防洪墻位移后現場監測及成果分析

余金煌

（安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院蚌埠233000）

防洪墻位移后現場監測及成果分析

余金煌

（安徽省·水利部淮河水利委員會水利科學研究院蚌埠233000）

臨水建筑物發生位移后，建筑物的位移監測以及監測水下斷面尺寸工作十分重要，可以為后期的安全分析工作提供重要支撐。本文介紹了水下斷面測量以及位移監測的方法，并對監測數據進行了處理和成果分析。

防洪墻水下測量位移監測GPS-R TK

1　概述

長江某防洪墻由于墻后靜壓管樁施工擠土效應導致防洪墻整體向長江側產生了不均勻位移。為分析位移后防洪墻安全性，對防洪墻所處的長江岸坡水下斷面以及發生位移后的防洪墻徑向及切向位移進行監測，并對防洪墻位移情況進行了分析。

2　管樁施工及防洪墻位移情況

壓樁機進場后，管樁施工于11月1日進行試樁，11月2～3日在Ⅶ、Ⅷ段防洪墻墻后施工54#～67#管樁，樁長26m，11月4～5日在第Ⅳ段防洪墻墻后施工26#～37#管樁，樁長24m。11月5日在28#樁施工時發現防洪墻出現不同程度的位移，其中第Ⅳ段墻體位移量最大。發現位移后即停止靜壓樁施工，并在防洪墻6處沉降縫設位移觀測點。

防洪墻及墻后管樁布置見圖1，圖中，1#～7#為防洪墻各段間分縫編號。

圖1　防洪墻及墻后管樁布置圖

3　橫斷面現狀測量

由于場地處于長江江岸，且所處長江河床距防洪墻底板高差較大，為分析位移后防洪墻安全性就必須對該段江岸及河床斷面進行測量。

3.1測量方法

斷面測量分陸上和水下兩部分進行，陸上和水下測量的方位一致。陸上斷面使用GPS－RTK進行測量；水下斷面采用GPS－RTK進行測點定位，超聲波測深儀測量水深，根據測得的水深及水位計算測點高程。水位觀測為在測量范圍內的河道上下游各布置1組水尺，水位觀測每半小時觀測一次，觀測精度為0.01m。

3.1.1RTK原理

RTK（Real Time Kinematic）技術又稱載波相位差分技術，是實時處理兩個測站載波相位觀測量的差分方法。載波相位差分方法分為兩類。一類是修正法，即將基準站的載波相位修正值發送給流動站，改正流動站接收到的載波相位，再求解坐標，屬準RTK技術。另一類是差分法，即先求解起始相位整周模糊度，又稱RTK初始化，然后進行實時差分，屬真正RTK技術。它要求基準站GPS接收機實時把觀測數據及已知數據實時傳輸給流動站GPS接收機，流動站快速求解整周模糊度，在觀測到四顆或以上衛星后，可實時求解出厘米級的流動站動態位置。

3.1.2RTK野外操作流程

（1）連機：確保電源，天線、電纜正確連接。先檢查，再開電源；

（2）建立新項目Job/New；

（3）參數設置Job/Setting；

（4）編輯控制點Job/EditPoints；

（5）設置基準站Survey/BaseSetup；

（6）設置流動站Survey/RoverSetup；

（7）計算坐標轉換參數Survey/Control Points；

（8）采點survey/Data Collection或放樣Stake out/Stake points。

3.1.3RTK主要技術指標

（1）靜態、快速靜態：5mm+1ppm；后處理動態：10mm+ 1ppm；實時碼差分定位：＜30cm（典型）；實時動態RTK：平面10mm+1ppm垂直20mm+2ppm；

（2）距離：建議工作距離：≤10km；最大工作距離：40km；

（3）時間：RTK初始化時間：2~10s（良好環境）；RTK測量時間：2秒厘米級、20秒毫米級。

圖2　斷面1橫斷面圖

圖3　斷面2橫斷面圖

圖4　切向位移與墻高關系曲線

圖5　徑向位移與墻高關系曲線

圖6　各墻段與切向位移關系曲線

圖7　各墻段與徑向位移關系曲線

3.2斷面特征

為了解防洪墻處長江岸坡橫斷面特征，對產生位移最大的第Ⅳ段墻體兩端所在斷面進行了測量（其中第Ⅳ段與第Ⅲ段分縫處為斷面1，與第Ⅴ段分縫處為斷面2）。測量時長江水面高程4.85m。實測斷面圖見圖2和圖3。

斷面1：水下最遠處測至距防洪墻363m,最深處河底高程-27.75m（與防洪墻底板高差為34.25m），混凝土預制塊護坡坡比1∶4.4、河道邊坡坡比1∶2.4～1∶12.1。

