洙水河航道改造工程嘉祥船閘主體建筑物沉降觀測

摘要： 結合沉降觀測的目的和內容，介紹了洙水河嘉祥船閘主體建筑物沉降觀測方案，具體闡述了觀測儀器、觀測路線、觀測周期、觀測方法四方面要點，為今后同類工程提供借鑒。

關鍵詞：船閘，沉降觀測，精度，注意事項

一.工程概述

嘉祥船閘為Ⅳ級船閘，設計船型為500t級船舶（可兼顧通過1000噸級船舶），建設規模為230×23×4m（閘室長×寬×檻上水深），船閘設計通過能力為1960萬噸。本項目所在航道為蘇北運河，二級通航標準，設計最大船舶等級為2000噸級；皂河三線船閘建設級別為Ⅱ級，船閘基本尺度為23×260×5（米）（口門寬×閘室長×最小檻上水深）。

上閘首采用鋼筋混凝土實體底板和箱型邊墩組成的整體式結構，平面尺寸27.0×39.0m（長×寬），口門寬23m，邊墩寬8m，墩頂高程37.50m，門檻頂高程30.30m，底板厚2.2m。上閘首設置格柵式帷墻消能室，輸水廊道段面尺度為2.5m×3m（寬×高）。

下閘首采用鋼筋混凝土實體底板和箱型邊墩組成的整體式結構，平面尺寸均為27.3×39.0m（長×寬），口門寬23m，邊墩寬8m，墩頂高程37.50m，門檻頂高程29.90m，底板厚2.5m。下閘首設消力檻進行對沖消能，輸水廊道段面尺度為2.5m×3m（寬×高）。

閘室長度為230m，采用C25鋼筋混凝土整體式結構，沿長度方向設沉降—伸縮縫，間距布置為（10000+14×15000+10000）mm。閘室墻口寬為23.2m，凈寬23m，迎水面布置10cm厚鋼護木。閘室墻頂高程37.50m，胸墻頂高程38.45m，上設0.25m扶手。閘室底板厚2.1m，閘室墻底寬2.1m，頂寬0.9m。閘墻兩側設鋼護木、爬梯、固定式系船柱及系船鉤，結構段沉降—伸縮縫設置紫銅和遇水膨脹橡膠兩道止水。

二.沉降觀測目的和內容

沉降觀測非常重要，通過沉降觀測，可以監測建筑物的沉降變位情況，不但為今后的船閘底板內力計算提供數據，提高了準確性，而且能便于及時發現異常情況，及時采取措施，保證工程的安全運行。

通過定期進行沉降觀測，可以掌握軟基的固結過程，用來確定預留施工寬縫對內力的影響，同時為確定封鉸時機和地下水位控制、加載速率提供依據。

三、沉降觀測方案

3.1精度指標與觀測儀器的選擇

根據設計要求和現行國家《工程測量規定》、《建筑物變形測量規程》及交通部《水運工程測量規范》中對沉降觀測的各項規定，結合皂河三線船閘工程具體的特點，我們選擇變形測量的二級標準作為本項沉降觀測的精度指標，詳見表1。

特高精度要求的特種精密工程和重要科研項目變形觀測

高精度要求的大型建筑和重要科研項目變形觀測

中等精度要求的建筑物和科研項目變形觀測，重要建筑物

低精度要求的建筑物變形觀測，一般建筑物主體傾斜觀測

沉降觀測是船閘工程中精度較高的測量工作，儀器設備、布設路線、觀測方法及人員素質等多方面都會影響觀測數據的精度。在該測量工作中我們選擇拓普康TOPCON-AG2精密水準儀，配合銦鋼水準尺進行作業，省測繪局鑒定部門對儀器的各項指標進行了技術鑒定，在作業期間我們多次對儀器i角差進行檢核，為觀測工作提供了技術保證。

3.2 觀測路線的布設

3·2·1 水準基點、工作基點的設置

水準基點由測區原有等級水準點（設計部門提供）BM5（38.671m）、K1（33.725m）組成，該兩點高程數據經多次聯測檢核，高差誤差均小于1.0mm。且因水準基點均位于水利節制閘區 較為偏僻地方，是水利節制閘施工期間（1968-1971年）設置的，點位穩定可靠。我們以觀測條件較好的K1作為工作基點，BM5做為校核點。與K1、BM形成一個閉合環，檢測起始數據的正確性。

