沉降觀測在寶應(yīng)船閘建設(shè)過程中的應(yīng)用

劉長明 周監(jiān)清 魏 超

（江蘇科興工程建設(shè)監(jiān)理有限公司 南京 210000）

現(xiàn)有寶應(yīng)船閘位于寶應(yīng)縣城南，連通京杭運河和寶射河，為鹽寶縣口門。鹽寶線由寶應(yīng)船閘京杭運河口向東經(jīng)黃土溝至鹽城市黃崗鎮(zhèn)與鹽紹線匯合，西通大運河，為四級航道，承擔(dān)著溝通干線航道網(wǎng)中“兩縱”京杭大運河和連申線的重要作用，同時承擔(dān)著兗州、鹽城的水運物資運輸功能，是里下河地區(qū)水上運輸?shù)闹匾獧M向通道。寶應(yīng)船閘現(xiàn)有規(guī)模為10.4 m×140 m×2.5 m（門口寬×閘室長×檻上水深），規(guī)模等級達不四級通航建筑物標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)有寶應(yīng)船閘已成為鹽寶線的運輸瓶頸，進行改造擴容已十分必要。在擴容改造工程中，必須對船閘底板進行沉降觀測，以確保工程達到規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn)。

1 沉降觀測的目的

沉降觀測主要是對新建船閘底板進行沉降觀測。由于船閘基坑開挖采用大開挖式，并進行基坑降水，船閘底板澆筑目前普遍采用預(yù)留施工寬縫，將整塊底板分成3塊，待兩側(cè)邊墩澆筑完成、回填土達到所要求的高程、地基沉降穩(wěn)定后，再進行封鉸［1］。底板沉降主要受地基、降水以及邊底板閘墻澆筑加載影響，底板沉降觀測為施工過程提供底板沉降穩(wěn)定性指導(dǎo)，掌握底板澆筑完成后的各階段（自重沉降及加載沉降）的沉降情況。

2 沉降觀測方案

2.1 觀測依據(jù)

（1）《工程測量規(guī)范》GB50026－07。

（2）《水運工程測量規(guī)范》JTJ203－2001。

（3）《水運工程水工建筑物原型觀測技術(shù)規(guī)范》JTJ218－2005。

（4）《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》（GB12897－91）。

（5）《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ8－2007）。

（6）寶應(yīng)船閘工程《施工圖設(shè)計說明書》。

2.2 變形觀測精度指標(biāo)［2］

依據(jù)《水運工程測量規(guī)范》JTJ203－2001

2.3 網(wǎng)、點的布設(shè)

2.3.1 基準(zhǔn)網(wǎng)、點的布設(shè)

為避免船閘閘塘開挖時造成對地基擾動的影響，提高觀測精度，保證觀測的準(zhǔn)確性，故要求沿船閘軸向方向進行選點并埋石，編號為E3，E4，為設(shè)計院提供的高程點，按照一等水準(zhǔn)的觀測精度和技術(shù)指標(biāo)進行觀測。

2.3.2 變形觀測點的布設(shè)

按照《寶應(yīng)船閘大修擴容改造工程施工圖設(shè)計》說明書的要求，變形觀測點主要選在船閘底板寬縫兩端的位置；西側(cè)橫向編號為：T1，T2，T3，T4，東側(cè)編號為：T5，T6，T7，T8。

2.4 變形觀測

2.4.1 垂直沉降觀測

高程系統(tǒng)采用1985國家高程基準(zhǔn)，首先按照一等幾何水準(zhǔn)測量的觀測方法及精度要求建立閉合路線，以設(shè)計院提供的水準(zhǔn)點E3，E4做為基準(zhǔn)點進行聯(lián)測，通過這些工作基點再實施沉降觀測，觀測線路：E3→底板點→E4。觀測時應(yīng)遵守“四固定”原則，即：觀測所用儀器及水準(zhǔn)標(biāo)尺固定；觀測人員固定；觀測路線固定；觀測環(huán)境和條件基本相同。

2.4.2 觀測周期

基準(zhǔn)點、觀測點穩(wěn)定后，立即組織首次觀測，并將初始數(shù)值存檔，作為以后觀測的依據(jù)。閘室、閘首底板沉降觀測周期規(guī)定：閘首沉降觀測頻率為3天1次或1周2次。結(jié)合以往的工作經(jīng)驗，底板沉降量最大、沉降速率最快的時期主要集中在最初的1～2周，結(jié)合設(shè)計說明，沉降觀測頻率為：前2周要求項目部每天觀測1次，2周后按照設(shè)計說明規(guī)定的頻率進行觀測；其后根據(jù)沉降量的變化情況適當(dāng)調(diào)整觀測周期。

2.5 沉降觀測儀器

儀器型號：Topcon-AT-G2＋測微器精密水準(zhǔn)儀1臺；銦瓦水準(zhǔn)尺1套。

2.6 觀測注意事項

（1）每次觀測應(yīng)遵守“四固定”原則，即：觀測所用儀器及水準(zhǔn)標(biāo)尺固定；觀測人員固定；觀測路線固定；觀測環(huán)境和條件基本相同。

