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摘要：建筑行业已经成为我国社会发展中一个不可替代的组成部分，建筑行业的发展关系着人们生活水平的提高和社会经济的进步。 建筑工程施工更是建筑行业取得长足发展的关键所在。 建筑物沉降观测研究成为了建筑研究中的重中之重， 本文介绍了常规的建筑物沉降观测主要缺陷及一种改进型方法，不足之处还望指正，希望可以为建筑物的沉降观测研究贡献绵薄之力。
关键词：建筑物；沉降观测；精度
中图分类号： TS958 文献标识码： A
一、常规的建筑物沉降观测主要缺陷
水准闭合环线包含转点和测站，如果只有作为转点的观测点存在于水准闭合环线上，那么闭合差的限差不能反映全体沉降观测点的观测误差并作有效的总体控制。如图 1 所示，从 BM 点出发，沿测站1—测站 2—测站 3—测站 4—测站 5—测站 6，回到BM 点，形成一个水准闭合环线。转点有 a、b、c、d、e，其中，b、c、d 三点是沉降观测点。此水准闭合环线仅包含三个沉降观测点，其余各沉降观测点均不在闭合环线上。例如，测站 3 以转点 b 为后视，观测了 11 个沉降观测点，其中只有 c 点在闭合环线上，其余点均可看作是从测站 3 出发的支线点。由于大多数沉降观测点不纳入闭合线路，故观测结果所得的闭合差反映的仅是闭合环线上对高程传递起作用的各测点观测误差的大小，而不能反映全体沉降观测点的观测误差大小。同理，按式：±k× n（k为常数，不同等级取不同的值；n 为闭合环线测站数），计算出的环线闭合差的限差，也不可能对全体沉降观测点的观测误差作有效的总体控制。在实际的观测结果中，可能会出现闭合差小于限差，但不在闭合环线上的沉降观测点的观测误差却很大，甚至还可能存在粗差的情况。
固定的观测路线和仪器位置，虽然可以消除由 i角和前后视距不等引起的对测站高差之差（对于沉降观测点即为沉降量）的影响，但不能消除 i 角变化所带来的的影响。
如图 2 所示，如水准仪 i 角为零，则其在后尺上测得读数为 ao，在前尺测得读数为 bo，观测高差为：ho=（ao-bo）；如水准仪具有 i 角不为零，则其在后尺测得读数为i a ，在前尺上测得读数为i b ，观测高差为：hi=（ai-bi）。由 i 角引起的观测高差的误差V 为：
V=hi-h0=(ai-bi)-(a0-b0)=(ai-a0)-(bi-b0) （1）
式（1）可写为：
hi=h0+V
V=(ai-a0)-(bi-b0) （2）
设水准仪具有 i 角，在不同的观测日期，按固定的路线、固定的测点和固定的仪器位置，测得前后 两 期 的 观 测 高 差 ， 第 一 期 为 ： hi1=h01+V1 ，V1=(ai1-a01)-(bi1-b01) ， 第 二 期 为 ： hi2=h02+V2 ，V2=(ai2-a02)-(bi2-b02)，两期的观测高差之差为Dh=hi2-hi1=(h02+V2)-(h01+V1)=(h02-h01)+(V2-V1)=Dh0+DV。Dh0表示没有 i 角误差影响的观测高差之差，DV表示有 i 角引起的观测高差误差之差。如果在两期观测中，i 角保持不变，并且两期观测时的后距 D 后和前距 D 前相同，则有：（ai2-ao2）=（ai1-ao1），（bi2-b02）=（bi1-bo1）。故有：DV=V2-V1=0，则 Dh=ho2-ho1=Dho。但如果在两期观测时，i 角有变化，则：（ai2-a02）≠（ai1-ao1），（bi2-bo2）≠（bi1-bo1），故有：DV≠0。则 DH=DHo+DV，Dh 包含了 i 角误差影响。
由于受仪器搬运振动和温度变化等因素的影响，i 角的变化是经常性的，且其变化的大小和正负号具有随机性，故 DV 具有偶然误差的性质，会降低测站观测高差之差的精度。
