水利工程施工中沉降监测与精度探微
摘要：随着水利工程的规模不断增加，对其进行沉降观测显得日益重要。本文从仪器设备、人员素质、观测时间、观测点、沉降观测原则及测量要求等方面阐述了沉降观测的基本要求，详细介绍了其具体施测程序及步骤，分析了提高水利建筑物沉降观测精度的方法。
关键词：水利工程;沉降监测;精度
1 引言
为保证水利工程在施工和使用中的安全，以及为水利工程的设计、施工、管理及科学研究提供可靠的资料，在其施工及运行管理期间，需要对其进行沉降观测，所谓沉降监测就是定期观测变形观测点的高程，根据各点间的高程变化来确定建筑物的沉降量、倾斜度等参数，据此推断沉降变形对建筑物破坏影响程度，为采取必要的安全措施提供资料依据。现行规范规定，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。
2 沉降监测的基本准备
2.1仪器和人员的准备根据水利工程(水闸、泵站、桥梁、水库等)沉降观测精度要求高的特点，为能精确地反映出水利工程在不断加荷作用下的沉降隋况，一般规定测量的误差应小于变形值的1/1O一1/20，为此要求沉降观测应使用精密水准仪(S1或S05级)，水准尺也应使用受环境及温差变化影响小的高精度铟合金塔尺。在不具备铟合金塔尺的情况下，一般塔尺尽量使用第一段标尺。监测人员素质必须接受专业学习和技能培训，熟练掌握仪器的操作规程，对实施过程中出现的问题能够分析其原因。
2.2变形监测观测周期的确定水利工程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，整个观测就没有观测意义。
其他各阶段的复测，必须根据工程进展情况定时进行，不得漏测或补测。只有这样，才能准确地掌握建筑物沉降情况与规律。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期，一般水利工程的沉降观测按一定的时间段为一观测周期(如：次/30d)，或按水利建筑物的增加荷载情况确定观测周期，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。
2.3观测点的确定为了能够反映出水利建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15m一30m为宜，均匀地分布在建筑物的周围。通常情况下，水利建筑设计图纸上有专门的沉降观测点布置图。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。
2.4沉降监测工作应遵循的“五定”原则(1)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其点位要稳定;(2)测量用仪器、设备要稳定;(3)观测者应固定;(4)每次观测时的环境条件基本一致;(5)观测路线、镜位、程序和方法要固定。
2.5测量要求仪器、设备的操作方法与观测程序要熟悉、正确。在首次观测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时经计量单位予以鉴定。连续使用3个月一6个月重新对所用仪器、设备进行校验。
2.6沉降观测精度的要求根据水利建筑物的特性和建设、设计单位的`要求，选择沉降观测精度的等级。在未有特殊要求的情况下，一般水利建筑物施工过程中，采用二等水准测量的观测方法就能满足沉降观测的要求。各项观测指标要求为：
1)往返较差、附和或环线闭合差。
2)前后视距：每站的后视距离、前视距离均不大于30m。
3)前后视距差：每站的后视距离与前视距离之差不大于1.0m。
4)前后视距累积差：各站后视距离与前视距离之差的累计值不大于3.0m。
5)沉降观测点相对于后视点的高差容差：不大于1.0mm。
6)水准仪的精度不低于N2级别。
3 水利工程沉降监测具体程序及步骤
3.1建立水准控制网根据水利工程的特点、现场环境条件来制订测量具体方案，由建设单位提供的水准控制点(或城市精密导线点)根据工程测量的具体方案和布网原则的要求建立水准控制网。一般水利建筑物周围要布置三个以上水准点，水准点的间距不大于100m。在场区内任何地方架设仪器至少后视到两个水准点，并且场区内各水准点构成闭合图形，以便闭合校验。各水准点要设在建筑物开挖、地面沉降和振动区范围之外，水准点的埋深要符合二等水准测量的要求(大于1.5m)。
3.2建立固定的观测路线以及沉降观测依据沉降观测点的埋设要求或图纸设计的沉降观测点布点图，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，保证各次观测均沿统一路线。
根据编制的工程施测方案及确定的观测周期，首次观测应在观测点稳固后及时进行。一般水利建筑物，首次观测应自基础开始，在基础的纵横轴线上(基础局边)按设计好的位置埋设沉降观测点(临时的)等临时观测点稳固好后，进行首次观测。首次观测的沉降观测点高程值是以后各次观测用以比较的基础，其精度要求非常高，测量时一般N2级或N3级精密水准仪。 弊且要求每个观测点首次高程应在同期观测两次后决定。随着水利建筑物的升高，临时观测点移上一层并进行观测直到+O.00再按规定埋设永久观测点(为便于观测可将永久观测点设于+500 mm)。然后每施工一层就复测一次，直至竣工。
3.3确定沉降量将各次观测记录整理检查无误后，进行平差计算，求出各次每个观测点的高程值，从而确定出沉降量。
3.4汇总分析
1)根据各观测周期平差计算的沉降量，列统计表，进行汇总。
2)绘制各观测点的下沉曲线。首先建立下沉曲线坐标，横坐标为时间坐标，纵坐标上半部为荷载值。下半部为各沉降观测周期的沉降量。将统计表中各观测点对应的观测周期所测得沉降量画于坐标中，并将相应的荷载值也画于坐标中连线，就得到对应于荷载值的沉降曲线。
3)根据沉降量统计表和沉降曲线图，可以预测水利建筑物的沉降趋势，将建筑物的沉降情况及时反馈到有关主管部门，正确地指导施工。特别是在沉陷性较大的地基上重要建筑物的不均匀沉降的观测显得更为重要。利用沉降曲线还可计算出因地基不均匀沉降引起的建筑物倾斜度分别为点的总沉降量。
4 提高水利工程沉降观测精度分析
由于现行规范对施工单位施工过程的沉降观测要求不明确，这对施工单位在建筑物沉降观测精度选择随意性较大，但是精度的高低直接关系到沉降观测的成败。对沉降观测精度选择既不能太高也不能太低，要合理适宜，适合工程特性的需要。既不造成无谓的浪费也要保证观测结果的准确性。一般水利建筑物和重要的建筑物在首次观测过程中适用精密仪器的设备(高级水准仪、铟合金尺等)。在+O.00以上部分按二等以上水准测量方法，采用放大率倍数较大的s2或s3水准仪进行观测，也可以测出较理想的结果。
在建筑工程测量精度控制过程中，很大程度上是由于测量人员操作不当引起精度不够。一方面，有些测量人员并不具备专业的测量技能，不能熟练准确地操作测量仪器;另一方面，很多不规范的建筑施工企业并没有专业的测量人员，只是从企业外部聘请的其他技术人员，这部分技术人员的专业技术参差不齐，从而造成测量精度的下降。针对这种情况，检测人员要充分认识到建筑测量精度对整个建筑工程起到的重要作用，坚持把质量放在首位，做到认真对待每一个数据，其次，施工企业应该加强测量人员的队伍建设，规模性地组织参加测量培训通过学习，使得测量人员了解整个测量行业的发展，精确地使用测量仪器从而更好地控制测量精度。
5 总结
建筑物的沉降观测是一项长期而复杂的工作，技术要求高，其意义在于判断设计和施工情况是否合理、是否影响结构安全提供数据，真实反映建筑物沉降情况，因此，提高观测的精度，对保证观测结果的准确可靠显得尤为重要。在沉降观测过程中，必须排除一切不利因素，遇到不利情况，需要积极寻找解决办法。只有这样，建筑物的沉降观测才能起到应有的警示作用，才能为建筑物的结构安全提供可靠的依据。
参考文献
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