（2）水準(zhǔn)儀i角是一個變化值，每次作業(yè)前，對i角進行檢查，若發(fā)現(xiàn)i角大于10 s，應(yīng)及時進行檢驗校正。

（3）布設(shè)觀測路線時，前后視距不超過40 m，前后視距差不超過1.0 m，以控制i角的誤差影響，同時提高觀測時的清晰度。

（4）觀測時間及環(huán)境：不在日出前后1 h、中午時分進行觀測，更不能在大風(fēng)或有霧的情況下進行觀測。

（5）為保證水準(zhǔn)尺氣泡穩(wěn)定居中，自制一些簡單的水準(zhǔn)尺輔助標(biāo)桿，以使扶尺員快速穩(wěn)定地豎直標(biāo)尺，提高觀測效率。

3 沉降觀測事后處理

觀測數(shù)據(jù)分析是沉降觀測過程中的一項非常重要的工作之一，根據(jù)連續(xù)定時測量船閘上特定測點在垂直方向上變化的數(shù)據(jù)，以分析船閘整體狀態(tài)的變化。船閘的垂直位移是由于自重及外荷作用下的閘體壓縮變形，以及溫度、濕度變化而引起混凝土漲縮等原因所造成的。通過沉降觀測，可以監(jiān)測垂直位移的大小和變化，不但可以為以后船閘底板的內(nèi)力計算提供數(shù)據(jù)，提高其準(zhǔn)確性，而且還便于及時發(fā)現(xiàn)異常情況，采取措施，保證工程的安全運行［3］。

4 沉降觀測后期數(shù)據(jù)處理注意事項

4.1 注意初始數(shù)據(jù)采集

底板澆筑完成后應(yīng)及時進行首次沉降觀測，采集初始數(shù)據(jù)，初始數(shù)據(jù)作為整個沉降觀測的依據(jù)必須準(zhǔn)確，因此常規(guī)的做法是連續(xù)采集2次取平均數(shù)值［4］，部分底板在澆筑完成后未立即開始沉降的也可以前幾次觀測數(shù)據(jù)作為初始數(shù)據(jù)。

4.2 底板沉降觀測報告的數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析作為結(jié)論性文字要清晰明了，既能反映每次觀測的沉降情況，也要反映前期整個觀測過程的沉降情況。例如表1是對某船閘的底板進行沉降觀測數(shù)據(jù)處理時對每個觀測點的數(shù)據(jù)分析，見表1。

表1 沉降觀測一般數(shù)據(jù)分析

對于表1的底板數(shù)據(jù)分析還應(yīng)有文字闡述，包括如下內(nèi)容：首次觀測時間、本月觀測次數(shù)、累計觀測次數(shù)，本月沉降量最大的點號，該點沉降量，沉降量最小的點、該點沉降量，本月平均沉降量和本月沉降速率等指標(biāo)，整個觀測還應(yīng)有結(jié)論。

通過上例分析，我們知道本月觀測所有觀測點目前的沉降情況，表中1，4，5、8號累計沉降量較大，是因為這4個觀測點布置在邊底板，邊底板在閘墻加載過程中沉降量較大，在船閘放水后要將邊底板觀測點引至閘室墻頂繼續(xù)進行觀測，累計沉降量再次累加。表1中7號點本月沉降量為上浮，在數(shù)據(jù)分析時可將沉降速率設(shè)為0，在沉降曲線圖中如何顯示上浮情況，可按實際情況進行。如果偶爾出現(xiàn)上浮很小的可按未發(fā)生沉降理解，即沉降為0或本月穩(wěn)定，如經(jīng)常出現(xiàn)且上浮較大應(yīng)具體分析原因，至于在曲線圖中可否顯示上浮，在不同地區(qū)要求中可能存在差異。

為方便進行數(shù)據(jù)分析，提高工作效率，在進行數(shù)據(jù)分析、文字闡述時將采集計算好的數(shù)據(jù)填入觀測計算表后，可采用Excel編寫函數(shù)將數(shù)據(jù)及需要的文字填入表中，由EXCEL計算出單個底板的沉降數(shù)據(jù)。該法將觀測數(shù)據(jù)輸入觀測計算表后所有分析數(shù)據(jù)都會顯示在此表中，大大節(jié)約了后期數(shù)據(jù)處理的時間。

5 結(jié)語

船閘變形觀測是一項精度、分析及結(jié)論要求都很高的工作，其工作量大，必須要有較高責(zé)任心來完成。通過以往的船閘變形觀測中我們可以找出一些改進的地方，就數(shù)據(jù)分析來看，通過實踐可以采用EXCEL等工具簡化計算過程，減輕后期數(shù)據(jù)處理及分析報告的工作量。另外，本變形觀測方法未闡述新建船閘時對臨近已建船閘的變形觀測。

［1］ 徐澤中.施橋一線船閘的變形觀測及分析［J］.水利水電科技進展，1999（2）：48.

［2］ JTJ203－2001水運工程測量規(guī)范［S］.北京：人民交通出版社，2001.

［3］ 裴灼炎，趙全麟.三峽永久船閘高邊坡變形監(jiān)測設(shè)計及成果分析［J］.人民長江，2001（11）：1-3.

［4］ 吳少華.江蘇宿遷一、二線船閘變形觀測［J］.河港工程，2003（3）：20-26.