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沉降观测检测

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发布时间：2025-06-03 03:22:42 更新时间：2025-06-02 03:22:42

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

沉降观测检测：保障工程安全的关键技术

沉降观测检测是工程建设与运营维护中的一项至关重要的监测工作，尤其对于大型建筑物、桥梁、大坝、地铁、机场、高填方路基、大型储罐及临近重要建构筑物的基坑工程等具有深远意义。它是指通过精密测量手段，系统性地、周期性地监测建构筑物或其基础在垂直方向上的位移（下沉或抬升）变化过程及其量值。精确的沉降观测不仅能及时掌握工程结构的稳定性、评估其安全性，为设计理论的验证提供依据，更能预警潜在风险，为后续的施工决策、维护管理及必要时采取加固措施提供科学可靠的数据支撑，是保障工程全生命周期安全不可或缺的关键环节。

核心检测项目

沉降观测检测的核心目标就是精确测定监测点的高程变化。主要检测项目包括：

初始高程测定： 在建构筑物施工前或荷载施加前，对布设的沉降观测点进行首次精确高程测量，建立基准值。
周期性高程复测： 在施工期间（如每增加一层荷载、关键节点施工后）和运营期间（如竣工后定期、暴雨后、地震后等），按照预定频率对观测点进行重复测量。
累积沉降量计算： 计算各观测点相对于初始高程（或上次观测高程）的垂直位移量（下沉或抬升）。
沉降速率分析： 计算单位时间内的沉降变化量，判断沉降是否趋于稳定或存在异常加速。
差异沉降分析： 分析不同位置观测点之间的沉降量差异，评估结构是否发生不均匀沉降及倾斜状况。
沉降曲线绘制与分析： 绘制各观测点沉降量/沉降速率随时间变化的曲线，进行趋势预测和稳定性评估。

主要检测仪器

沉降观测对测量精度要求极高（通常需达到毫米甚至亚毫米级），因此需要采用精密的测量仪器：

精密水准仪（光学/电子）： 最常用、最核心的设备。如徕卡DNA/N3、蔡司Ni系列、天宝DiNi等。电子水准仪配合条形码标尺，具有自动读数、精度高、效率高的优势。
精密水准标尺（铟瓦尺/条形码尺）： 与水准仪配套使用，铟瓦尺受温度影响小，稳定性好。
全站仪： 在高差变化大、通视条件受限或需要同时获取三维坐标时使用。配合精密棱镜，通过三角高程测量法或自由设站法进行沉降观测（精度通常略低于精密水准）。
静力水准仪： 利用连通管原理，通过测量液面高度差确定点间高差变化。适用于自动化、远程、实时监测，多用于大坝、核电站、精密设备基础等。
卫星定位系统（GNSS，如GPS）： 用于大范围、长距离或难以建立传统水准路线的区域监测（如大坝、大型边坡）。其垂直精度通常略低于精密水准，但能提供全天候、自动化监测能力。
固定式倾斜仪/测斜仪： 虽主要用于水平位移/倾斜监测，但其数据结合结构几何关系，可辅助判断沉降。

关键检测方法

沉降观测的实施需遵循严格的测量规范和方法，以保证数据的准确性和可靠性：

基准点（工作基点）布设： 在稳定区域（远离施工扰动影响范围外）设立稳固可靠的基准点，作为所有沉降观测的起算依据。工作基点是靠近观测区域的稳定点。
观测点（沉降点）布设： 在建筑物/结构的特征点（转角、核心筒、柱基、沉降缝两侧、荷载差异处等）埋设稳固的观测标志（如墙标、柱标、隐蔽式标志）。
观测路线规划： 设计闭合或附合水准路线，确保观测路线固定、测站位置固定（“三固定”：固定人员、仪器、路线）。
精密水准测量：
- 使用精密水准仪和标尺。
- 严格遵循“后-前-前-后”或“前-后-后-前”的观测顺序。
- 控制前后视距差、视距累积差、视线高度等。
- 在相同气象条件下进行观测（如阴天、无风）。
- 进行往返测或多次观测取平均。
- 进行严密的平差计算。
定期复测： 严格按照预定的观测周期（频率）进行复测，周期根据工程性质、施工阶段、沉降速率等因素确定。
数据记录与处理： 详细记录观测数据、气象条件、仪器状态等。采用专业平差软件进行数据处理、计算各点高程变化、累积沉降量、沉降速率等。

主要检测标准

沉降观测工作必须严格遵循国家及行业相关技术标准和规范，确保其科学性、规范性和权威性。主要标准包括：

GB 50026-2020《工程测量标准》： 国家标准，对建筑变形测量（包括沉降观测）的等级划分、精度要求、观测方法、数据处理等做出了基本规定。
JGJ 8-2016《建筑变形测量规范》： 行业标准（适用于工业与民用建筑），是沉降观测最主要的专门规范。详细规定了沉降观测的技术要求、观测点布设、观测方法、精度指标、成果整理与分析、质量检查验收等。
其他相关行业规范：
- 水利工程：SL 52-2015《水利水电工程施工测量规范》、SL 764-2018《大坝安全监测技术规范》。
- 公路工程：JTG C10-2007《公路勘测规范》、JTG/T F81-01-2004《公路工程基桩动测技术规程》（涉及路基沉降）。
- 铁路工程：TB 10101-2018《铁路工程测量规范》。
- 城市轨道交通工程：GB 50911-2013《城市轨道交通工程监测技术规范》。
- 电力工程：DL/T 5445-2010《电力工程施工测量技术规范》。
地方性标准/企业标准： 某些地区或有特殊要求的项目可能还需要遵循地方标准或更严格的企业内部标准。

总结： 沉降观测检测是一项系统性、长期性的精密测量工作。选用合适的精密仪器（以精密水准测量为主流），严格按照国家及行业标准（如JGJ 8是核心）规定的方法执行，确保观测点、基准点稳固可靠，观测路线、周期固定，数据记录处理严谨，才能获取可靠、准确的沉降数据，为工程的安全施工、运营维护和科学管理提供坚实的保障。