沉降觀測在寶應船閘建設過程中的應用

劉長明 周監清 魏 超

（江蘇科興工程建設監理有限公司 南京 210000）

現有寶應船閘位于寶應縣城南，連通京杭運河和寶射河，為鹽寶縣口門。鹽寶線由寶應船閘京杭運河口向東經黃土溝至鹽城市黃崗鎮與鹽紹線匯合，西通大運河，為四級航道，承擔著溝通干線航道網中“兩縱”京杭大運河和連申線的重要作用，同時承擔著兗州、鹽城的水運物資運輸功能，是里下河地區水上運輸的重要橫向通道。寶應船閘現有規模為10.4 m×140 m×2.5 m（門口寬×閘室長×檻上水深），規模等級達不四級通航建筑物標準。現有寶應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，以確保工程達到規范要求的標準。

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留施工寬縫，將整塊底板分成3塊，待兩側邊墩澆筑完成、回填土達到所要求的高程、地基沉降穩定后，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定性指導，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

（1）《工程測量規范》GB50026－07。

（2）《水運工程測量規范》JTJ203－2001。

（3）《水運工程水工建筑物原型觀測技術規范》JTJ218－2005。

（4）《國家一、二等水準測量規范》（GB12897－91）。

（5）《建筑變形測量規范》（JGJ8－2007）。

（6）寶應船閘工程《施工圖設計說明書》。

2.2 變形觀測精度指標［2］

依據《水運工程測量規范》JTJ203－2001

2.3 網、點的布設

2.3.1 基準網、點的布設

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，為設計院提供的高程點，按照一等水準的觀測精度和技術指標進行觀測。

2.3.2 變形觀測點的布設

按照《寶應船閘大修擴容改造工程施工圖設計》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；西側橫向編號為：T1，T2，T3，T4，東側編號為：T5，T6，T7，T8。

2.4 變形觀測

2.4.1 垂直沉降觀測

高程系統采用1985國家高程基準，首先按照一等幾何水準測量的觀測方法及精度要求建立閉合路線，以設計院提供的水準點E3，E4做為基準點進行聯測，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。

2.4.2 觀測周期

基準點、觀測點穩定后，立即組織首次觀測，并將初始數值存檔，作為以后觀測的依據。閘室、閘首底板沉降觀測周期規定：閘首沉降觀測頻率為3天1次或1周2次。結合以往的工作經驗，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，結合設計說明，沉降觀測頻率為：前2周要求項目部每天觀測1次，2周后按照設計說明規定的頻率進行觀測；其后根據沉降量的變化情況適當調整觀測周期。

2.5 沉降觀測儀器

儀器型號：Topcon-AT-G2＋測微器精密水準儀1臺；銦瓦水準尺1套。

2.6 觀測注意事項

（1）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。

（2）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 s，應及時進行檢驗校正。

（3）布設觀測路線時，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）觀測時間及環境：不在日出前后1 h、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。

（5）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豎直標尺，提高觀測效率。

3 沉降觀測事后處理

觀測數據分析是沉降觀測過程中的一項非常重要的工作之一，根據連續定時測量船閘上特定測點在垂直方向上變化的數據，以分析船閘整體狀態的變化。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，可以監測垂直位移的大小和變化，不但可以為以后船閘底板的內力計算提供數據，提高其準確性，而且還便于及時發現異常情況，采取措施，保證工程的安全運行［3］。

4 沉降觀測后期數據處理注意事項

4.1 注意初始數據采集

底板澆筑完成后應及時進行首次沉降觀測，采集初始數據，初始數據作為整個沉降觀測的依據必須準確，因此常規的做法是連續采集2次取平均數值［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據作為初始數據。

4.2 底板沉降觀測報告的數據分析

數據分析作為結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據處理時對每個觀測點的數據分析，見表1。

表1 沉降觀測一般數據分析

對于表1的底板數據分析還應有文字闡述，包括如下內容：首次觀測時間、本月觀測次數、累計觀測次數，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，整個觀測還應有結論。

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，在數據分析時可將沉降速率設為0，在沉降曲線圖中如何顯示上浮情況，可按實際情況進行。如果偶爾出現上浮很小的可按未發生沉降理解，即沉降為0或本月穩定，如經常出現且上浮較大應具體分析原因，至于在曲線圖中可否顯示上浮，在不同地區要求中可能存在差異。

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

5 結語

船閘變形觀測是一項精度、分析及結論要求都很高的工作，其工作量大，必須要有較高責任心來完成。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，就數據分析來看，通過實踐可以采用EXCEL等工具簡化計算過程，減輕后期數據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測設計及成果分析［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.