[摘 要]随着社会的发展，人均用地的日益减少，人们对高层建筑的需求越来越大，保证高层建筑物正常施工和功能安全的责任刻不容缓。本文从建（构）筑物沉降原因、特征及规律入手，较详细介绍了观测方法和误差来源，并提出误差消除方法。
[关键词]建（构）筑物 沉降观测 误差 精度
中图分类号：TU196.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0208-02
引言
随着社会的发展，人均用地的日益减少，人们对高层建筑的需求越来越大，保证高层建筑物正常施工和功能安全的责任刻不容缓。为了保证建（构）筑物的正常使用寿命和建（构）筑物的安全性，并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，建（构）筑物沉降观测的必要性和重要性愈加明显。
现行规范也规定，高层建筑物、高耸构筑物、重要古建筑物及连续生产设施基础、动力设备基础、滑坡监测等均要进行沉降观测。
1 建（构）筑物沉降原因、特征及规律
建（构）筑物的沉降原因从其来源主要有建筑物本身和自然条件两方面的原因。其内部原因就是建筑物本身自重、所受荷载及结构型式等；而其外部原因则包括建筑物所附属地基的工程地质条件、水文地质条件和周边建筑环境的复杂影响等。建筑沉降的类型可以分为静态沉降和动态沉降。静态沉降是在恒载作用下某一期间内的沉降对时间的函数，它是一种时效变形，其变化是单行下滑的趋势；动态沉降是在外力影响下产生的沉降，是以外力为函数来表示动态系统对时间的变化，所观测的是建筑物在某个荷载作用下的瞬时沉降。从沉降机理上分析，瞬时沉降是在加载后瞬时发生的，对于饱和粘性土而言，在短时间内孔隙水来不及排出，沉降是在没有体积变形下发生的侧向挤出，是形状变形 ，在实际二、三维的变形状态下，其大小不可忽略。因此，处于瞬时沉降下的地基可以近似看成弹性体，从而施工时在活载作用下这种沉降随时问的变化是非平稳的，上下有微小波动或呈阶梯状；更重要的是在实测过程中，由于各种误差的影响也会产生这种现象。综合分析各方面可知：沉降时程曲线的特征是在沉降期间略有波动的情况下总体呈单行下滑的趋势，其沉降规律大致是缓慢-活跃-缓慢-稳定的一个发展过程。
2 沉降观测方法及要求
2.1 观测时间的要求
建（构）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，否则沉降观测得不到原始数据，整个观测得不到完整的观测意义。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。只有这样，才能得到准确的沉降情况或规律。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期，一般高层建筑物的沉降观测按一定的时间段为一观测周期（如：次/30天）或按建筑物的加荷情况每升高一层（或数层）为一观测周期，无论采取何种方式都必须按施测方案中规定的观测周期准时进行。
2.2 观测点的要求
为了能够反映出建（构）筑物的准确沉降情况，沉降观测点要埋设在最能反映沉降特征且便于观测的位置。一般要求建筑物上设置的沉降观测点纵横向要对称，且相邻点之间间距以15-30米为宜，均匀地分布在建筑物的周围。通常情况下，建筑物设计图纸上有专门的沉降观测点布置图。另外，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。
2.3 遵循“五定”原则
所谓“五定”，即通常所说的沉降观测依据的基准点、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、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确定性，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。
3 误差分析及消除方法
3.1 系统误差
仪器校正后，还存在i角校正残余误差；仪器长期使用或受震动影响，使望远镜视准轴与水准管轴不平行，这种误差属于系统误差，误差大小同仪器与水准尺的距离成正比。这种误差的控制方法是：将仪器尽量安置在前、后视距离相等的地方，这样就可以消除或减弱此项误差的影响。
