对于高大重要的混凝土建筑物，如大型工业厂房、高层建筑物和混凝土坝以及城市地面的沉陷观测，须采用精密水准测量的方法。为了测定地面和建筑物的垂直位移，需要在远离变形区的稳定地点设置水准基点，并以它作为依据来测定设置在变形区的观测点的垂直位移。
为了检查水准基点本身的高程是否有变动，可将其成组埋设，通常每组三个点，并形成一个边长约100m的等边三角形，如图13.2所示。在三角形的中心，与三点等距的地方设置固定测站，由此测站上可以经常观测三点间的高差，这样就可以判断出水准基点的高程有无变动。
1.水准基点的布设
水准基点是沉陷观测的基准点，因此水准基点的布设与构造必须保证稳定不变以及长久保存，水准基点的布设应满足以下要求。
（1）要有足够的稳定性。水准基点必须设置在沉降影响范围以外，冰冻地区水准基点应埋设在冰冻线以下0.5m。设在墙上的水准点应埋在永久性建筑物上，且离开地面高度约为0.5m。
（2）要具备检核条件。为了保证水准基点高程的正确性，水准基点最少应布设三个，以便相互检核。对建筑面积大于5000m或高层建筑，则应适当增加水准基点的个数。
（3）要满足一定的观测精度。水准基点和观测点之间的距离应适中，相距太远会影响观测精度，一般应在100m范围内。
（4）水准基点的标志构造。必须根据埋设地区的地质条件、气候情况及工程的重要程度进行设计。水准基点应尽可能埋设在基岩上，对于一般建筑物及深基坑沉降监测，可参照水准测量规范中二、三等水准的规定进行标志设计与埋设；对于高精度的变形监测，需设计和选择专门的水准基点标志。
若地面的覆盖层很浅，则水准基点可采用如图13.3所示的地表岩石标志类型。
图13.3 地表岩石标志（单位：cm）
1—抗蚀金属制造的标志；2—钢筋混凝土井圈；3—井盖；4—土丘；5—井圈保护层
图13.4 钢管式基岩标志（单位：mm）
如果在覆盖层较厚的平坦地区，则采用钻孔穿过土层和风化岩层达到基岩埋设钢管标志，如图13.4所示为钢管式基岩标志。
在城市建筑区，也可利用稳固的永久建筑物设立墙脚水准标志，如图13.5所示。
2.沉降观测点的布置与埋设
沉降观测点是设立在变形体上的能反映其变形的特征点，沉陷观测点应布设在最有代表性的地方。对于建筑物沉陷观测点的布置，要考虑建筑物基础的地质条件、建筑结构、内部应力的分布情况，还要考虑便于观测和保存等。埋设时注意观测点与建筑物的连接要牢靠，使得观测点的变化能真正反映建筑物的沉陷情况。点位宜布置在以下位置。
（1）沉降观测点应布置在深基坑及建筑物本身沉降变化较显著的地方，并要考虑到在施工期间和竣工后，能顺利进行监测的地方。
（2）沉降观测点应均匀布置，它们之间的距离一般为10～20m。深基坑支护结构的沉降观测点应埋设在锁口梁上，一般间距10～15m埋设一点。
图13.5 墙角水准标志（单位：mm）
（3）建筑物的四角、大转角处及沿外墙每10～15m处或每隔2～3根柱基上。
（4）高低层建筑物、新旧建筑物、纵横墙等交接处的两侧；建筑物裂缝和沉降缝两侧、基础埋深悬殊处、人工地基与天然地基接壤处、不同结构的分界处及挖填方分界处。
（5）临近堆置重物处、受振动有显著影响的部位及基础下的暗浜（沟）处。
（6）框架结构建筑物的每个或部分柱基上或沿纵、横轴线设点。
（7）片筏基础、箱形基础底板或接近基础的结构部分的四角及其中部位置。
（8）重型设备基础和动力设备基础的四角、基础型式或埋深改变处，以及地质条件变化处两侧。
（9）电视塔、烟囱、水塔、油罐、炼油塔、高炉等高耸建筑物，沿周边在与基础轴线相交的对称位置上布点，点数不少于4个。
而观测点标志的结构，应根据观测对象的特点和观测点的位置来确定。如图13.6所示。
3.沉降观测
（1）沉降观测的目的
监测建筑物在垂直方向上的位移，以确保建筑物及其周围环境的安全。建筑物沉降观测应测定建筑物地基的沉降量、沉降差及沉降速度，并计算基础倾斜、局部倾斜和相对弯曲等。
（2）沉降产生的原因
进行建筑物的沉降监测，首先应了解沉降产生的原因。一是自然条件及其变化，即建筑物地基的工程地质、水文地质、大气温度、土壤的物理性质等；二是与建筑物本身相联系的原因，即建筑物本身的荷重、建筑物的结构形式及动载荷（如风力、振动等）的作用。
（3）沉降观测的原理
定期地测量观测点相对于稳定的水准点的高差，以计算观测点的高程，并将不同时间所得同一观测点的高程加以比较，从而得出观测点在该时间段内的沉降量为
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式中 i——观测点点号；
j——观测期数。
（4）沉降观测的周期
沉降观测的周期应根据工程建筑物的性质、施工进度、观测精度、工程地质情况及基础荷载的变化情况而定。
图13.6 观测点标志的结构（单位：mm）
（a）工民建筑物上的沉陷观测标志；（b）普通观测点的埋设；（c）隐蔽式沉降观测点标志
1）当埋设的沉降观测点稳固后，在建筑物主体开工前，进行第一次观测。
