[科普中国]-沉陷观测

介绍

工程建筑物的沉陷观测，就是测定建筑物及其基础在垂直方向上的位移。在建筑物施工初期，基坑开挖时地表荷重卸除，基底产生回弹现象，随着施工进展，荷重不断增加，基础产生下沉。由此可见，建筑物的垂直位移贯穿于整个施工过程中，并持续到竣工后的若干年，沉陷现象才能基本停止。

沉陷观测最常用的方法是水准测量，根据变形观测的特点，沉陷观测除满足一般的水准测量要求外，尚需注意：各期观测使用固定的观测者、固定的仪器和水准尺；使用固定置镜点、立尺点，即采用固定的施测路线；尽量选择外界条件相近的情况进行。

沉陷观测水准测量的等级：对于中、小型建筑物，一般采用三等水准测量；对于大型或高层框架结构的建筑物、大型工业厂房、连续生产的设备基础、水库大坝、桥梁和隧道等，一般采用二等水准测量。对于两级布设方案，基准点观测（由基准点观测工作基点）应高于观测点观测（由工作基点观测沉陷观测点）一个等级。1

基准点布设沉陷观测基准点的布设因工程建筑物的性质、地形地质情况不同而不同。对于大型水利枢纽通常采用两级布设方案，即基准点和工作基点方案。基准点布设于坝体的下游，且在沉陷影响的范围之外。工作基点布设于坝的两端比较稳定的地方，便于观测。在工业建设场地上，基点一般采用深埋法，埋深以达到基岩为准。其他工程建筑物则应根据具体情况确定基准点布设方案。

观测点布设为了测定建筑物的沉陷，应在最能反映建筑物沉陷的位置埋设观测点。对于民用建筑物，通常在其四角点、中点和较大的转角处设置观测点。设有沉降缝的建筑物或新、旧建筑物的连接处，应在其两侧设置观测点。承重墙和剪力墙处，应布设观测点。宽度大于15 m的建筑物，应尽可能在其内部支柱处设置观测点。

对于一般的工业建筑物，除按上述要求布设观测点外，还应在柱子基础上、主要设备基础的四周、动荷载四周等处设置观测点。对于水库大坝，应在基础岩石、坝顶面上和廊道内埋设沉陷观测点，以测定坝体本身及其基础的垂直位移。
桥梁的沉陷观测点埋设于墩台顶的上下游两端适当位置处。对于隧道，除洞内布设外，还应于洞顶地表埋设沉陷观测点，特别是地质不良地段的隧道和傍山浅埋隧道，以测定运营后地表的垂直位移。

观测方法地表移动观测的基本任务是定期、周期性地测定所埋测点在采动过程中的位置变化。观测内容分为：观测站联测；全面观测；单独进行的水准测量；地表破坏的测定、编录工作等。观测站设置完毕且测点稳定后，一般可开始进行观测。
1．观测站联测

观测站连接应独立进行2次。连测的目的是根据矿区控制点测定观测站某控制点或观测线交点的平面坐标和高程。控制点按不低于定向基点的精度进行，可用插点的方法，也可用导线的方法。观测线交点按5”导线测量的要求进行。高程联测是在矿区水准基点与观测站附近的水准点之间进行水准测量，再由此开始测定观测站控制点的高程。如果观测站附
近有矿区水准基点，则直接由此点开始测定观测站控制点的高程。水准测量的精度不低于三等水准测量的要求。2

2．采前全面观测

在地表移动的前、后以及在移动的活跃阶段应进行全面观测。其他的重复观测只进行水准测量。采前的两次全面观测，其目的是测定各观测点在地表移动前的实际位置。全面观测应按下列要求进行：
1）高程测量
测点的高程用几何水准测量进行。如果观测线两端都有控制点，则敷设附合水准路线。只在一端有控制点时，则进行往返测量。经多次观测确认观测站控制点的高程无变动，‘而水准基点离观测站又较远时，可直接从观测站控制点进行水准测量。采动前、后全面观测的水准测量按三等水准的要求进行，采动期间的水准测量均按四等水准测量的要求进行。

2）距离丈量
测点之间的距离用比长鉴定过的钢尺丈量。地面平坦时，沿地面丈量，否则悬空丈量。点间距应往返丈量2次。每次丈量时，读数3次，互差不超过2 mm，取平均值作为最后结果。
3）支距测量
支距测量的目的是为了将观测点的间距换算到观测方向线上，以掌握观测点的横向移动规律以及移动轨迹。

3．巡视测重
为了得知地表是否开始移动或移动是否已经稳定，必须经常观测几个受采动影响（正在开采处的上方）的测点高程，称为巡视测量。一般每4—5天进行1次巡视测量。当某测点累计下沉达到10mm时，即认为地表已开始移动，应开始进行采动后的第一次全面观测。
4．采动后的全面观测
采动后进行全面观测时，对一条观测线上所有点的高程测量，尽可能在同一日内完成。当两端有控制点时，可采用单程附合水准路线；只在一端有控制点时，应采用往返水准测量，并按四等水准测量要求进行。支距测量和距离测量，按采动前测量要求进行。
为了获得全部资料，除了采动后第一次全面观测外，还需要在地表移动活跃期间进行不少于4次的全面观测。
5．加密水准测量
为了详细研究观测线上各测点或最大下沉区域的下沉情况，在活跃期间应增加水准测量。当两点间的倾角超过20°时，可用三角高程测量，所用经纬仪的精度应不低于J2级，以两个测回进行观测。
6．最后的全面观测
开采结束后，地表移动逐渐转入衰退期，直至稳定。此期间一般每隔1～3个月测量1次测点高程，直至各点高程6个月内的下沉值不大于30 mm为止。这时，就可进行最后一次全面观测，按采前全面观测的要求独立进行两次。在进行上述各项测量工作的同时，还应测量地表受采动影响产生的裂缝、塌陷的要素和位置，以及煤厚、采高、工作面位置等，注明日期，及时填在井上下对照图上。2