防洪墻位移后現(xiàn)場監(jiān)測及成果分析

余金煌

（安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學(xué)研究院蚌埠233000）

防洪墻位移后現(xiàn)場監(jiān)測及成果分析

余金煌

（安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學(xué)研究院蚌埠233000）

臨水建筑物發(fā)生位移后，建筑物的位移監(jiān)測以及監(jiān)測水下斷面尺寸工作十分重要，可以為后期的安全分析工作提供重要支撐。本文介紹了水下斷面測量以及位移監(jiān)測的方法，并對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了處理和成果分析。

防洪墻水下測量位移監(jiān)測GPS-R TK

1　概述

長江某防洪墻由于墻后靜壓管樁施工擠土效應(yīng)導(dǎo)致防洪墻整體向長江側(cè)產(chǎn)生了不均勻位移。為分析位移后防洪墻安全性，對防洪墻所處的長江岸坡水下斷面以及發(fā)生位移后的防洪墻徑向及切向位移進行監(jiān)測，并對防洪墻位移情況進行了分析。

2　管樁施工及防洪墻位移情況

壓樁機進場后，管樁施工于11月1日進行試樁，11月2～3日在Ⅶ、Ⅷ段防洪墻墻后施工54#～67#管樁，樁長26m，11月4～5日在第Ⅳ段防洪墻墻后施工26#～37#管樁，樁長24m。11月5日在28#樁施工時發(fā)現(xiàn)防洪墻出現(xiàn)不同程度的位移，其中第Ⅳ段墻體位移量最大。發(fā)現(xiàn)位移后即停止靜壓樁施工，并在防洪墻6處沉降縫設(shè)位移觀測點。

防洪墻及墻后管樁布置見圖1，圖中，1#～7#為防洪墻各段間分縫編號。

圖1　防洪墻及墻后管樁布置圖

3　橫斷面現(xiàn)狀測量

由于場地處于長江江岸，且所處長江河床距防洪墻底板高差較大，為分析位移后防洪墻安全性就必須對該段江岸及河床斷面進行測量。

3.1測量方法

斷面測量分陸上和水下兩部分進行，陸上和水下測量的方位一致。陸上斷面使用GPS－RTK進行測量；水下斷面采用GPS－RTK進行測點定位，超聲波測深儀測量水深，根據(jù)測得的水深及水位計算測點高程。水位觀測為在測量范圍內(nèi)的河道上下游各布置1組水尺，水位觀測每半小時觀測一次，觀測精度為0.01m。

3.1.1RTK原理

RTK（Real Time Kinematic）技術(shù)又稱載波相位差分技術(shù)，是實時處理兩個測站載波相位觀測量的差分方法。載波相位差分方法分為兩類。一類是修正法，即將基準(zhǔn)站的載波相位修正值發(fā)送給流動站，改正流動站接收到的載波相位，再求解坐標(biāo)，屬準(zhǔn)RTK技術(shù)。另一類是差分法，即先求解起始相位整周模糊度，又稱RTK初始化，然后進行實時差分，屬真正RTK技術(shù)。它要求基準(zhǔn)站GPS接收機實時把觀測數(shù)據(jù)及已知數(shù)據(jù)實時傳輸給流動站GPS接收機，流動站快速求解整周模糊度，在觀測到四顆或以上衛(wèi)星后，可實時求解出厘米級的流動站動態(tài)位置。

3.1.2RTK野外操作流程

（1）連機：確保電源，天線、電纜正確連接。先檢查，再開電源；

（2）建立新項目Job/New；

（3）參數(shù)設(shè)置Job/Setting；

（4）編輯控制點Job/EditPoints；

（5）設(shè)置基準(zhǔn)站Survey/BaseSetup；

（6）設(shè)置流動站Survey/RoverSetup；

（7）計算坐標(biāo)轉(zhuǎn)換參數(shù)Survey/Control Points；

（8）采點survey/Data Collection或放樣Stake out/Stake points。

3.1.3RTK主要技術(shù)指標(biāo)

（1）靜態(tài)、快速靜態(tài)：5mm+1ppm；后處理動態(tài)：10mm+ 1ppm；實時碼差分定位：＜30cm（典型）；實時動態(tài)RTK：平面10mm+1ppm垂直20mm+2ppm；

（2）距離：建議工作距離：≤10km；最大工作距離：40km；

（3）時間：RTK初始化時間：2~10s（良好環(huán)境）；RTK測量時間：2秒厘米級、20秒毫米級。

圖2　斷面1橫斷面圖

圖3　斷面2橫斷面圖

圖4　切向位移與墻高關(guān)系曲線

圖5　徑向位移與墻高關(guān)系曲線

圖6　各墻段與切向位移關(guān)系曲線

圖7　各墻段與徑向位移關(guān)系曲線

3.2斷面特征

為了解防洪墻處長江岸坡橫斷面特征，對產(chǎn)生位移最大的第Ⅳ段墻體兩端所在斷面進行了測量（其中第Ⅳ段與第Ⅲ段分縫處為斷面1，與第Ⅴ段分縫處為斷面2）。測量時長江水面高程4.85m。實測斷面圖見圖2和圖3。

斷面1：水下最遠處測至距防洪墻363m,最深處河底高程-27.75m（與防洪墻底板高差為34.25m），混凝土預(yù)制塊護坡坡比1∶4.4、河道邊坡坡比1∶2.4～1∶12.1。

