沉降变形观测水准测量等级选择及精度评定

沉降变形观测水准测量级别选择及精度评估1、目的（1）在技术设计中，根据竖向位移监测精度、沉降观测精度规定，选用合适的的水准测量级别。（2）在施测过程中，判断观测数据质量与否符合监测精度规定。2、规程规定竖向位移监测可采用几何水准的措施。围护墙（边坡）顶部、立柱、基坑周边地表、管线和邻近建筑物的竖向位移监测精度应根据其竖向位移报警值按Error! Reference source not found.拟定。表1 竖向位移监测精度规定（mm）竖向位移报警值合计值S（mm）S2020S4040S60S60变化速率vs（mm/d）vs22vs44vs6vs6监测点测站高差中误差0.150.30.51.5注：监测点测站高差中误差是指相应精度与视距的几何水准测量单程一测站的高差中误差。3、理论计算测站高差中误差是直接评估观测作业质量的指标，是在平差迈进行的粗略评估。其计算措施为：（1）按照水准网环线闭合差M=1Nn其中：N闭合环数，一般应不小于20个。n闭合环测站数。环线闭合差。（2）按照测段来回高差不符值M=14Nn其中：N来回测段数。n测段测站数。测段来回高差不符值，单位为毫米（mm）。（3）每千米水准测量的偶尔中误差计算公式M=14nR其中：n测段数。R测段长度，单位为千米（km）。测段来回高差不符值，单位为毫米（mm）。（4）每千米水准测量的全中误差计算公式Mw=1NWWF其中：N水准环数，一般应不小于20个。F水准环周长，单位为千米（km）。W通过各项改正后的水准环闭合差，单位为毫米（mm）。（5）水准测量精度根据国家一、二等水准测量规范和国家三、四等水准测量规范，每千米水准测量的偶尔中误差M和每千米水准测量的全中误差Mw不应超过Error! Reference source not found.规定。表 2 水准测量精度单位为毫米（mm）测量级别一等二等三等四等M0.451.03.05.0Mw1.02.06.010.0（6）由于每千米的测站数量根据级别水准的视线长度可以大体推算出来，见Error! Reference source not found.。表 3 视线长度与测站数单位为米（m）测量级别一等二等三等四等视线长度（S）3050100150单站长度60100200300每千米至少站数181264注意辨别上述公式中，同样的M其含义不同，但根据测站数量与公里数的关系，设定1千米为一种测段，设定测站均匀，则可以推算出测站高差中误差与每千米偶尔中误差的关系。测站高差中误差=每千米水准测量偶尔中误差测站数由Error! Reference source not found.、Error! Reference source not found.推算级别水准的测站高差中误差为：表 4 级别水准的测站高差中误差表 单位为毫米（mm）测量级别一等二等三等四等M0.451.03.05.0每千米至少站数181264测站高差中误差0.110.291.222.50建筑变形测量规范（JGJ8-）条文阐明中，有根据单程观测测站高差中误差计算公式，以国家水准测量规范规定的一二三等水准测量每公里来回测高差中数的偶尔中误差为根据，其公式为：m0=MS250其中：m0 单程观测测站高差中误差，单位。M级别水准每千米来回高差中数的偶尔中误差，单位。S 建筑变形测量规范规定的各级别水准视线长度，单位m。表 5 建筑变形一二三级沉降观测精度指标计算级别M（mm）S（m）换算的m0值（mm）取用值（mm）一级0.45300.160.15二级1.0500.450.5三级3.0751.641.5特级精度的建筑变形沉降观测，以DS05水准仪单程观测每测站高差中误差的经验公式为：m0=0.025+0.0029S其中：S 为视线长度，且S10m。计算m0 0.054，取0.05作为特级精度指标。 根据Error! Reference source not found.竖向监测精度的规定，从Error! Reference source not found.的测站高差中误差表选择应使用的水准测量级别如Error! Reference source not found.。同理，根据建筑变形测量规范，按照上述思路，由建筑物变形观测的级别也可以进行水准测量级别的选择，见Error! Reference source not found.。有了这样的理论计算，可以根据竖向位移报警值选用水准测量的级别。避免选用的级别过低导致观测数据不合格的问题。由于在实际作业过程中，测站数量往往是理论值的四至五倍，Error! Reference source not found.中的高差中误差可以减少一半，但局限性以减少水准级别原则。表 6 水准级别选用表竖向位移报警值合计值S（mm）S2020S4040S60S60变化速率vs（mm/d）vs22vs44vs6vs6监测点测站高差中误差0.150.30.51.5选用水准级别一等二等二等三等表 7 建筑变形级别精度及水准级别选用表级别特级一级二级三级观测点测站高差中误差（）0.050.150.51.5视线长度（m）10305075选用水准级别一等一等二等三等注：应按表中规定的视线长度观测。4、实测数据验证使用清华山维NASW，分别以测站定权、以路线长定权进行测算，得到的观测值中误差应分别为测站高差中误差和每千米水准测量的偶尔中误差。（1）以测站数定权的测站高差中误差表8 闭合差登记表（以测站数定权）单位为毫米（mm）序号闭合差权倒数（站数）观测值中误差（测站高差全中误差）限差闭合环中的点号1-0.220.1770.84910-9-102-0.0520.1770.849A7-A6-A730.85100.17718.976-7-8-9- II1-A6-5 -6测站高差中误差的计算过程：测站高差中误差=14*3*0.2*0.22+0.05*0.052+0.85*0.8510=0.0883由于软件是按照水准环准闭合差测算的全中误差，因此计算成果为：测站高差全中误差=13*（0.2*0.22+0.05*0.052+0.85*0.8510）=0.177（2）以路线长定权的每千米水准测量的全中误差表 9 闭合差登记表（以水准路线长度定权）单位为毫米（mm）序号闭合差权倒数（段长度）观测值中误差（每千米水准测量全中误差）限差闭合环中的点号1-0.20.061.0321.4610-9-102-0.050.041.0321.20A7-A6-A730.850.291.0323.256-7-8-9- II1-A6-5 -6每千米水准测量全中误差=13*（0.2*0.20.06+0.05*0.050.04+0.85*0.850.29）=1.036观测是以三等水准观测的，计算也以三等水准计算，限差按照中误差的三倍。从计算成果看，每千米水准测量全中误差1.036，符合三等水准每千米水准测量全中误差6的规定。推测测站高差全中误差为1.03614=0.277，虽然较按照测站数定权计算的测站高差全中误差大，但也符合监测精度规定。以监测精度0.3至0.5选择二等水准，但实际采用三等水准也达到了精度规定。因素有两个：一是采用数字水准仪，没有读数误差的影响，提高了测量精度；二是，测站距离短，平均每站只有28米，导致测站数的增长，在同样的精度下，测站高差精度有提高。从实际观测状况看，由于建筑施工场地的复杂性，无法拉开视距，适合于尽量采用高级别的水准测量。5、结论在基坑变形监测中，围护墙（边坡）顶部、立柱、基坑周边地表、管线和邻近建筑物的竖向位移监测精度应根据其竖向位移报警值选择合适的水准测量级别。在主体建筑沉降观测，应根据其变形测量级别选择合适的水准测量级别，并尽量采用较短的视距长度，其她水准观测的技术规定也应当遵守。