大型水閘沉降位移觀測(cè)設(shè)計(jì)

【摘要】文章結(jié)合某攔河閘沉降位移觀測(cè)設(shè)計(jì)實(shí)例，從沉降觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)、沉降觀測(cè)方法等方面進(jìn)行闡述，探討了在水閘沉降位移觀測(cè)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的問題，為相關(guān)工程的沉降位移觀測(cè)提供了一定的借鑒作用。

【關(guān)鍵詞】水閘；位移觀測(cè)；設(shè)計(jì)；分析

1 、工程概況

某攔河閘總寬度583.2m，閘室段采用兩孔一聯(lián)+中間小底板結(jié)構(gòu)，單孔凈寬12m，共43孔，順?biāo)鞣较蜷L108.0m，其中鋪蓋長20m、閘室長25m、陡坡長13m、消力池長20m。閘室底板頂高程76.50m，上設(shè)1.5m駝峰堰，閘墩頂高程88.50m。閘后設(shè)交通橋，橋?qū)?+2×1.0m。閘門采用露頂式弧形鋼閘門，閘門尺寸為12×9.5m（寬×高），啟閉型式采用卷揚(yáng)啟閉機(jī)啟閉。閘基建基面為角礫層，角礫層力學(xué)強(qiáng)度較高，但該層受抽砂影響有擾動(dòng)，局部可能出現(xiàn)礫石架空現(xiàn)象，帶來閘基不均勻沉降，設(shè)計(jì)對(duì)該層采取振動(dòng)碾結(jié)合翻壓方案措施處理。

2、 沉降觀測(cè)原理及作業(yè)技術(shù)要求

2.1沉降觀測(cè)的原理

定期地測(cè)量觀測(cè)點(diǎn)相對(duì)于穩(wěn)定的水準(zhǔn)點(diǎn)的高差以計(jì)算觀測(cè)點(diǎn)的高程，并將不同時(shí)間所得同一觀測(cè)點(diǎn)的高程加以比較，從而得出觀測(cè)點(diǎn)在該時(shí)間段內(nèi)的沉降量：

式中：i——觀測(cè)點(diǎn)點(diǎn)號(hào)；

J——觀測(cè)期數(shù)。

2.2沉降觀測(cè)的工作方式

沉降觀測(cè)一般采用“分級(jí)觀測(cè)”方式。沉降觀測(cè)分兩級(jí)進(jìn)行：

（1）水準(zhǔn)基點(diǎn)——工作基點(diǎn)；

（2）工作基點(diǎn)——沉降觀測(cè)點(diǎn)。

工作基點(diǎn)相當(dāng)于臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，其點(diǎn)位也應(yīng)力求堅(jiān)固穩(wěn)定。定期由水準(zhǔn) 基點(diǎn)復(fù)測(cè)工作基點(diǎn)，由工作基點(diǎn)觀測(cè)沉降點(diǎn)。如果建筑物施工場地不大，則可不必分級(jí)觀測(cè)，但水準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)至少布設(shè)3個(gè)，并選擇其中最穩(wěn)定的一個(gè)點(diǎn)作為水準(zhǔn)基點(diǎn)。

3、 沉降位移設(shè)計(jì)方案

3.1 沉降觀測(cè)點(diǎn)的布置

對(duì)于水閘工程，沉降點(diǎn)在進(jìn)行埋設(shè)時(shí)應(yīng)該選在變形幅度相對(duì)較大、變形速度較快的部位，以能夠正確全面的反應(yīng)水閘變形有代表性的特點(diǎn)為基本原則，布設(shè)點(diǎn)的相應(yīng)數(shù)量以及位置應(yīng)該由地質(zhì)的實(shí)際情況以及水閘的荷載量而確定。水閘通常情況下要依據(jù)底板的分塊情況，分別布設(shè)在分縫的兩端以及每一塊底板的四個(gè)拐角上，閘墩上的相應(yīng)的沉陷點(diǎn)要盡可能的布設(shè)在上下游的端點(diǎn)位置，并且要及時(shí)的考慮到施測(cè)人員的工作方便性以及安全性等。沉降標(biāo)點(diǎn)的布設(shè)位置應(yīng)該在水閘的閘墩上、水閘的閘墻、水閘的交通橋以及水閘的翼墻上。