二、一种改进型方法
1、改进的必要性
由于上述常规建筑物沉降观测的缺陷，使其不能适应高精度要求的沉降观测。随着城市建设的不断发展，对建筑物的质量要求越来越高，对反映建筑物质量要求之一的建筑物沉降稳定性的检测要求也随之提高。按工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）中规定的沉降稳定停测的标准是连续两次半年沉降不超过 2mm。假设某建筑物已达到沉降稳定、无沉降量，则最后连续两次各沉降观测点的沉降量中误差应小于0.67mm，即 m 沉＜±0.67mm，由此可算得观测点高程中误差 m高＜±0.47mm，这相当于《工程测量规范》（GB50026-2007）中二等垂直位移变形测量的精度要求。显然，常规建筑物沉降观测不能满足这一精度要求，需要对其作出改进。
2、改进的原则
改进以一、二等水准测量原则为基础，保留常规建筑物沉降观测有利的一面，克服有缺陷的方面，使改进型方法能满足二等垂直位移变形测量的精度要求。
3、改进型方法简介
（1）按固定的路线、固定的测点、固定的仪器位置和固定的标尺观测。（2）使用 DS05 型水准仪、铟瓦合金标尺，按光学测微法观测。（3）观测的视线长度≤30m；视线高度≥0.5m；闭合环线测站数 n≤40。（4）每一测站可以观测多个测点，前后视距不要求相等，但每相邻两个测点即构成一个观测站本站的前尺点即为下一站的后尺点，使每一测点均在闭合环线上。（5）每期沉降观测前，测一次 i 角（应不大于15″）。在后、前尺的观测读数中加入 i 角引起的读数误差改正，以消除由 i 角变化和前后视距不相等带来的误差影响。
后尺读数改正=-D后·i″/ρ，前尺读数改正=-D 前·i″/ρ(其中，D 后为后距，D 前为前距，ρ=206265)。（6）观测限差：基辅差≤0.5mm；高差之差≤0.7mm；闭合差≤0.3 n。（7）精度指标:观测点高程中误差≤0.5mm；测站高差中误差≤0.13mm。
4、改进型方法观测结果的精度分析
用改进型方法作单程观测，每测站高差中误差可由经验公式算得：md=0.025+0.0029d，d 为视线长度，取 d=30m，则 md=0.11mm，小于精度指标 0.13mm。闭合环线中最弱沉降观测点加了闭合差改正后的高程中误差应满足 0.112/n≤0.5mm，则 n≤40 站。当环线测站数 n≤40，闭合差之中误差 mw≤0.708mm，取 2.5 倍中误差 1.77mm 为闭合差限差，可以满足观测限差 0.3 n的要求。由上述分析可知，闭合环线中最弱沉降观测点沉降量的中误差小于 0.7mm，2.5 倍中误差 1.8mm 為沉降量误差限差，可以满足《地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）中规定的沉降稳定停测标准（连续两次半年沉降不超过 2mm）对观测精度的要求。
结束语
在大型建筑物建设的过程中 ，如果建筑物的沉降还没有达到相对稳定的情况 ，施工单位就需要对建筑物的沉降进行实时的观测 ，并且建立与其相应的数据档案。如果建筑物的沉降超出了规定的要求 ，施工单位就应该上报相关部门对其进行科学合理的处理。只有通过以上的工作方式 ，才能够进一步强化我国的建筑物沉降观测工作 ，为我国大型的建筑提供更加安全可靠的数据。也只有这样 ，才能够保证建筑物的建筑质量 ，促进我国建筑行业的发展 ，为广大群众提供更好的服务。
参考文献
[1]曹艳. 建筑物沉降观测的方法与实践[J]. 价值工程,2013,14:141-143.
[2]卢吉锋,冯雪巍. 提高建筑物沉降观测精度的方法和措施探讨[J]. 河北工程技术高等专科学校学报,2013,01:49-52.
