Trimble DiNi03在三河閘工程垂直位移監(jiān)測中的應(yīng)用

張 狀，馮天佑，陳 靜

(1.江蘇省洪澤湖水利工程管理處，江蘇 淮安 223100；2.江蘇省交通工程集團(tuán)有限公司 ，江蘇 鎮(zhèn)江 212127)

0 引 言

日常管理、維護(hù)工作是保證三河閘工程安全、穩(wěn)定的關(guān)鍵工作。水閘垂直觀測是水閘日常管理工作的重要工作內(nèi)容。通過采用合理的手段對三河閘位移觀測成果進(jìn)行統(tǒng)計、分析，以獲取其安全狀況，從而為水閘使用、維護(hù)提供數(shù)據(jù)支撐[1-3]。采用傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量手段對水閘位移進(jìn)行觀測時，其觀測成果受人為因素影響較大，測量工作較為繁雜，導(dǎo)致工作效率不高[4-6]。因此，為了提高觀測效率和精度，在三河閘垂直觀測工作中，使用Trimble DiNi03電子水準(zhǔn)儀施測，和傳統(tǒng)手段相比，具備自動化程度高、精度高等優(yōu)勢[7-9]。

1 工程概況

三河閘工程位于江蘇省洪澤區(qū)與盱眙縣交界處，洪澤湖的東南角，為淮河入江水道的控制口門，是控制和調(diào)節(jié)洪澤湖下泄流量、確保入江水道及里下河地區(qū)防洪安全的重要水工建筑物。三河閘工程由三河閘及上下游攔河壩組成，三河閘采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共設(shè)置63孔，單孔凈寬10m，孔高6.2m。原設(shè)計流量8000m3/s，加固后設(shè)計流量12000m3/s，攔河壩迎水面為混凝土坡，背水面為土坡。在工程的長期使用過程中，三河閘工程出現(xiàn)了一定的破壞現(xiàn)象。為了研究三河閘工程的安全情況，選用2018年度在汛前、汛后對三河閘進(jìn)行垂直位移觀測的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，為三河閘工程的使用、維修積累基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 DiNi03電子水準(zhǔn)儀特點(diǎn)及操作方法

2.1 特點(diǎn)

Trimble_DiNi03電子水準(zhǔn)儀最顯著的特點(diǎn)是：精度高、自動化程度高。Trimble_DiNi03 電子水準(zhǔn)儀美千米往返中誤差僅為0.3mm，其精度可滿足三河閘垂直位移觀測的需求。同時，采用Trimble_DiNi03 電子水準(zhǔn)儀可實(shí)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動存儲，降低了人工工作強(qiáng)度，提高了監(jiān)測效率，儀器內(nèi)置8種導(dǎo)線測量模式，可實(shí)現(xiàn)多樣化測量。

2.2 DiNi03電子水準(zhǔn)儀操作過程

儀器每年至少應(yīng)由專業(yè)計量單位鑒定1次，每次觀測前應(yīng)對儀器i角進(jìn)行檢驗(yàn)，一、二等觀測作業(yè)i角應(yīng)≤15″，三、四等觀測作業(yè)i角應(yīng)≤20″，若i角超出規(guī)范要求，應(yīng)在觀測前利用儀器自帶軟件進(jìn)行校正或者送至專業(yè)計量單位進(jìn)行校正。i角檢驗(yàn)方法，見圖1。

圖1 i角校驗(yàn)方法

線路水準(zhǔn)測量操作步驟如下：

1)新建項(xiàng)目名稱，打開文件選項(xiàng)，依次選擇項(xiàng)目管理--新建項(xiàng)目，輸入項(xiàng)目名稱、操作者、備注等。

2)設(shè)置限差，水準(zhǔn)線路的限差根據(jù)國家水準(zhǔn)測量規(guī)范輸入，單站前后視距差和水準(zhǔn)線路的前后視距累計差也按照國標(biāo)輸入。設(shè)置好后，測量時若出現(xiàn)超限情況，儀器會自動報警。

3)設(shè)置線路：選擇水準(zhǔn)線路，新建一條線路，定義名稱，根據(jù)測量要求選擇測量模式一、二等水準(zhǔn)測量選用aBFFB，選擇奇偶站交替，設(shè)置好后按回車鍵進(jìn)行下一步，將基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)號、代碼、高程輸入，沒有高程輸入0，測段完成后高差自動算出。

4)SN0：001表示第1個測站，黑色光標(biāo)落在B上表示先測后視。界面中的豎直線將主界面一分為二，左邊表示已操作過的內(nèi)容，右邊表示將要操作的內(nèi)容，依次測完一個測站的BFFB。

