長溝泵站工作基點(diǎn)對建筑物垂直位移的影響

邵明猛，杜 森，伊成濤

（南水北調(diào)東線山東干線有限責(zé)任公司，山東 濟(jì)南250109）

工作基點(diǎn)是水利工程中重要的觀測設(shè)施，通過工作基點(diǎn)對建筑物垂直位移標(biāo)點(diǎn)的觀測和累計(jì)垂直位移過程線的繪制，能直接反映建筑物的沉陷狀況，對保障工程安全和建筑物的穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。

1 長溝泵站安全監(jiān)測基本情況

1.1 安全監(jiān)測布置

泵站主廠房設(shè)位移監(jiān)測標(biāo)點(diǎn)32 個(gè),測壓管4支，應(yīng)變計(jì)31 支；節(jié)制閘設(shè)位移監(jiān)測標(biāo)點(diǎn)14 個(gè)，測壓管12 個(gè)；引水閘設(shè)位移監(jiān)測標(biāo)點(diǎn)11 個(gè),測壓管3 支，滲壓計(jì)9 支；出水閘設(shè)位移監(jiān)測標(biāo)點(diǎn)12個(gè)，滲壓計(jì)6 支。

1.2 監(jiān)測頻次

垂直位移和水平位移觀測一般在通水初期每個(gè)月觀測一次，正常通水期須每季度觀測一次。測壓管、應(yīng)變計(jì)、滲壓力計(jì)采用自動化系統(tǒng)自動采集數(shù)據(jù)，設(shè)置為每2 h 自動采集一次，每10 d整理一次。

1.3 安全監(jiān)測工作流程

1）編制監(jiān)測計(jì)劃：監(jiān)測計(jì)劃應(yīng)滿足監(jiān)測頻次要求；2）審定監(jiān)測計(jì)劃：監(jiān)測計(jì)劃要報(bào)長溝泵站管理處分管副主任審定，只有經(jīng)審定的監(jiān)測計(jì)劃方可執(zhí)行；3）實(shí)施監(jiān)測：監(jiān)測人員按照審定后的監(jiān)測計(jì)劃進(jìn)行現(xiàn)場觀測；4）記錄監(jiān)測結(jié)果：監(jiān)測過程中，應(yīng)及時(shí)、客觀、真實(shí)地記錄監(jiān)測結(jié)果；5）監(jiān)測資料整編分析：對監(jiān)測記錄及相關(guān)資料進(jìn)行整理，與前期資料對比，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常情況，并進(jìn)行簡單分析，編制有關(guān)報(bào)表或報(bào)告；6）監(jiān)測資料歸檔：監(jiān)測原始記錄、聲像圖片、分析報(bào)表或報(bào)告等有關(guān)資料歸檔。

1.4 數(shù)據(jù)采集及管理

水位觀測采用人工測讀水尺的方式及自動水位計(jì)獲得成果。垂直位移采用徠卡LS10 型電子水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測，水平位移采用徠卡LS60 全站儀進(jìn)行觀測。主廠房應(yīng)變計(jì)、引水閘測壓管（內(nèi)安裝水位傳感器）、出水閘滲壓計(jì)和節(jié)制閘測壓管（內(nèi)安裝滲壓計(jì)）均采用葛南MCU-32 型自動監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測。

泵站、引水閘、出水閘和節(jié)制閘垂直位移均按照一等水準(zhǔn)要求進(jìn)行往返觀測，利用徠卡水準(zhǔn)網(wǎng)平差軟件進(jìn)行精密平差；水平位移利用全站儀進(jìn)行多測回測角方法觀測，同樣用徠卡平差軟件進(jìn)行平差；內(nèi)部變形觀測采用葛南MCU-32 型自動監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行采集整理。安全監(jiān)測數(shù)據(jù)按月份、季度、年度整理并向上級部門報(bào)送，所有數(shù)據(jù)均有原始記錄，并已按年度進(jìn)行歸檔。

2 改造前概況

2.1 長溝泵站測區(qū)概況

長溝泵站原設(shè)有工作基點(diǎn)16 個(gè)，其中主廠房4 個(gè)、節(jié)制閘4 個(gè)、引水閘4 個(gè)、出水閘4 個(gè)。通過查閱以往施工期記錄資料顯示，長溝泵站所有工作基點(diǎn)均于2011 年6 月30 日前施工完成。垂直位移工作基點(diǎn)和水平位移工作基點(diǎn)埋設(shè)在同一觀測墩上，工作基點(diǎn)基礎(chǔ)位于地面以下2.4 m。長溝泵站原始地面高程平均約為36.5 m，廠區(qū)地面設(shè)計(jì)高程39.0 m，現(xiàn)狀地面以下2.5 m 均為回填土，主廠房的4 個(gè)工作基點(diǎn)均埋設(shè)在回填土上。3 個(gè)閘的12 個(gè)工作基點(diǎn)也基本埋設(shè)在回填土上，由于節(jié)制閘下游西側(cè)的工作基點(diǎn)已被施工的自卸車輛撞歪，可見埋設(shè)并不牢固。

