精密水准测量在地面沉降监测中的应用

陈鹏1吴逸1李昌兵2

1.南通市房产管理测绘队江苏南通226001

2.南通市房地产交易服务中心有限公司江苏南通226001

摘要：由于人为因素和自然因素等原因，造成地面不同程度的沉降。精密水准测量是测量地面点之间高差的工具，能准确观测到某个地方的地面沉降量与沉降速度，让相关部门能得到有效的数据，从而能及时采取有效措施，保证工程安全性。精密水准测量在道路建设和房屋建设方面也十分重要，可以在工程建设中给予指导，减少人力、物力、财力的投入。

关键词：精密水准测量；地面沉降；监测应用；

随着人口的增长，对自然资源和社会资源需求的增加。在城市，人们需要出行，在这种需求下，城市间出现了出租车、汽车、火车、货车、地铁等交通工具，整天行驶在城市中和城市间的道路上，一天24小时都在运行；人们需要住房，催生城市中出现了大量的商品房建筑，每栋楼都建有几十层高，如果地面的地基没有选在地面沉降速度慢的地方，这将会造成严重后果。在自然资源丰富的地方，，对地下石油、媒矿的开发，大多采用爆破技术，容易造成了地面沉降。为了随时了解地面可能出现意外的情况，提前防止产生不必要的损失，我们需要采取精密水准测量的方法，时刻注意地面沉降的变化。

一、地面沉降的原因

造成地面沉降的原因多种多样。其中的自然因素包括气候变化、地震、火山活动、构造下沉等。人为因素有开发地下流体资源、开采固体矿产资源、岩溶塌陷、软土地区工程建设等等

1、开采地下流体资源

由于抽取地下水、石油、天然气，造成许多地区发生地面沉降。如在20世纪20年代左右，我国天津市区集中开采地下水的地区发生了地面沉降。

2、开采固体矿产

现代生活中，电已经是人们生活中不可缺少的一部分，而火力发电是产生电的途径之一，为了电能够持续不断的输入城市，人们需要大量的燃烧媒，持续电力能够供给城市。所以，对媒的开采，自然会越来越多，就导致了大多数煤矿区的产生沉降。

3、施工不当和位置选取不当

人们在建筑房屋的时候，只注重建筑的位置，想着把房屋建起来就可以了，简单的进行一个地基建造，而没有注重地基的质量和这块土是软地区、土质边坡等。

二、精密水准测量在地面沉降观测中的作用

1、建立地面沉降监测系统的重要性

现如今人们对各种地下资源的采集的增加，导致地面产生的沉降，而这种现象，是人们不容易发现的，如果不能及时发现，将会造成严重的后果，比如房屋沉降、道路塌陷等。所以就需要我们建立地面沉降监测系统，建立沉降工作基准点，时刻关注地面沉降的速度和变化，展开周期性的监测。只有这样相关部门才能及时得到数据，采取相应的措施，最大程度上防止灾难的发生。

2、使用沉降测量的重要性

由于地面交通流量大，容易堵塞，在人们需要交通的情况下，地下交通产生在城市里，为人们提供便捷的出行方式。而地下通道的建造，精密水准测量就参与不可缺少，它能通过分析沉降数据，结合该工程的地质条件，让工程顺利开展，并达成以下目的：

（1）分析和评价建筑物的安全状态

（2）验证设计参数

（3）反馈设计施工质量

（4）研究正常的变形规律和预报变形的方法。

三、精密水准测量观测方法要点

地面沉降监测十分重要。所以在监测过程中要严格根据相关要求进行工作，保证监测系统能精确、稳点、可靠、长期而又实时的采集数据，以便施工人员展开施工。

在科技越来越发达的今天，沉降测量方法也越来越完善。精密水准测量仪器就是其中之一，所以在我们使用精密水准测量，应按使用步骤进行。首先，先对水准尺进行检验，检查的部位一定要到每个零部件，在自己检验不过来的情况下，要送专门的检定部门进行检验。如果一根标尺的每米真长偏差大于0.1mm，应禁止使用；如果一对标尺的平均每米真长偏差大于0.05mm，应对观测高差进行改正。