3 三河閘工程垂直位移監(jiān)測

3.1 三河閘

三河閘垂直位移標(biāo)點(diǎn)有112個：21塊底板共84個標(biāo)點(diǎn)，上左翼墻4個標(biāo)點(diǎn)，上右翼墻4個標(biāo)點(diǎn)，下左翼墻6個標(biāo)點(diǎn)，下右翼墻6個標(biāo)點(diǎn)，左岸墻4個標(biāo)點(diǎn)，右岸墻4個標(biāo)點(diǎn)。從觀測資料來看，上半年大部分測點(diǎn)呈下沉趨勢；下半年呈抬升趨勢，且規(guī)律明顯。監(jiān)測點(diǎn)平面布置圖，見圖2；監(jiān)測結(jié)果，見圖3。

圖2 監(jiān)測點(diǎn)平面布置圖

圖3 監(jiān)測結(jié)果

上半年，2018年3月與2017年10月相比，間隔位移量-1.4-3.8mm之間，其中最大間隔位移量為3.8mm，它是底板19-1測點(diǎn)。最大累計沉陷量為30.1mm，它是底板1-1測點(diǎn)，下沉速率為0.463mm/a；最大累計抬升量是35.2mm，它是底板3-2測點(diǎn)，抬升速率為0.542mm/a。近20a來這兩測點(diǎn)趨于動態(tài)穩(wěn)定。兩次測量間隔屬枯水位期，大部分測點(diǎn)均下沉，通過對現(xiàn)場勘查與成果表分析，由于觀測時段處于枯水位期，降雨量小，水位低，導(dǎo)致底板與上、下游翼墻整體沉降，沉降值在正常范圍內(nèi)變化。

下半年，2018年12月與2018年3月相比，間隔位移量-4.1-0.1mm之間，其中最大間隔位移量為-4.1mm，它是底板15-4測點(diǎn)。最大累計沉陷量為29.2mm，其下沉速率為0.449mm/a，它是底板1-1測點(diǎn)；最大累計抬升量是37.8mm，它是底板3-2測點(diǎn)，抬升速率為0.582mm/a。近20a來這兩測點(diǎn)趨于動態(tài)穩(wěn)定。兩次測量間隔在豐水期，工作橋，公路橋大部分測點(diǎn)均抬升，通過對現(xiàn)場勘查與成果表分析，由于觀測時段處于豐水期，大流量開閘行洪，降雨量大，水位高，導(dǎo)致測點(diǎn)整體抬升，抬升值在正常范圍內(nèi)。

3.2 游攔河壩

三河閘上游攔河壩共26個測點(diǎn)。

上半年，2018年3月與2017年10月相比，上游攔河壩迎水面間隔位移量-2-20mm，呈下沉趨勢；背水面間隔位移量-9-1mm，抬升趨勢。通過對現(xiàn)場勘查與成果表分析，迎水面為混凝土護(hù)坡，間隔位移量較??；背水面為土壤，兩次測量間隔水位較高，土壤中有效水的含量開始上升，導(dǎo)致土體松散，測點(diǎn)抬升。

下半年，2018年12月21日與2018年3月23日相比，上游攔河壩迎水面間隔位移量-7-12mm，大部分呈抬升趨勢；背水面間隔位移量-4-25mm，呈下降趨勢。通過對現(xiàn)場勘查與成果表分析，兩次測量間隔溫度不斷下降，土壤中有效水的含量開始下降，導(dǎo)致土壤凍結(jié)，測點(diǎn)下降。其中上游攔河壩2測點(diǎn)，汛前汛后測量變化均較大，但周圍無明顯異常，有待進(jìn)一步觀察。

3.3 下游攔河壩

三河閘下游攔河壩共26個測點(diǎn)。

上半年，2018年3月2017年10月相比，下游攔河壩間隔位移量-2-8mm大部分測點(diǎn)輕微下沉。通過對現(xiàn)場勘查與成果表分析，測點(diǎn)周圍為土壤，下游水位較低，土壤中有效水的含量開始下降，導(dǎo)致測點(diǎn)下沉。

下半年，2018年12月21日與2018年3月24日相比，下游攔河壩間隔位移量-1-22mm，大部分測點(diǎn)下降。通過對現(xiàn)場勘查與成果表分析，測點(diǎn)周圍為土壤，兩次測量間隔溫度不斷下降，土壤中有效水的含量開始下降，導(dǎo)致土壤凍結(jié)，測點(diǎn)下降。

4 結(jié) 論

采用Trimble DiNi03監(jiān)測儀器對三河閘工程進(jìn)行垂直位移監(jiān)測，與傳統(tǒng)監(jiān)測方法相比具備操作簡便、精度高、監(jiān)測連續(xù)等優(yōu)勢。通過對三河閘工程個監(jiān)測的汛前、汛后監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，上半年大部分測點(diǎn)呈下沉趨勢，下半年呈抬升趨勢，規(guī)律較為顯著。整體監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，三河閘無較大的異常變形數(shù)據(jù)，整體穩(wěn)定性較為良好。采用Trimble DiNi03對工程進(jìn)行垂直變形監(jiān)測的方法較為可靠。