摘要：在水工建筑物施工及运行管理过程中运用沉降观测技术加强监控，可避免因不均匀沉降原因造成水工建筑物主体结构的破坏或产生影响结构使用功能的裂缝.
关键词：水工建筑物；沉降；观测技术
地表沉降是一种缓变性不可逆的地质灾害，每年因地表沉降造成的经济损失实在无法估量。因此，在城市地区对地表沉降进行有效监测和控制显得尤为重要，我们必须采用合理的监测手段，及时发现地面沉降。
１地表沉降监测技术途径与实现方法
当前，一些行业科技工作者对城市地表沉降的特点、形成机制及影响地表沉降实现方法，并对这些理论和方法的可行性和适宜性进行了有益的探索和验证；在此基础上，对地表沉降容易给城市管理带来的隐患做出预判、评估和应对。而这些研判都需要获取一手准确、可靠的地表沉降信息数据，结合近年开的地理国情监测，地表沉降监测逐渐成为许多城市专题监测中一项不可或缺的内容。地表沉降监测的技术不断更新和优化中，新技术、新理论不断得到应用。
1.1精密水准法
地表沉降是因为自然因素与人类活动所引起的地层变形、压缩，让地表标高发生局部变形的一种运动。利用水准测量完成地表沉降监测工作具有经济效益良好、施工过程简单的特点，可以为区域地质灾害研究与预防工作提供可靠的基础资料。
城市地表沉降监测常规方法是重复精密水准测量，也是城市地表沉降监测目前较为传统的方法，此方法的特点是直观、简易操作，数据处理也较为成熟，缺点是费时费力，效率不高，应急保障无法满足，随着我国城市建设的快速发展，城市控制网中一些水准点破坏严重，加之城市控制网中水准点布设密度不高，不利于准确反映、揭示和预测地表沉降的规律。
1.2 GNSS监测法
即全球导航卫星系统，包括北斗系统在内的目前所有卫星导航系统，GNSS技术是20世纪90年代初迅速成长起来的空间综合定位技术，在地表沉降监测方面逐渐得到了广泛应用，它的特点是全覆盖、全天候、精度高、实时性、速度快、周期短、易布网和费用低等，GNSS监测技术可广泛应用于全球、区域和城市地壳运动、地质滑坡、地表塌陷等，GNSS监测方法高程精度可达厘米至毫米级。目前非常成熟的精密水准法及GNSS监测法，具有的共性就是只能对监测目标区域数量有限的离散点来采集数据，从而分析得出目标区域的不连续地表沉降状况，因目标监测点位密度稀疏，我们又很难全面、准确地表达监测区整体沉降状态；加之监测自动化程度有限，不易做到全面积、高精度、短周期、高重复性的持续监测，即使能实现，成本也很高昂。
1.3 PS-INSAR技术
进入20世纪90年代，随着一大批合成孔径雷达卫星的相继发射，SAR技术成为时下前沿和热点，SAR是一种高分辨率成像雷达，特别是合成孔径雷达干涉测量及合成孔径雷达差分干涉测量技术的日趋成熟；人们发现跟常规的地表沉降监测方式相比，它可获取更大面积、全天候、高精度和高分辨率的地球表面三维空间的细微形变，而且经济、高效。因此，SAR技术在城市地表沉降监测展示出前所未有的优越性。不过，该技术常常因为受到了时空间失相关、影像获取时间、大气不一致的干扰及外部导入数字高程模型DEM的精度影响等，尤其是在长时间序列的缓慢地面形变监测时，传统意义上的D-INSAR技术处理的质量常常无法满足应用要求，D-INSAR技术不可克服的局限性日渐成为束缚技术转化和应用的重点障碍之一。于是，相关研究学者提出一些新的算法来解决INSAR技术业已存在的痛点，其中最具代表性的就是意大利的Ferretti A等提出的永久散射体雷达干涉测量算法，这里PS监测点，也称作永久散射体目标，是指在时间序列雷达影像中几乎不受斑点噪声影响，经过很长时间间隔仍然能保持稳定散射特性的目标；该算法主要利用永久散射体目标在空间基线距的长度超过临界基线距的情况下也能保持相干的特性，充分利用长基线距的干涉图像对，最大限度地提高数据的利用率。