斷面2：水下最遠處測至距防洪墻235m,最深處河底高程－26.42m（與防洪墻底板的高差32.92m），混凝土預(yù)制塊護坡坡比1∶3.2，河道邊坡坡比1∶2.3～1∶16.5。

3.3斷面特征分析

根據(jù)斷面測量結(jié)果，第Ⅳ段防洪墻距長江深泓較近，防洪墻底板與河底高差較大。這些特征對防洪墻抗傾覆和整體抗滑穩(wěn)定性不利。

4　防洪墻位移現(xiàn)狀監(jiān)測

4.1測量方法

由于防洪墻施工時未設(shè)置位移觀測點，亦未進行位移觀測，因此無法測出絕對位移。位移現(xiàn)狀主要是對相鄰墻體之間錯位進行觀測。位移測量使用鋼尺，縫寬測量使用塞尺。

防洪墻八段墻體之間設(shè)有7處沉降縫，為了便于觀測與資料整理，將Ⅰ、Ⅱ段墻體分縫編號設(shè)為1#，將Ⅱ、Ⅲ段墻體分縫編號設(shè)為2#，其余依次類推。

觀測及資料整理時對防洪墻各段位移約定為：水平面上垂直墻軸線的位移為徑向位移；沿墻體軸線方向位移為切向位移（文中所述位移觀測值均指相鄰兩段墻體間的相對位移）。

4.2現(xiàn)狀位移監(jiān)測

現(xiàn)場先后3次對防洪墻位移進行觀測，由于3次位移觀測數(shù)據(jù)差別較小，本文僅就最后一次觀測數(shù)據(jù)進行分析，最后一次觀測數(shù)據(jù)見表1。根據(jù)觀測成果，建立各段的位移與墻高關(guān)系曲線，見圖4和圖5，再根據(jù)各段沿墻高位移的均值建立與各墻段關(guān)系曲線，見圖6、圖7。

4.3墻體位移特征分析

4.3.1墻體切向位移

（1）由圖4和圖6可知，1#、2#、5#、7#切向位移量相對較小。根據(jù)防洪墻發(fā)生位移的位置及管樁施工情況綜合分析認為：1#、2#、5#墻后未進行管樁施工，墻體切向位移較小；7#縫所處墻后管樁已施工完畢，但因其迎水側(cè)土體斷面較大，土體對防洪墻向迎水側(cè)位移具有阻擋作用，使得其位移量較小。

（2）3#、4#、6#切向位移開展較大，這3處均為墻后管樁已施工，并且防洪墻迎水側(cè)土體斷面較小。

（3）每段分縫處切向位移量在沿墻高方向基本一致。

4.3.2墻體徑向位移

（1）由圖5和圖7可知，3#、4#所處的第Ⅳ段防洪墻位移量最大，2#、5#位移較小，1#、6#和7#徑向位移量為零。經(jīng)分析認為：3#、4#所處第Ⅳ段防洪墻墻后管樁已施工，防洪墻迎水側(cè)土體橫斷面較小且防洪墻伸入長江側(cè)較多。

（2）根據(jù)圖5中徑向位移與墻高關(guān)系曲線分析可知，沿墻高方向徑向位移量基本一致，防洪墻發(fā)生傾覆的可能性較小。

（3）6#和7#墻后管樁雖然已施工，但防洪墻迎水側(cè)土體橫斷面較大，其徑向位移趨近于零，這說明防洪墻迎水側(cè)土體沿徑向橫斷面大或其他建筑物的抵抗作用，墻體徑向位移很小甚至墻體不會發(fā)生位移。

5　結(jié)論

根據(jù)對防洪墻位移現(xiàn)狀和特征分析，得出以下結(jié)論：（1）防洪墻距長江深泓較近，防洪墻底板與河底高差較大。這些特征可能導(dǎo)致防洪墻與岸坡產(chǎn)生整體滑動；（2）3次測量結(jié)果顯示墻體位移已趨于穩(wěn)定；（3）第Ⅳ段防洪墻切向位移和徑向位移量較其他段大，其相對位移量分別為27.22mm、29.13mm；（4）發(fā)生位移的防洪墻，每段分縫處切向和徑向位移量在沿墻高方向未見有明顯差異，由此可以判斷防洪墻向迎水側(cè)傾覆的可能性很??；（5）從墻體位移分布規(guī)律分析，墻體發(fā)生明顯位移的其墻后均有管樁施工；（6）在墻后有管樁施工的前提下，如果防洪墻迎水側(cè)土體沿徑向橫斷面大或其他建筑物的抵抗作用，其墻體徑向位移很小甚至墻體不產(chǎn)生位移；（7）根據(jù)每節(jié)分縫處位移量分析，墻體上下位移基本一致。

通過現(xiàn)場了解該處防洪墻和管樁施工情況、防洪墻產(chǎn)生位移的過程以及對該段防洪墻橫斷面、各分縫處的徑向和切向位移量進行觀測，并根據(jù)取得的資料進行初步分析認為：由于第Ⅳ段防洪墻迎水側(cè)土體橫斷面較小，距離長江主河道較近，且其墻后管樁施工方法為靜壓法，這些均是導(dǎo)致防洪墻發(fā)生位移的原因