2.2 工作基點(diǎn)改造前歷年觀測數(shù)據(jù)分析

從2013 年10 月到2015 年12 月長溝泵站管理處一直都是按原工作基點(diǎn)高程不變的情況下對泵站及3 個(gè)閘進(jìn)行垂直位移觀測，選取站區(qū)上游翼墻垂直位移觀測為代表進(jìn)行分析，其中上右翼1-1 上升了15 mm，通過觀測發(fā)現(xiàn)，絕大部分觀測標(biāo)點(diǎn)都出現(xiàn)了上升現(xiàn)象，初步分析原因?yàn)楣ぷ骰c(diǎn)實(shí)際下沉造成。 2015 年10 月12 日，原干線公司信息辦提供了1985 國家高程基準(zhǔn)H-三等水準(zhǔn)點(diǎn)（38.879 m），此水準(zhǔn)點(diǎn)是為了校核泵站上下游水位所埋設(shè)，不具備校核工作基點(diǎn)的條件，為了能夠進(jìn)一步掌握改造前工作基點(diǎn)的狀況，長溝泵站管理處利用此水準(zhǔn)點(diǎn)對工作基點(diǎn)進(jìn)行了校核，3 個(gè)月之內(nèi)工作基點(diǎn)下沉約5 mm 左右。為了做好與之前觀測數(shù)據(jù)的銜接，長溝泵站管理處對2015 年12 月的觀測數(shù)據(jù)按舊基點(diǎn)高程進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，并形成了與以前數(shù)據(jù)對比的成果表。然后再將2015 年12 月的觀測數(shù)據(jù)作為初始數(shù)據(jù)，之后的觀測以校核后的基點(diǎn)高程為準(zhǔn)。

3 改造后分析

3.1 改造方案

長溝泵站管理處與南水北調(diào)山東干線公司工程部、設(shè)計(jì)單位、監(jiān)理單位、施工單位共同確認(rèn)了新建3 個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)及9 個(gè)工作基點(diǎn)的具體位置。2018 年4 月25 日開始施工，基準(zhǔn)點(diǎn)新建3 座，工作基點(diǎn)新建9 座。平面基準(zhǔn)點(diǎn)與高程基準(zhǔn)點(diǎn)共用，基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)均為具有強(qiáng)制歸心裝置的鋼筋混凝土標(biāo)墩，均設(shè)置了保護(hù)蓋。3 座基準(zhǔn)點(diǎn)基礎(chǔ)為φ600 鋼筋混凝土灌注樁，樁長15 m；9 座工作基點(diǎn)基礎(chǔ)為φ600 鋼筋混凝土灌注樁，其中樁長15 m 的2 座，樁長10 m 的7 座。

3.2 改造后觀測要求

工作基點(diǎn)改造后的垂直位移觀測工作均是利用新的基點(diǎn)高程為引點(diǎn)進(jìn)行一等水準(zhǔn)往返觀測，采用瑞士徠卡電子水準(zhǔn)儀，每千米往返測不等差不低于0.3 mm ，所采用的儀器均按《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》（GB12897-2006）中6.2儀器的檢校要求進(jìn)行儀器檢驗(yàn)，水準(zhǔn)儀技術(shù)指標(biāo)滿足《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》（GB12897-2006）中6.3 表6 的要求。數(shù)據(jù)處理利用平差軟件進(jìn)行嚴(yán)密平差，高程系采用1985 國家高程基準(zhǔn)。

3.3 觀測數(shù)據(jù)分析

改造后的垂直位移觀測成果表及累計(jì)垂直位移變化過程線，如圖1 所示。為了便于測量數(shù)據(jù)的連續(xù)分析，把2018 年11 月份原有監(jiān)測點(diǎn)的累計(jì)垂直位移量接入到新的變形監(jiān)測系統(tǒng)中再次進(jìn)行數(shù)據(jù)銜接，又得到了工作基點(diǎn)改造后的累計(jì)垂直位移變化過程線，如圖2 所示。經(jīng)過比較分析后發(fā)現(xiàn)，測量數(shù)據(jù)符合冬季下沉，夏季上升的年周期變化規(guī)律。2019 年度上游翼墻最大累計(jì)位移為-2.1 mm，位于上右翼1-1，相鄰部位變化均勻，表明建筑物無較大沉陷產(chǎn)生，變化趨勢穩(wěn)定，符合建筑物自身沉陷、測量誤差和變化趨勢要求。長溝泵站基準(zhǔn)點(diǎn)和工作基點(diǎn)的改造，保證了長溝泵站安全監(jiān)測的測量精度，為泵站機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力支持。

圖1 改造后累計(jì)垂直位移變化過程線

圖2 數(shù)據(jù)銜接后累計(jì)垂直位移變化過程線