3·2·2 觀測點的布設

上、下閘首及閘室塢式段均在邊墩底板及施工寬縫的兩端各布設8個沉降釘計16個觀測點、閘室14節扶壁段均在閘墻底板兩端各布設4個沉降釘計56個觀測點；沉降釘的制作采用40cm ? 16銅釘，埋設時配以斜鋼筋接在底板面層及豎向鋼筋上，頂端突出砼表面1.5cm～2.0cm左右，以保證點位穩固。

由工作基點K2至觀測點路線基本沿閘塘外圍原狀土上設置，中間轉點全部埋設測樁，采用50～100 cm ?20螺紋鋼打入土層，表面澆筑20～30㎝厚砼，進入閘塘邊坡段，除轉點采用同前設置外，測站架鏡的位置也埋設30㎝厚砼，以保證觀測時儀器的穩定。

3.3 觀測方法及注意事項

本次沉降觀測工作采用精密幾何水準測量方法進行，觀測過程中，各項偏差控制及內業數據處理按照國家《建筑物變形測量規程》中各項規定執行。 進行沉降觀測過程中，須注意的幾個問題：⑴、每次觀測應遵守“四固定”原則，即：觀測所用儀器及水準標尺固定；觀測人員固定；觀測路線固定；觀測環境和條件基本相同。⑵、水準儀i角是一個變化值，每次作業前，對i角進行檢查，若發現i角大于10秒，應及時進行檢驗校正。 ⑶、布設觀測路線時，前后視距不超過30m，前后視距差不超過0.5m，以控制i角的誤差影響，同時提高觀測時的清晰度。

⑷、觀測時間及環境：不在日出前后1小時、中午時分進行觀測，更不能在大風或有霧的情況下進行觀測。 ⑸、為保證水準尺氣泡穩定居中，自制一些簡單的水準尺輔助標桿，以使扶尺員快速穩定地堅直標尺，提高觀測效率。

3.4觀測周期

對于建筑物變形觀測周期，有關測量規范、規程都沒有作統一規定，我們根據以往同類型船閘經驗，結合本工程閘室墻采用龍門架支撐大模板一次到頂澆筑砼的施工方案，分析基礎加載的情況，制定如下觀測周期：施工初期20天，封鉸前期至封鉸期間10天，封鉸后至觀測點移測到閘室墻頂部30天。

船閘主體建筑物施工期間，如遇到特殊情況（回填土與地下水位發生較大變化，底板或墻體產生裂縫，沉降縫兩側出現較大不均勻沉降等），應立即進行逐日或幾天一次的連續觀測，及時提供觀測數據，確保建筑物安全。

四、沉降觀測成果

從2010年8月至2012年1月，共完成31次沉降觀測2012年1月06日以后移測到閘室墻頂部觀測），閉合環線的高差閉合差在-0.3～+1.5㎜之間，滿足二等水準測量精度要求。

五、結語

1、觀測數據表明，本工程整個施工階段基礎的沉降量及回彈量的變化與施工順序、地基上的加載大小、施工進度、地下水位情況等密切相關。

2、沉降觀測資料反映施工階段的實際沉降量，所以與設計部門提供的理論預留沉降量相符，其主要原因是理論計算假設條件變化出入較大，計算無法考慮施工期各種動態影響因素，另外地質條件復雜。目前理論計算雖考慮土體的固結過程，把地基作為粘彈性模型進行計算，但由于計算參數隨不同土質而不盡相同，難以正確選取，故只能通過現場觀測，采用反分析法來確定計算參數，才能為投計提供有效的數據。

3、船閘工程沉降觀測工作是一項非常繁雜的工作，技術要求高，需要付出艱辛的勞動。閘室墻后回填土施工時部分觀測線路須臨時調整，且達不到固定如初，這是影響觀測精度的主要原因。采用全站儀在固定測站及鏡高的情況下，通過三角高程的方法來代替幾何水準進行沉降觀測，可以減少勞動強度，但能否滿足精度要求，是值得在今后船閘建設中加以研究的。

參考文獻：

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[3]《工程測量規范》GB50026-2007

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[5]水運工程質量檢驗標準JTS257-2008