由于水准尺刻划不准确，尺长变化、弯曲等影响，水准尺必须经过检验才能使用。其中，水准尺的零点误差的影响最大，控制方法：通过在一个水准测段内，两根水准尺交替轮换使用，即在本测站用作后视尺，下测站则用为前视尺，并把测段站数目布设成偶数，则在高差中相互抵消。
3.2 观测误差
视差影响：在保证观测人员固定的基础上，观测过程中，当存在视差时，尺像不与十字丝平面重合，观测时眼睛所在的位置不同，读数也不同。因此，产生读数误差。减弱视差的控制方法是：在每次读数前，要仔细进行物镜对光，消除视差。
水准尺倾斜影响：水准尺如果向视线的左右倾斜，观测时可以通过望远镜十字丝很容易被察觉并纠正过来。但是，如果水准尺的倾斜方向与视线方向一致，则不容易被察觉。水准尺前后倾斜总是使尺上读数增大。它对读数的影响与尺的倾斜角和尺上读数的大小即视线距地面的高度有关。尺的倾斜角越大，对读数的影响就越大；尺上读数越大，对读数的影响就越大。控制方法：1、在水准测量中，要认真立尺，使尺处于铅垂位置，尺上有圆水准气泡的应使气泡居中。2、可使用摇尺法，即读数时尺底置于点上，尺的上部在视线方向前后慢慢摇动，读取最小的读数。
3.3 外界条件的影响
仪器下沉：仪器下沉是指由于测站处的土质松软使仪器发生下沉，视线降低，从而使得前视读数减小，算得的高差增大，引起高差误差。减弱仪器下沉误差的影响可以有以下三种方法：
1、采用双面尺法或变更仪器高法时，第一次是读后视读数再读前视读数，而第二次则先读前视读数再读后视读数。即“后、前、前、后”的观测程序。这样的两次高差的平均值即可消除或减弱仪器下沉的影响。 2、尽可能将仪器安置在坚硬的地面处，并将脚架踏实。
3、加快观测速度，尽量缩短前视读数与后视读数间的时间差。
尺垫下沉：如果仪器在搬到下一站尚未读后视读数的一段时间内，在转点发生尺垫下沉，将会使下一站后视读数增大，算得的高差也增大，从而引起高差误差。控制尺垫下沉影响的的方法是：
1、将转点设在比较坚硬的地方。
2、在特殊情况下，转点要设在土质松软的地方，则必须放置尺垫，并将其踩实，以防止水准尺在观测过程中下沉；同时在土质很松软的地方，踩实后不要立即进行观测，要等一会儿，防止踏实的土松软反弹。
温度影响：温度会引起仪器的部件涨缩，因此可能引起视准轴的构件（物镜，十字丝和调焦镜）相对位置的变化，或者引起视准轴相对与水准管轴位置的变化。光学测量仪器是精密仪器，不大的位移量可能使轴线产生几秒偏差，从而使测量结果的误差增大。不均匀的温度对仪器的性能的影响尤为较大。控制方法：1、尽量选在温度均匀适宜的情况下测量，观测时应注意撑伞遮阳。2、在数据处理时要加上温差改正系数。
观测基点的影响：观测基点的影响有以下四个方面：1、如果水准点顶端搁置面不平、粗糙，则每次标尺搁放情况就会不同，导致观测结果偏差大。2、如果水准点材料的钢度不够，则材料容易变形，导致每次观测时的标准不一样，导致结果偏差大。3、如果观测前未校验水准点，如果出现沉降变化，用变化了的水准点作为观测依据，结果自然偏差大。4、基准点保护不好，如基准点内有杂物且没有及时清理，观测的依据被破坏了，导致观测结果出现偏差。控制方法：布设专用的水准点，为便于相互检查、核对，至少应设置3个或3个以上水准点，埋设地点必须稳定，避免受施工机具、车辆碰压以及杂物影响。为便于观测，水准点离被测建筑物不宜太远，一般在50～100m范围内。为防止冰冻影响，水准点应埋设在冰冻线以下0.5m处，水准点顶部都要盖保护。
观测路线的影响：如果没有合理的观测路线，将会导致观测路线、仪器架设位置、观测距离不同，直接影响了观测结果的准确性和精度。如果每次的观测路线随意，那么随着测角度的不同，将会产生很大的误差。控制方法：在实际的沉降观测测中，建立合理的观测路线，根据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布置图，确定沉降观测点的位置。在控制点与沉降观测点之间建立固定的观测路线，并在架设仪器站点与转点处做好标记桩，保证各观测均沿统一路线施测。
4 结束语
综上所述，严格按照规范要求，遵循“五定”原则，合理安排观测线路和观测时间，就能取得真实的观测数据。坚持地面沉降观测与研究，加强地质灾害的防治管理，最大限度的控制沉降事故的发生，关系到人民生活质量的提高和经济建设的可持续发展，利在当代，功在千秋。
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