[3]弋耀武. 高层建筑物沉降观测及双时段数据分析[J]. 测绘与空间地理信息,2013,05:224-227.
[4]赵鹰. 提升建筑物沉降观测的精度的方法分析[J]. 科技传播,2013,22:124+123.
关键词：建筑物；沉降观测；精度
中图分类号： TS958 文献标识码： A
一、常规的建筑物沉降观测主要缺陷
水准闭合环线包含转点和测站，如果只有作为转点的观测点存在于水准闭合环线上，那么闭合差的限差不能反映全体沉降观测点的观测误差并作有效的总体控制。如图 1 所示，从 BM 点出发，沿测站1—测站 2—测站 3—测站 4—测站 5—测站 6，回到BM 点，形成一个水准闭合环线。转点有 a、b、c、d、e，其中，b、c、d 三点是沉降观测点。此水准闭合环线仅包含三个沉降观测点，其余各沉降观测点均不在闭合环线上。例如，测站 3 以转点 b 为后视，观测了 11 个沉降观测点，其中只有 c 点在闭合环线上，其余点均可看作是从测站 3 出发的支线点。由于大多数沉降观测点不纳入闭合线路，故观测结果所得的闭合差反映的仅是闭合环线上对高程传递起作用的各测点观测误差的大小，而不能反映全体沉降观测点的观测误差大小。同理，按式：±k× n（k为常数，不同等级取不同的值；n 为闭合环线测站数），计算出的环线闭合差的限差，也不可能对全体沉降观测点的观测误差作有效的总体控制。在实际的观测结果中，可能会出现闭合差小于限差，但不在闭合环线上的沉降观测点的观测误差却很大，甚至还可能存在粗差的情况。
固定的观测路线和仪器位置，虽然可以消除由 i角和前后视距不等引起的对测站高差之差（对于沉降观测点即为沉降量）的影响，但不能消除 i 角变化所带来的的影响。
如图 2 所示，如水准仪 i 角为零，则其在后尺上测得读数为 ao，在前尺测得读数为 bo，观测高差为：ho=（ao-bo）；如水准仪具有 i 角不为零，则其在后尺测得读数为i a ，在前尺上测得读数为i b ，观测高差为：hi=（ai-bi）。由 i 角引起的观测高差的误差V 为：
V=hi-h0=(ai-bi)-(a0-b0)=(ai-a0)-(bi-b0) （1）
式（1）可写为：
hi=h0+V
V=(ai-a0)-(bi-b0) （2）
设水准仪具有 i 角，在不同的观测日期，按固定的路线、固定的测点和固定的仪器位置，测得前后 两 期 的 观 测 高 差 ， 第 一 期 为 ： hi1=h01+V1 ，V1=(ai1-a01)-(bi1-b01) ， 第 二 期 为 ： hi2=h02+V2 ，V2=(ai2-a02)-(bi2-b02)，两期的观测高差之差为Dh=hi2-hi1=(h02+V2)-(h01+V1)=(h02-h01)+(V2-V1)=Dh0+DV。Dh0表示没有 i 角误差影响的观测高差之差，DV表示有 i 角引起的观测高差误差之差。如果在两期观测中，i 角保持不变，并且两期观测时的后距 D 后和前距 D 前相同，则有：（ai2-ao2）=（ai1-ao1），（bi2-b02）=（bi1-bo1）。故有：DV=V2-V1=0，则 Dh=ho2-ho1=Dho。但如果在两期观测时，i 角有变化，则：（ai2-a02）≠（ai1-ao1），（bi2-bo2）≠（bi1-bo1），故有：DV≠0。则 DH=DHo+DV，Dh 包含了 i 角误差影响。
由于受仪器搬运振动和温度变化等因素的影响，i 角的变化是经常性的，且其变化的大小和正负号具有随机性，故 DV 具有偶然误差的性质，会降低测站观测高差之差的精度。
二、一种改进型方法
1、改进的必要性