水准仪的i角误差虽然已经被检验甚至校正，但工作中仍然存在。一个测站上的前后视距相等和一个测段上的前后视距总和相等可以消除i角误差的影响，但事实上很难做到。为了保证减少i角误差的影响，水准测量规范对前后视距差和前后累积视距差都有明确规定，测量中应严格遵照执行。在外界中受温度、磁场和大气垂直折光的影响，i角也会发生一定的变化。所以为了减弱其影响的有效方法是减少仪器受辐射热的影响，一定要避免日光直接照射。

四、精密水准测量产生误差的原因

1、水准标尺没有得到很好的固定

水准标尺在测量中一定要固定好，而且要与尺桩垂直。如果没有固定好，水准标尺就会出现晃动，造成最终读取的数据不准，从而降低精确度。当时能及时发现的话，重测就还好。若没有及时发现，就要返回该地，重新测量。所以为了不发生偏差，我们一定要将水准标尺固定好，避免发生偏移。

2、温度变化造成的误差

温度的升高或者降低，会造成测量得到的最终结果不同。在实地测量中，水准仪的i角会不断的发生变化，但这种变化不明显，由于测量仪器每个位置使用的材料各有差别，因此当温度发生变化后，这些部件会在不同程度上有所变化。比如水准管轴和视准轴发生变化，然后i角也会发生变化。所以我们在观测时，一定要注意观察温度的变化，作出适当的调整，重复操作，保证最大的准确率。

五、地面沉降中精密水准测量的应用

1、设计合理的水准路线

设计水准路线，应实地进行考察和地面沉降监测，根据规定的工程测量规范进行水准路线设计。在选取具体路线上，按照以下要求执行尽可能的提高地面沉降监测的质量。考虑到各地区高低起伏不一，所以在选取水准路线时，应尽量在平处或者公路进行布设。如在一些没有进行铺盖的路段进行监测的话，要在坡度小、起伏小的区域建设观测站，并且还要减少观测站的建设，这样能将观测得到的数据误差降到最小，进而提高准确度和效率。另外在一个采矿区、断裂带、构造区等容易引起地面沉降的的区域，设计水准路线尽量穿过该区，不在该区布设。在容易发生地震的地带，尽量不要布设测量点。在监测点的布设过程中，应尽量避免跨度大。

2、水准仪和水准标尺沉降误差的控制

水准仪和水准标尺产生下降会使测量前得到的数据和测量后得到的数据不同，最后得出出的数据也会就不同。为了得到准确的数据，必须要防止水准标尺尽量不要下降，所以我们在选取观测点时，一定要选取比较结实的地方作为观测点，并要在该点进行踩实，防止水准仪和水准标尺下降，造成误差。

3、固定的仪器、人员和线路

采用精密水准测量方法进行地面沉降监测时，从工作基点开始经过若干监测点，要形成一个或多个闭合或附合路线，其中以闭合路线为佳，特别困难的监测点可以采用支水准路线往返测量。整个监测期间，最好能固定监测仪器和监测人员，固定监测路线和测站，固定监测周期和相应时段。

结束语：

改革开放以来，我国地上、地下各种交通设施、公共设施的建设和对自然资源的开采程度的提高，导致我国有些地区都出现了不同程度上的沉降，所以需要我们对对我们生存的环境进行监测，时刻关注着我们身边的地面的变化，防止发生意外。现如今，精密水准测量已经是测量地面沉降的主要方法之一，能够有效的观测到一条公路、一座城市的地面沉降速度的快慢和沉降量的多少，为相关部门准确的沉降数据，好让工作人员及时采取相应的措施。在施工现场，能第一时间发现工地存在的异常，及时反应，保证施工过程的安全性。总之，在地面沉降监测中，应用精密水准测量方法进行系统的监测，随时了解地面沉降的变化，十分重要。

参考文献：

[1]崔效文.地面沉降监测中水准测量的应用[J].资源信息与工程，2018，33（04）：125-126.