PS-INSAR技术很好地弥补D-INSAR技术在地表形变监测中的短板，它可以在极低能见度的气象条件下，已然可以得到分辨很高的类似光学照相的出色雷达图像。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆PS-INSAR技术对数据量要求较高，仅当SAR图像个数达到一定数量，才能较好筛选出具有稳定信号且包含在整个时间跨度内的PS点，更难能可贵的是，该技术对残余相位进行处理后可以极大地提高数据估算精度和PS点的点位数量，从这个角度来看，在城市地面沉降监测方面，PS-INSAR技术具良好的应用价值和意义。
2沉降观测的基本要求
2.1基准点埋设
根据监测方案和现场情况，本项目在受施工影响范围以外且稳定的区域埋设3 个沉降基准点（BM1～BM3），并假定基准点BM1 高程为5000mm，以此作为测定基准点及监测点高程的起算点。
2.2沉降点埋设和观测
表层沉降采用埋设预先制作好的沉降盘作为沉降观测标志；水工构筑物沉降采用钢质标芯植入构筑物上，测头为半圆形。使用经检定合格的徕卡Sprinter250M 电子水准仪配合铟瓦数码尺观测，路线采用闭合环线路，按建筑变形观测二级精度进行观测。在观测过程中遵循固定人员、固定仪器、固定路线的原则。观测频率与方案要求一致。临近卸载时，按实测沉降值和曲线，计算固结度，预测沉降趋势，确定卸载时间。
2.3数据处理
观测数据按规范规定的各项限差进行控制，利用合格的外业观测数据，计算环线闭合差并按测站数进行分配，经平差计算出各观测点的高程，各期观测高程值与其初始高程值和上期高程值的较差，即为该观测点的累计沉降量和本期沉降量。
3建筑物沉降观测技术具体应用
3.1 观测点布设与观测精度
建筑物沉降观测的首要工作是布设观测网，它主要是在建筑物周边合适的位置埋设沉降观测基准点和观测点。观测网的布设必须要能对整个建筑物的沉降情况进行控制，并且基准点和监测点的数量也要根据建筑物情况进行考虑。基准点是整个观测网的基准，必须具有较高的稳定性以及便于测量，并且与测区距离适中，减少测量过程中的误差累计。通常情况下，技术人员需依据建筑物周边情况将基准点埋设在基岩或者建筑物沉降影响之外的区域。沉降点的位置选择对建筑物沉降情况的反映起着重要的作用，观测点需置于易于观测、不易破坏的地方并且应注意避开暖气管、雨水管线等障碍物。观测精度直接决定着测量数据的准确性和可靠性，也直接决定测量仪器及测量人员的选择。为保证建筑的安全性，沉降观测精度一般要求较高，通常按照二等水准测量规范进行测量，
3.2 观测周期设置
施工期间需根据项目进度对建筑物进行全程观测，直至建筑物沉降进入稳定阶段。测周期的合理设置对掌握建筑物沉降速率有着重要的影响，并且对观测成本也有一定程度的影响。通常情况下，在施工初期，观测次数较多，随着建筑物沉降速率变小，逐渐减少观测次数。
3.3 沉降稳定性判断
依据《建筑物变形测量规范》中关于沉降观测稳定阶段的要求：沉降是否进入稳定阶段，应由沉降量与时间关系曲线判定，对于一般工程，当最后两个检测周期的沉降速率小于0．01 mm/d ～ 0．04 mm/d时，可认为已进入稳定阶段。
4结束语
建筑物荷载较大，容易受到多种因素影响造成不均匀沉降，为保证安全，在施工及运营过程中，必须对建筑的沉降量进行观测。沉降监测对于控制建筑物变形具有重要作用，只有合理地制定方案，确定监测措施，才能提高检测精度，为建筑物的安全提供保障。
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论文作者:吴良晓
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/9
标签：地表论文; 建筑物论文; 技术论文; 基准点论文; 高程论文; 测量论文; 水工论文; 《基层建设》2019年第17期论文;