3.2 沉降觀測(cè)方法

采用水閘沉降觀測(cè)的有效方法，主要是運(yùn)用水準(zhǔn)測(cè)量的方法進(jìn)行。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)的調(diào)查表明，對(duì)于水閘工程的管理組織要進(jìn)行精準(zhǔn)性的測(cè)量。通常情況下，水準(zhǔn)測(cè)量的精準(zhǔn)度的等級(jí)要按照水閘的等級(jí)來制定。水閘沉降觀測(cè)點(diǎn)的主要布設(shè)是按照水閘的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行的，不能隨便進(jìn)行更改。沉降觀測(cè)點(diǎn)的測(cè)量要從起測(cè)工作點(diǎn)的基點(diǎn)進(jìn)行，逐漸形成一條長條形的閉合式的環(huán)線或者一條附合性的路線，為了增強(qiáng)測(cè)量的精度可以可以采用往返式的觀測(cè)方法或者運(yùn)用變換儀器進(jìn)行高度觀測(cè)。一旦觀測(cè)的水閘較長，就會(huì)使快板接縫處的兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)相距較近，在這種情況下，就可以選取一點(diǎn)當(dāng)做轉(zhuǎn)折點(diǎn)，將另一個(gè)當(dāng)做是間視點(diǎn)。采用這樣的觀測(cè)方法，能夠有效的確保前視距與后視距之間的距離相等。

3.3 沉降觀測(cè)基點(diǎn)布設(shè)

在水利工程的整體建設(shè)中，水準(zhǔn)基點(diǎn)的穩(wěn)定性對(duì)于建筑物的沉降量有著直接的影響，通常情況下，大型的水閘最少需要布設(shè)一組為三個(gè)的水準(zhǔn)基點(diǎn)。水準(zhǔn)基點(diǎn)的建立應(yīng)該設(shè)置在變形區(qū)之外較為穩(wěn)固的基巖或者相對(duì)于堅(jiān)實(shí)土基上等便于觀測(cè)以及保護(hù)的地方。

若水準(zhǔn)基點(diǎn)能夠選在土基上，則應(yīng)該對(duì)于土基基礎(chǔ)進(jìn)行進(jìn)一步的加固處理。此外，水準(zhǔn)基點(diǎn)的沉降與季節(jié)也有一定的關(guān)聯(lián)：冬季天氣寒冷，高差在絕對(duì)值上能夠有一定的增加，這是由于土壤容易受到凍土的膨脹進(jìn)一步使得水準(zhǔn)基點(diǎn)隆起而造成的；夏季天氣燥熱，凍土逐漸融解使得水準(zhǔn)點(diǎn)產(chǎn)生不完全沉降的現(xiàn)象。

為了有效的預(yù)防水準(zhǔn)基點(diǎn)輕易受到凍害膨脹的影響，水準(zhǔn)基點(diǎn)的埋設(shè)深度要控制于冰凍層以下的0.5m的位置。并且一旦水準(zhǔn)基點(diǎn)或者水準(zhǔn)點(diǎn)受到上升作用，其本身就具有一定不穩(wěn)固性，就會(huì)產(chǎn)生建筑物的沉陷逐漸嚴(yán)重的現(xiàn)象。對(duì)于工作基點(diǎn)的設(shè)置應(yīng)該盡量靠近觀測(cè)區(qū)域內(nèi)，對(duì)于位置的選擇要格外注意其觀測(cè)區(qū)的構(gòu)成以及對(duì)于沉陷點(diǎn)的觀測(cè)精度進(jìn)行重視，并且能確保有較好的通視條件。

4 觀測(cè)成果處理

觀測(cè)點(diǎn)變形過程線可明顯地反映出變形的趨勢(shì)、規(guī)律和幅度，對(duì)于初步判斷建筑物的工作情況是否正常是非常有用的。以橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)為觀測(cè)點(diǎn)的累計(jì)位移繪制沉降曲線圖。沉降曲線圖格式如下圖所示。

5 、結(jié)語

1）水閘容易產(chǎn)生不均勻性的沉降現(xiàn)象，因此對(duì)于沉降觀測(cè)點(diǎn)的布設(shè)密度相對(duì)較大，通常在十米到三十米左右會(huì)布設(shè)一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，在混凝土快縫的棱角位置要分別布設(shè)距離相對(duì)較近的兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)；

2）沉降觀測(cè)點(diǎn)之間的高差距離相對(duì)較大。閘墩、翼墻以及閘底板之間的各個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的高差設(shè)置相對(duì)較大，通常控制在10m以內(nèi)，進(jìn)一步增加水準(zhǔn)測(cè)量工作量的增加。

3）沉降觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)量相對(duì)較多，水準(zhǔn)測(cè)量不能滿足在每兩個(gè)觀測(cè)點(diǎn)之間就安設(shè)相應(yīng)的儀器，因此通常要在一個(gè)觀測(cè)站內(nèi)進(jìn)行觀測(cè)好多的測(cè)點(diǎn)。觀測(cè)工作的完成要在對(duì)精度不產(chǎn)生影響的情況下進(jìn)行，要注意對(duì)間視距、前視距以及后視距等差不等的限差。

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作者簡介：王慶偉，男，（1974.12—），遼寧東港人，本科，工程師，主要從事工程管理。