大型水閘沉降位移觀測設(shè)計

【摘要】文章結(jié)合某攔河閘沉降位移觀測設(shè)計實例，從沉降觀測點的布設(shè)、沉降觀測方法等方面進行闡述，探討了在水閘沉降位移觀測設(shè)計中應(yīng)該注意的問題，為相關(guān)工程的沉降位移觀測提供了一定的借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】水閘；位移觀測；設(shè)計；分析

1 、工程概況

某攔河閘總寬度583.2m，閘室段采用兩孔一聯(lián)+中間小底板結(jié)構(gòu)，單孔凈寬12m，共43孔，順?biāo)鞣较蜷L108.0m，其中鋪蓋長20m、閘室長25m、陡坡長13m、消力池長20m。閘室底板頂高程76.50m，上設(shè)1.5m駝峰堰，閘墩頂高程88.50m。閘后設(shè)交通橋，橋?qū)?+2×1.0m。閘門采用露頂式弧形鋼閘門，閘門尺寸為12×9.5m（寬×高），啟閉型式采用卷揚啟閉機啟閉。閘基建基面為角礫層，角礫層力學(xué)強度較高，但該層受抽砂影響有擾動，局部可能出現(xiàn)礫石架空現(xiàn)象，帶來閘基不均勻沉降，設(shè)計對該層采取振動碾結(jié)合翻壓方案措施處理。

2、 沉降觀測原理及作業(yè)技術(shù)要求

2.1沉降觀測的原理

定期地測量觀測點相對于穩(wěn)定的水準(zhǔn)點的高差以計算觀測點的高程，并將不同時間所得同一觀測點的高程加以比較，從而得出觀測點在該時間段內(nèi)的沉降量：

式中：i——觀測點點號；

J——觀測期數(shù)。

2.2沉降觀測的工作方式

沉降觀測一般采用“分級觀測”方式。沉降觀測分兩級進行：

（1）水準(zhǔn)基點——工作基點；

（2）工作基點——沉降觀測點。

工作基點相當(dāng)于臨時水準(zhǔn)點，其點位也應(yīng)力求堅固穩(wěn)定。定期由水準(zhǔn) 基點復(fù)測工作基點，由工作基點觀測沉降點。如果建筑物施工場地不大，則可不必分級觀測，但水準(zhǔn)點應(yīng)至少布設(shè)3個，并選擇其中最穩(wěn)定的一個點作為水準(zhǔn)基點。

3、 沉降位移設(shè)計方案

3.1 沉降觀測點的布置

對于水閘工程，沉降點在進行埋設(shè)時應(yīng)該選在變形幅度相對較大、變形速度較快的部位，以能夠正確全面的反應(yīng)水閘變形有代表性的特點為基本原則，布設(shè)點的相應(yīng)數(shù)量以及位置應(yīng)該由地質(zhì)的實際情況以及水閘的荷載量而確定。水閘通常情況下要依據(jù)底板的分塊情況，分別布設(shè)在分縫的兩端以及每一塊底板的四個拐角上，閘墩上的相應(yīng)的沉陷點要盡可能的布設(shè)在上下游的端點位置，并且要及時的考慮到施測人員的工作方便性以及安全性等。沉降標(biāo)點的布設(shè)位置應(yīng)該在水閘的閘墩上、水閘的閘墻、水閘的交通橋以及水閘的翼墻上。

3.2 沉降觀測方法

采用水閘沉降觀測的有效方法，主要是運用水準(zhǔn)測量的方法進行。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的調(diào)查表明，對于水閘工程的管理組織要進行精準(zhǔn)性的測量。通常情況下，水準(zhǔn)測量的精準(zhǔn)度的等級要按照水閘的等級來制定。水閘沉降觀測點的主要布設(shè)是按照水閘的整體結(jié)構(gòu)進行的，不能隨便進行更改。沉降觀測點的測量要從起測工作點的基點進行，逐漸形成一條長條形的閉合式的環(huán)線或者一條附合性的路線，為了增強測量的精度可以可以采用往返式的觀測方法或者運用變換儀器進行高度觀測。一旦觀測的水閘較長，就會使快板接縫處的兩個觀測點相距較近，在這種情況下，就可以選取一點當(dāng)做轉(zhuǎn)折點，將另一個當(dāng)做是間視點。采用這樣的觀測方法，能夠有效的確保前視距與后視距之間的距離相等。