2）在建（构）筑物主体施工过程中，一般每施工1～2层观测一次。停工期间，可每隔2～3月观测一次，并在停工时和复工时进行观测。
3）当发生大量沉降或严重裂缝时，应立即或几天一次连续观测。
4）建筑物封顶或竣工后，一般每月观测一次，如果沉降速度减缓，可改为2～3个月观测一次，直至沉降稳定为止。
5）沉降是否进入稳定阶段，可由以下几种方法进行判断：①根据沉降量和时间关系曲线来定；②对重点观测和科研观测工程，若最后三期观测中，每期沉降量均不大于2
倍测量中误差，则可认为已进入稳定阶段；③对于一般观测工程，若沉降速度小于0.01～0.04mm/d，可认为已进入稳定阶段，具体取值宜根据各地区地基土的压缩性确定。
（5）沉降观测的方法及精度
一般性高层建筑和深基坑开挖的沉降观测，通常按二等精密水准测量，其水准路线的闭合差不应超过±0.6
，mm（n为测站数）。沉降观测的水准路线应布设为闭合水准路线。对于观测精度较低的多层建筑物的沉降观测，其水准路线的闭合差不应超过±1.4
，mm（n为测站数）。
表13.3为大坝观测点的最终沉降量中误差要求。
表13.3 大坝观测点的最终沉降量中误差要求
（6）沉降观测的工作方式及要求
作为建筑物沉降观测的水准点一定要有足够的稳定性，水准点必须设置在受压、受振的范围以外。同时，水准点与观测点相距不能太近，但水准点和观测点相距太远会影响精度。因此为了解决这个矛盾，沉降观测一般采用“分级观测”方式。将沉降观测的布点分为两级：水准基点——工作基点、工作基点——沉降观测点。
工作基点相当于临时水准点，其点位也应力求坚固稳定。定期由水准基点复测工作基点，由工作基点观测沉降点。如果建筑物施工场地不大，则可不必分级观测，但水准点应至少布设3个，并选择其中最稳定的一个点作为水准基点。
沉降观测是一项长期、连续的工作，为了保证观测成果的正确性，应尽可能做到四定，即固定观测人员，使用固定的水准仪和水准尺，使用固定的水准基点，按固定的实测路线和测站进行。
（7）沉降观测的成果
每次观测结束后，应及时整理观测记录。先检查记录的数据和计算是否正确，精度是否合格，然后调整闭合差，推算各沉降观测点的高程。接着计算各观测点本次沉降量和累计沉降量，并将计算结果、观测日期和荷载情况一并记入沉降量观测记录表中，见表13.4。
表13.4 沉降量观测记录表
为了更形象的表示沉降、荷载和时间之间的相互关系，同时也为了预估下一次观测点的大约数字和沉降过程是否渐趋稳定或已经稳定，可绘制荷载、时间、沉降量关系曲线图，简称沉降曲线图，如图13.7所示。
图13.7 沉降曲线示意图
图13.8为三峡工程某排水洞部分沉降观测点的沉降过程图。在进行永久船闸开挖的施工过程中，对排水洞布置了一定数量的沉降观测点，开展了持续监测。例如，由1997年7月至2002年6月对北坡BM12GP013、BM15GP014、BM13GP013三个沉降观测点的资料，计算得到了这三个点的沉降过程图，如图13.8所示。
（8）沉降观测中常遇到的问题及其处理
图13.8 排水洞部分沉降观测点的沉降过程图
1）曲线在首次观测后即发生回升现象。在第二次观测时即发现曲线上升，至第三次后，曲线又逐渐下降。发生此种现象，一般都是由于首次观测成果存在较大误差所引起的。此时，如周期较短，可将第一次观测成果作废，而采用第二次观测成果作为首测成果。因此，为避免发生此类现象，建议首次观测应适当提高测量精度，认真施测，或进行两次观测，以资比较，确保首次观测成果可靠。
2）曲线在中间某点突然回升。发生此种现象的原因，多半是水准基点或沉降观测点被碰，如水准基点被压低，或沉降观测点被撬高，此时，应仔细检查水准基点和沉降观测点的外形有无损伤。如果众多沉降观测点出现此种现象，则水准基点被压低的可能性很大，此时可改用其他水准点作为水准基点来继续观测，并再埋设新水准点，以保证水准点个数不少于3个；如果只有一个沉降观测点出现此种现象，则多半是该点被撬高（如果采用隐蔽式沉降观测点，则不会发生此现象），如观测点被撬后已活动，则需另行埋设新点，若点位尚牢固，则可继续使用，对于该点的沉降量计算，则应进行合理处理。
3）曲线自某点起渐渐回升。产生此种现象一般是由于水准基点下沉所致。此时，应根据水准点之间的高差来判断出最稳定的水准点，以此作为新水准基点，将原来下沉的水准基点废除。另外，埋在裙楼上的沉降观测点，由于受主楼的影响，有可能会出现属于正常的渐渐回升的现象。
4）曲线的波浪起伏现象。曲线在后期呈现微小波浪起伏现象，一般是由测量误差所造成的。曲线在前期波浪起伏之所以不突出，是因下沉量大于测量误差；但到后期，由于建筑物下沉极微或已接近稳定，因此在曲线上就出现测量误差比较突出的现象，此时，可将波浪曲线改成水平线。后期测量宜提高测量精度等级，并适当地延长观测的间隔时间。
图13.9 智能型静力水准仪
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