斷面2：水下最遠處測至距防洪墻235m,最深處河底高程－26.42m（與防洪墻底板的高差32.92m），混凝土預制塊護坡坡比1∶3.2，河道邊坡坡比1∶2.3～1∶16.5。

3.3斷面特征分析

根據斷面測量結果，第Ⅳ段防洪墻距長江深泓較近，防洪墻底板與河底高差較大。這些特征對防洪墻抗傾覆和整體抗滑穩定性不利。

4　防洪墻位移現狀監測

4.1測量方法

由于防洪墻施工時未設置位移觀測點，亦未進行位移觀測，因此無法測出絕對位移。位移現狀主要是對相鄰墻體之間錯位進行觀測。位移測量使用鋼尺，縫寬測量使用塞尺。

防洪墻八段墻體之間設有7處沉降縫，為了便于觀測與資料整理，將Ⅰ、Ⅱ段墻體分縫編號設為1#，將Ⅱ、Ⅲ段墻體分縫編號設為2#，其余依次類推。

觀測及資料整理時對防洪墻各段位移約定為：水平面上垂直墻軸線的位移為徑向位移；沿墻體軸線方向位移為切向位移（文中所述位移觀測值均指相鄰兩段墻體間的相對位移）。

4.2現狀位移監測

現場先后3次對防洪墻位移進行觀測，由于3次位移觀測數據差別較小，本文僅就最后一次觀測數據進行分析，最后一次觀測數據見表1。根據觀測成果，建立各段的位移與墻高關系曲線，見圖4和圖5，再根據各段沿墻高位移的均值建立與各墻段關系曲線，見圖6、圖7。

4.3墻體位移特征分析

4.3.1墻體切向位移

（1）由圖4和圖6可知，1#、2#、5#、7#切向位移量相對較小。根據防洪墻發生位移的位置及管樁施工情況綜合分析認為：1#、2#、5#墻后未進行管樁施工，墻體切向位移較小；7#縫所處墻后管樁已施工完畢，但因其迎水側土體斷面較大，土體對防洪墻向迎水側位移具有阻擋作用，使得其位移量較小。

（2）3#、4#、6#切向位移開展較大，這3處均為墻后管樁已施工，并且防洪墻迎水側土體斷面較小。

（3）每段分縫處切向位移量在沿墻高方向基本一致。

4.3.2墻體徑向位移

（1）由圖5和圖7可知，3#、4#所處的第Ⅳ段防洪墻位移量最大，2#、5#位移較小，1#、6#和7#徑向位移量為零。經分析認為：3#、4#所處第Ⅳ段防洪墻墻后管樁已施工，防洪墻迎水側土體橫斷面較小且防洪墻伸入長江側較多。

（2）根據圖5中徑向位移與墻高關系曲線分析可知，沿墻高方向徑向位移量基本一致，防洪墻發生傾覆的可能性較小。

（3）6#和7#墻后管樁雖然已施工，但防洪墻迎水側土體橫斷面較大，其徑向位移趨近于零，這說明防洪墻迎水側土體沿徑向橫斷面大或其他建筑物的抵抗作用，墻體徑向位移很小甚至墻體不會發生位移。

5　結論

根據對防洪墻位移現狀和特征分析，得出以下結論：（1）防洪墻距長江深泓較近，防洪墻底板與河底高差較大。這些特征可能導致防洪墻與岸坡產生整體滑動；（2）3次測量結果顯示墻體位移已趨于穩定；（3）第Ⅳ段防洪墻切向位移和徑向位移量較其他段大，其相對位移量分別為27.22mm、29.13mm；（4）發生位移的防洪墻，每段分縫處切向和徑向位移量在沿墻高方向未見有明顯差異，由此可以判斷防洪墻向迎水側傾覆的可能性很小；（5）從墻體位移分布規律分析，墻體發生明顯位移的其墻后均有管樁施工；（6）在墻后有管樁施工的前提下，如果防洪墻迎水側土體沿徑向橫斷面大或其他建筑物的抵抗作用，其墻體徑向位移很小甚至墻體不產生位移；（7）根據每節分縫處位移量分析，墻體上下位移基本一致。

通過現場了解該處防洪墻和管樁施工情況、防洪墻產生位移的過程以及對該段防洪墻橫斷面、各分縫處的徑向和切向位移量進行觀測，并根據取得的資料進行初步分析認為：由于第Ⅳ段防洪墻迎水側土體橫斷面較小，距離長江主河道較近，且其墻后管樁施工方法為靜壓法，這些均是導致防洪墻發生位移的原因