3.3 沉降觀測基點布設(shè)

在水利工程的整體建設(shè)中，水準(zhǔn)基點的穩(wěn)定性對于建筑物的沉降量有著直接的影響，通常情況下，大型的水閘最少需要布設(shè)一組為三個的水準(zhǔn)基點。水準(zhǔn)基點的建立應(yīng)該設(shè)置在變形區(qū)之外較為穩(wěn)固的基巖或者相對于堅實土基上等便于觀測以及保護的地方。

若水準(zhǔn)基點能夠選在土基上，則應(yīng)該對于土基基礎(chǔ)進行進一步的加固處理。此外，水準(zhǔn)基點的沉降與季節(jié)也有一定的關(guān)聯(lián)：冬季天氣寒冷，高差在絕對值上能夠有一定的增加，這是由于土壤容易受到凍土的膨脹進一步使得水準(zhǔn)基點隆起而造成的；夏季天氣燥熱，凍土逐漸融解使得水準(zhǔn)點產(chǎn)生不完全沉降的現(xiàn)象。

為了有效的預(yù)防水準(zhǔn)基點輕易受到凍害膨脹的影響，水準(zhǔn)基點的埋設(shè)深度要控制于冰凍層以下的0.5m的位置。并且一旦水準(zhǔn)基點或者水準(zhǔn)點受到上升作用，其本身就具有一定不穩(wěn)固性，就會產(chǎn)生建筑物的沉陷逐漸嚴(yán)重的現(xiàn)象。對于工作基點的設(shè)置應(yīng)該盡量靠近觀測區(qū)域內(nèi)，對于位置的選擇要格外注意其觀測區(qū)的構(gòu)成以及對于沉陷點的觀測精度進行重視，并且能確保有較好的通視條件。

4 觀測成果處理

觀測點變形過程線可明顯地反映出變形的趨勢、規(guī)律和幅度，對于初步判斷建筑物的工作情況是否正常是非常有用的。以橫坐標(biāo)表示時間，縱坐標(biāo)為觀測點的累計位移繪制沉降曲線圖。沉降曲線圖格式如下圖所示。

5 、結(jié)語

1）水閘容易產(chǎn)生不均勻性的沉降現(xiàn)象，因此對于沉降觀測點的布設(shè)密度相對較大，通常在十米到三十米左右會布設(shè)一個觀測點，在混凝土快縫的棱角位置要分別布設(shè)距離相對較近的兩個測試點；

2）沉降觀測點之間的高差距離相對較大。閘墩、翼墻以及閘底板之間的各個觀測點的高差設(shè)置相對較大，通?？刂圃?0m以內(nèi)，進一步增加水準(zhǔn)測量工作量的增加。

3）沉降觀測點的數(shù)量相對較多，水準(zhǔn)測量不能滿足在每兩個觀測點之間就安設(shè)相應(yīng)的儀器，因此通常要在一個觀測站內(nèi)進行觀測好多的測點。觀測工作的完成要在對精度不產(chǎn)生影響的情況下進行，要注意對間視距、前視距以及后視距等差不等的限差。

參考文獻(xiàn)：

[1]韓東海.除險加固水閘沉降觀測分析[J].水利科技與經(jīng)濟，2016，22（6）：61-63.

[2]陳魯莉.漢江興隆水利樞紐泄水閘安全監(jiān)測[J].中國農(nóng)村水利水電，2015（8）：165-167.

[3]胡錦林.水利樞紐垂直位移觀測水準(zhǔn)測量精度分析[J].江西測繪，2014（2）：27-28.

[4]方浙東.蜀山大閘原型觀測資料分析及建議[J].水利建設(shè)與管理，2011，31（5）：52-55.

[5]張國良，伍志剛.海河水系平原地區(qū)水閘沉降觀測的探討[J].海河水利，2002（5）：33-34.

作者簡介：王慶偉，男，（1974.12—），遼寧東港人，本科，工程師，主要從事工程管理。