù)，真實(shí)反映建筑物沉降情況，因此，提高觀測的精度，對保證觀測結(jié)果的準(zhǔn)確可靠顯得尤為重要。在沉降觀測過程中，必須排除一切不利因素，遇到不利情況，需要積極尋找解決辦法。只有這樣，建筑物的沉降觀測才能起到應(yīng)有的警示作用，才能為建筑物的結(jié)構(gòu)安全提供可靠的依據(jù)。

　　參考文獻(xiàn)

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