建筑物沉降观测及数据处理
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建筑物沉降观测及数据处理
摘要：随着我国新型城市的高质量发展，建筑工程的建设规模越来越大，对建筑物沉降观测也逐渐提上日程。我们了解到，施工期的高层建筑物，以及受地铁及地下空间施工影响的已建成的高层建筑物,都应进行沉降监测。沉降监测既可保障建筑物施工期间的安全,也可以为以后建筑设计、施工、管理和科学研究提供可靠的数据支持。基于此，本文主要对建筑物沉降观测及数据处理做论述，希望通过本文的分析研究，给行业内人士以借鉴和启发。详情如下。
关键词：建筑物；沉降观测；数据处理
引言
在建筑物荷载作用下，地基因受到荷载而扰动，容易引起建筑物发生沉降，合理范围内的均匀沉降可能对建筑物影响不大，但若建筑物发生不均匀沉降且沉降严重，则会影响到建筑物的安全使用和维护，甚至会直接危害到使用者们的生命财产安全，因此在建设和运营过程中必须要对其进行沉降观测，以便及时发现问题、解决问题。
1建筑物沉降监测
根据水平控制网和高程控制网测量成果，测量单位对基坑周围构建物进行沉降监测，及时发现和预警该工程基坑工程施工对周围构建物的影响。沉降观测时，选择永久使用观测点作为沉降观测基准且观测点数量≥3个。沉降监测时，该工程采用DSZ1精密水准仪监测，并根据《工程测量规范》（GB50026-2007）、《建筑变形测量规程》（JGJ8-2016）要求开展测量工作。沉降观测时，分别在建筑四角、大转角、沉降缝、不同结构分界处等位置设置沉降观测点，并沿建筑外墙间隔15m设置沉降观测点。沉降观测周期根据工程施工进度计划观测，每层观测1次，当建筑物出现较大沉降、不均匀沉降或裂缝时，应适当增加观测频次，每日监测或连续监测并详细记录。建筑物交付运营后，根据地基土类型和沉降速度确定监测频次，工程项目交付后首年监测3～4次，次年2～3次，第3年后每年1次，直至建筑物基础稳定为止。建筑物沉降进入稳定阶段判定时，根据沉降量监测结果和时间建立关系曲线，当沉降速度≤0.01～0.04mm/d，可作为建筑进入沉降稳定阶段判断依据。沉降监测结束后，妥善保存监测资料，具体包括沉降监测成果表、沉降观测点位分布图和周期沉降监测图、沉降速度、沉降时间、沉降量曲线图和沉降监测分析报告等。
2沉降观测实践
2.1神经网络学习应用
神经网络可以自动地从样本数据中学习到合适的权重参数，即通过输入及已知的输出反向求解出权重参数。神经网络采用分层结构，由输入层、中间层（多层）、输出层组成。神经网络只有相邻层节点之间的连接，同一层及跨层节点之间均无连接。神经网络通过正向传递实现模式识别、分类及回归分析，通过反向传播实现权重参数的自动获取，合适的权重参数是建立神经网络的基础。
2.2深基坑施工加固
深基坑开挖对邻近建筑物会产生较大的沉降变化影响，甚至会造成建筑物结构的损坏，给建筑物带来安全隐患，类似工程应将邻近建筑物的保护工作列为重中之重。在基坑工程围护结构选取及开挖方式的设计过程中，“理论设计”不一定能满足现场需求，在基坑工程的现场施工过程中现场作业人员要保证严格按照设计进行施工，并且要随时解决在施工开挖时遇到的异常情况，保证施工能够安全进行。现阶段在深基坑工程中，监控量测是必不可缺的一项，只有真正做好了监控量测，才能做到对风险的把控，及时发现风险项目，采取相应措施，避免不必要的人力、物力损失。“动态加固”的本质是在确保按照设计施工的前提下，结合现场监控量测数据的变化，灵活采取控制风险的措施。这样既保证了安全施工，又能够把握部分不可控风险因素，实现了利益最大化。
2.3非等时距灰色模型在建筑物沉降预测中的应用
沉降监测和预测是保证建筑物安全质量的重要方式。当今我国城市化建设快速推进，尤其是高层建筑拔地而起，但是随着建筑物高度不断增加、荷载不断加大以及监测预测分析未能及时跟进，造成了大量工程事故。为此把握地基沉降发展规律并进行沉降预测有非常重要的意义。在灰色系统理论中，灰色模型建模算法简单，预测精度高，但观测时间不是等间隔的。非等时距灰色模型突破了传统灰色模型应用的障碍，是应用相对简便而且充分挖掘有价值信息的建模方法，其应用性有巨大潜力。非等时距灰色模型算法流程具体如下：首先将建筑物原始沉降数据利用Matlab工具箱完成三次样条插值，得到基于原始数据的等时距序列，其次进行非等时距灰色预测模型的建立，得到预测沉降数据。然后进行预测值与实测值的沉降量精度对比，计算平均相对误差、小误差概率、均方差比值。
2.4PS－InSAＲ技术的应用
对于探测形变的差分干涉测量而言，进行干涉的两幅影像一般具有较长的时间间隔，通常地物的散射特性和大气条件在这期间会发生较大变化，在干涉相位中就会存在严重的失相关噪声和大气延迟影响，造成干涉失败，使得常规差分干涉方法不能获取地表形变量。但是，一些地面硬目标，如房屋、桥梁、裸露的岩石及人工安置的角反射器等，它们的散射特性一般较稳定，并且对雷达波的反射较强，而且雷达回波有较高的信噪比，在很长一段时间内仍然保持较好的相干性。因此，可找出研究区域内散射特性较稳定、对雷达波反射较强的地面硬目标，通过对它们的一系列观测值(即干涉相位)进行时间序列分析，可有效提取这些目标的形变量，并进一步研究区域上的地表形变场。这就是永久散射体雷达差分干涉测量(PS－InSAＲ)技术的基本原理。那些散射特性较稳定、对雷达波反射较强的硬目标就称为永久散射体(PS点)。PS－InSAＲ技术的主要处理步骤如下:1)选取N幅SAＲ影像，以其中一幅做主影像，其余做从影像，分别与主影像配准并进行干涉处理，获得N－1幅干涉图;2)利用外部DEM数据，对K幅干涉图进行差分干涉处理，得到K幅差分干涉图;3)对N幅SAＲ影像进行辐射定标处理，并将定标后的N幅SAＲ影像进行配准;4)从定标和配准后的N幅SAＲ影像中探测出所有可作为永久散射体的点;5)根据探测出的PS和N－1幅差分干涉图，得到PS的差分干涉相位集;6)根据地面形变情况，建立合理的差分干涉相位函数模型;7)根据差分干涉相位函数模型和PS的差分干涉相位集，釆用相应的算法进行处理，得到各PS点的形变量、DEM误差和大气相位;8)各PS点的形变量、DEM误差和大气相位后续处理，如用Kriging插值法，得到整个面上的形变量。 结语
建筑物的沉降变形监测是一项监测周期长、精度要求高的基础性工作，其意义十分重大，要求也很严谨，其监测的结果会直接反应建筑物的变化趋势，最终也会影响到建筑物的质量问题，因此必须要予以高度的重视。
参考文献
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