由于上述常规建筑物沉降观测的缺陷，使其不能适应高精度要求的沉降观测。随着城市建设的不断发展，对建筑物的质量要求越来越高，对反映建筑物质量要求之一的建筑物沉降稳定性的检测要求也随之提高。按工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）中规定的沉降稳定停测的标准是连续两次半年沉降不超过 2mm。假设某建筑物已达到沉降稳定、无沉降量，则最后连续两次各沉降观测点的沉降量中误差应小于0.67mm，即 m 沉＜±0.67mm，由此可算得观测点高程中误差 m高＜±0.47mm，这相当于《工程测量规范》（GB50026-2007）中二等垂直位移变形测量的精度要求。显然，常规建筑物沉降观测不能满足这一精度要求，需要对其作出改进。
2、改进的原则
改进以一、二等水准测量原则为基础，保留常规建筑物沉降观测有利的一面，克服有缺陷的方面，使改进型方法能满足二等垂直位移变形测量的精度要求。
3、改进型方法简介
（1）按固定的路线、固定的测点、固定的仪器位置和固定的标尺观测。（2）使用 DS05 型水准仪、铟瓦合金标尺，按光学测微法观测。（3）观测的视线长度≤30m；视线高度≥0.5m；闭合环线测站数 n≤40。（4）每一测站可以观测多个测点，前后视距不要求相等，但每相邻两个测点即构成一个观测站本站的前尺点即为下一站的后尺点，使每一测点均在闭合环线上。（5）每期沉降观测前，测一次 i 角（应不大于15″）。在后、前尺的观测读数中加入 i 角引起的读数误差改正，以消除由 i 角变化和前后视距不相等带来的误差影响。
后尺读数改正=-D后·i″/ρ，前尺读数改正=-D 前·i″/ρ(其中，D 后为后距，D 前为前距，ρ=206265)。（6）观测限差：基辅差≤0.5mm；高差之差≤0.7mm；闭合差≤0.3 n。（7）精度指标:观测点高程中误差≤0.5mm；测站高差中误差≤0.13mm。
4、改进型方法观测结果的精度分析
用改进型方法作单程观测，每测站高差中误差可由经验公式算得：md=0.025+0.0029d，d 为视线长度，取 d=30m，则 md=0.11mm，小于精度指标 0.13mm。闭合环线中最弱沉降观测点加了闭合差改正后的高程中误差应满足 0.112/n≤0.5mm，则 n≤40 站。当环线测站数 n≤40，闭合差之中误差 mw≤0.708mm，取 2.5 倍中误差 1.77mm 为闭合差限差，可以满足观测限差 0.3 n的要求。由上述分析可知，闭合环线中最弱沉降观测点沉降量的中误差小于 0.7mm，2.5 倍中误差 1.8mm 為沉降量误差限差，可以满足《地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）中规定的沉降稳定停测标准（连续两次半年沉降不超过 2mm）对观测精度的要求。
结束语
在大型建筑物建设的过程中 ，如果建筑物的沉降还没有达到相对稳定的情况 ，施工单位就需要对建筑物的沉降进行实时的观测 ，并且建立与其相应的数据档案。如果建筑物的沉降超出了规定的要求 ，施工单位就应该上报相关部门对其进行科学合理的处理。只有通过以上的工作方式 ，才能够进一步强化我国的建筑物沉降观测工作 ，为我国大型的建筑提供更加安全可靠的数据。也只有这样 ，才能够保证建筑物的建筑质量 ，促进我国建筑行业的发展 ，为广大群众提供更好的服务。
参考文献
[1]曹艳. 建筑物沉降观测的方法与实践[J]. 价值工程,2013,14:141-143.
[2]卢吉锋,冯雪巍. 提高建筑物沉降观测精度的方法和措施探讨[J]. 河北工程技术高等专科学校学报,2013,01:49-52.
[3]弋耀武. 高层建筑物沉降观测及双时段数据分析[J]. 测绘与空间地理信息,2013,05:224-227.
[4]赵鹰. 提升建筑物沉降观测的精度的方法分析[J]. 科技传播,2013,22:124+123.