某水闸项目建筑物沉降位移监测及河道断面测量的技术探讨

某水闸项目建筑物沉降位移监测及河道断面测量的技术探讨

朱闰华

江门市水利水电勘测设计院有限公司广东江门529050

摘要：为了北街水闸安全运行和相应河道疏浚工程的需要，对水闸范围内布设的观测点进行了垂直位移和水平位移监测。主要对以下内容进行测量：在北街水闸范围内进行控制点联测；对布设的监测点进行垂直监测；对布设的监测点进行位移监测；对水尺进行高程复测；进行河道地形测量。测量结果满足国家相关技术规范的要求

关键词：北街水闸枢纽；垂直位移；水平位移；监测

1.引言

北街水闸枢纽位于江门市蓬江区北街江门水道入口与西江交汇处，是江新联围的一座以防洪、排涝为主，兼顾航运、交通与灌溉的重要中型水闸。江新联围捍卫江门市城区及下属蓬江区的环市镇、江海区的外海和礼乐镇、新会市城区及下属的棠下镇、睦洲镇、三江镇和会城镇等两市区七镇，保护人口68万人，耕地面积33.27万亩，1999年工农业总产值260亿元。根据江门市和新会市的国民经济发展规划，到2020年围内人口将达90万人，工农业总产值达3800亿元。北街水闸捍卫的江门、新会两市是该地区的政治、经济、文化中心，社会效益显著。

受江门市江新联围管理处的委托，为了北街水闸安全运行和相应河道疏浚工程的需要，对水闸范围内布设的观测点进行了垂直位移和水平位移监测。全闸范围内监测点划分船闸、分洪闸、通航闸、大堤及步梯5大区域，5大区域再分9个系列，分别是①船闸，船闸以上游闸门分界划分上下游，上下游再区分左护（边）墙和右翼（边）墙，以前缀CSZ、CSY、CXZ、CXY分区系列；②分洪闸：分洪闸以Z开头系列分区；③通航闸；以水闸右岸（侧）为通航闸，再以闸门区分闸上闸下，分别以编号TZS和TZX两系列；④大堤，办公楼前大堤以ＤＤ系列；⑤步梯，大桥南引桥步梯及天桥为PT系列。

2、工程的测量方法

为了满足水闸工程测量的需求，从上世纪50年代开始，水闸工程测量先后采用了六分仪、经纬仪、无线电导航定位，全站仪定位和卫星定位系统进行水上定位GPs以其高精度、快速、全天候、使用方便等优点在海水闸工程测量中得到了普遍应用。随着GPS应用的普及，水闸工程测量一般采用GPS和测深仪组合方式来采集数据。

3水平面控制测量原理及数据处理

3.1制点观测

作业时严格按照《全球定位系统（GPS）测量规范》标准代号（GB/T18314-2001）中的E级网作业的基本技术要求。GPS观测采用一人负责一台机，统一调度的方法，GPS-E级网每点观测为两个时段，时段长50分钟，采样间隔15秒。观测时天线的定向标志向正北，有效减弱磁偏角对相位中心偏差的影响。天线架设好后，在圆盘天线间隔120度的三个方向分别量取天线高，取其三次结果的平均值记录，取值至0.001m，并按规定始、末各测一次，及时输入及记入测量手薄中。

3.2面控制测量数据处理

外业测量结束后，使用随机软件Compass软件，按默认参数进行数据处理。按照《全球定位系统（GPS）测量规范》（GB/T18314-2001）要求进行了同步环、异步环、重复基线的质量检查。经检验全部基线和环闭合差均满足规范的要求。

（1）基线解算

使用随机软件Compass软件。解算时，按软件要求将外业的GPS测量数据导入软件，进行基线解算，以双差固定解作为基线解算结果。

（2）平差计算

当解得基线质量检验符合要求后，采用Compass对GPS网进行无约束平差，基线向量的改正数的绝对值都不大于三倍标准差，满足规范要求。

4、沉降（垂直）位移监测

4.1沉降（垂直）位移监测引据点、校核点联测

原水准引据点水文基１（位于江门海关内山脚边）由于2007年因山坡下滑加固时被掩埋未找到，2010年由于北街医院扩建，水文站基２被覆盖，新建基本水准点N1、N2和N3.自水文基1引测至水闸基2（位于右岸通航闸下游护墙）、水闸基3（位于上游船闸左护墙）和校1（位于闸下自记台下游4.5m）。各基本点、校核点、监测点分布位置详见附图。

基本点、校核点联测结果：基2与监测点Z10同点共用，高程为6.717m，基3与监测点CXS3同点使用，高程为6.882m。闸下自记台校1：3.100m。经复测基本点与校核点高程没见明显变动，仍用原测高程，即：基2：6.719m，基3：6.883m，校1：3.102m。

4.2沉降（垂直）位移监测水尺零点复测

本次测量复测了闸上和闸下水尺共8把，水尺零点变动较大的是闸下P2、P4，下沉0.004m，其次是P4，分别下沉0.004m，考虑到这些下沉变动不是年内形成，是多年或数年的变动结果，零点高程已沿用了一段时间。为了前后水位衔接和校测方便，仍用原高程。

4.3、沉降（垂直）位移监测监测点结果

自水闸除险加固工程竣工后已运行了几年，在这几年的运行监测中，大多数工程监测点牢固可靠，暂未发现工程设施出现明显的连续变动。本次测量基本点、监测点共245个，各监测点分别由基2、基3或者校1引测。垂直位移变动值为“+”时则上升，为“-”时下沉。

沉降变动统计分年际变动和累计变动，年际变动是本监测年相对前一年变化而言，而累计变动是自设立监测到现在的累计变化。年内对变动值<±0.010m的点则作无变化处理。

（1）年际变动：垂直变动基本以沉降为主，年际变动≥±0.010m的共有5个。其中位于水政值班室下游的砌石护坡的CSZ22、CSZ23、CSZ24、CSZ26、CSZ27平均沉降0.010m。

（2）累计变动：监测期内变动值累计，最大值和所在位置与年际（内）变动点相对应，累计变幅最大的是位于船闸上游左翼墙与堤岸连接的混凝土翼墙，近电化厂转角处，点号为CSZ22、CSZ23。位于通航闸上游右侧护土石墙，即江滨公园转弯角的砌石护墙，点号为TZS23、TZS24，但该段护土石墙自除险加固工程竣工经历了几年运行后，沉降变幅逐年缩小，护土石墙变动（下沉）趋势逐渐放缓。大部分的点在监测期内（2009～2015）累计变动≤±0.005m，在合理的误差范围内。

5、水平位移监测

比较2015年与2014年、2013年、2012年、2011年的测量成果得出：X轴平均偏差为6mm，Y轴平均偏差为5mm，说明北街水闸没发生系统位移。下面具体分析各区域的位移变化情况：

（1）船闸上游左翼墙

经分析，X轴平均偏差为2mm，Y轴平均偏差为5mm，没发现系统位移。其中CSZ22、CSZ23变动些，需进一步观测其变动情况。

（2）船闸上游右翼墙

经分析，X轴平均偏差为5mm，Y轴平均偏差为4mm，没发现系统位移。

（3）船闸下游左岸护墙

经分析，X轴平均偏差为3mm，Y轴平均偏差为4mm，没发现系统位移。其中CXZ5、CXZ6、CXZ9、CXZ9、CXZ10、CXZ11、CXZ12、CXZ13、CXZ14、CXZ15变动些，需进一步观测其变动情况。

（4）船闸下游右翼墙及护墙

经分析，X轴平均偏差为5mm，Y轴平均偏差为4mm，没发现系统位移。

（5）分洪闸及通航闸右挡岸

经分析，X轴平均偏差为4mm，Y轴平均偏差为3mm，没发现系统位移。

（6）通航右上护墙

经分析，X轴平均偏差为4mm，Y轴平均偏差为2mm，没发现系统位移。

（7）通航闸右下护墙

经分析，X轴平均偏差为3mm，Y轴平均偏差为5mm，没发现系统位移。

参考文献：

[1]《工程测量规范》GB50026-2007

[2]《全球定位系统（GPS）测量规范》GB/T18314-2009

[3]《国家三、四等水准测量规范》GB/T12898-2009

[4]《1：500、1：1000、1：2000地形图图式》GB/T0257.1-2007

[5]《建筑变形测量规范》JGJ8-2007

[6]《数字测绘成果质量检查验收》GB/T18316-2008

[7]《数字测绘成果质量要求》GB/T17941-2008