長溝泵站工作基點對建筑物垂直位移的影響

邵明猛，杜 森，伊成濤

（南水北調(diào)東線山東干線有限責任公司，山東 濟南250109）

工作基點是水利工程中重要的觀測設(shè)施，通過工作基點對建筑物垂直位移標點的觀測和累計垂直位移過程線的繪制，能直接反映建筑物的沉陷狀況，對保障工程安全和建筑物的穩(wěn)定起著至關(guān)重要的作用。

1 長溝泵站安全監(jiān)測基本情況

1.1 安全監(jiān)測布置

泵站主廠房設(shè)位移監(jiān)測標點32 個,測壓管4支，應(yīng)變計31 支；節(jié)制閘設(shè)位移監(jiān)測標點14 個，測壓管12 個；引水閘設(shè)位移監(jiān)測標點11 個,測壓管3 支，滲壓計9 支；出水閘設(shè)位移監(jiān)測標點12個，滲壓計6 支。

1.2 監(jiān)測頻次

垂直位移和水平位移觀測一般在通水初期每個月觀測一次，正常通水期須每季度觀測一次。測壓管、應(yīng)變計、滲壓力計采用自動化系統(tǒng)自動采集數(shù)據(jù)，設(shè)置為每2 h 自動采集一次，每10 d整理一次。

1.3 安全監(jiān)測工作流程

1）編制監(jiān)測計劃：監(jiān)測計劃應(yīng)滿足監(jiān)測頻次要求；2）審定監(jiān)測計劃：監(jiān)測計劃要報長溝泵站管理處分管副主任審定，只有經(jīng)審定的監(jiān)測計劃方可執(zhí)行；3）實施監(jiān)測：監(jiān)測人員按照審定后的監(jiān)測計劃進行現(xiàn)場觀測；4）記錄監(jiān)測結(jié)果：監(jiān)測過程中，應(yīng)及時、客觀、真實地記錄監(jiān)測結(jié)果；5）監(jiān)測資料整編分析：對監(jiān)測記錄及相關(guān)資料進行整理，與前期資料對比，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，并進行簡單分析，編制有關(guān)報表或報告；6）監(jiān)測資料歸檔：監(jiān)測原始記錄、聲像圖片、分析報表或報告等有關(guān)資料歸檔。

1.4 數(shù)據(jù)采集及管理

水位觀測采用人工測讀水尺的方式及自動水位計獲得成果。垂直位移采用徠卡LS10 型電子水準儀進行觀測，水平位移采用徠卡LS60 全站儀進行觀測。主廠房應(yīng)變計、引水閘測壓管（內(nèi)安裝水位傳感器）、出水閘滲壓計和節(jié)制閘測壓管（內(nèi)安裝滲壓計）均采用葛南MCU-32 型自動監(jiān)測系統(tǒng)進行監(jiān)測。

泵站、引水閘、出水閘和節(jié)制閘垂直位移均按照一等水準要求進行往返觀測，利用徠卡水準網(wǎng)平差軟件進行精密平差；水平位移利用全站儀進行多測回測角方法觀測，同樣用徠卡平差軟件進行平差；內(nèi)部變形觀測采用葛南MCU-32 型自動監(jiān)測系統(tǒng)進行采集整理。安全監(jiān)測數(shù)據(jù)按月份、季度、年度整理并向上級部門報送，所有數(shù)據(jù)均有原始記錄，并已按年度進行歸檔。

2 改造前概況

2.1 長溝泵站測區(qū)概況

長溝泵站原設(shè)有工作基點16 個，其中主廠房4 個、節(jié)制閘4 個、引水閘4 個、出水閘4 個。通過查閱以往施工期記錄資料顯示，長溝泵站所有工作基點均于2011 年6 月30 日前施工完成。垂直位移工作基點和水平位移工作基點埋設(shè)在同一觀測墩上，工作基點基礎(chǔ)位于地面以下2.4 m。長溝泵站原始地面高程平均約為36.5 m，廠區(qū)地面設(shè)計高程39.0 m，現(xiàn)狀地面以下2.5 m 均為回填土，主廠房的4 個工作基點均埋設(shè)在回填土上。3 個閘的12 個工作基點也基本埋設(shè)在回填土上，由于節(jié)制閘下游西側(cè)的工作基點已被施工的自卸車輛撞歪，可見埋設(shè)并不牢固。

2.2 工作基點改造前歷年觀測數(shù)據(jù)分析

從2013 年10 月到2015 年12 月長溝泵站管理處一直都是按原工作基點高程不變的情況下對泵站及3 個閘進行垂直位移觀測，選取站區(qū)上游翼墻垂直位移觀測為代表進行分析，其中上右翼1-1 上升了15 mm，通過觀測發(fā)現(xiàn)，絕大部分觀測標點都出現(xiàn)了上升現(xiàn)象，初步分析原因為工作基點實際下沉造成。 2015 年10 月12 日，原干線公司信息辦提供了1985 國家高程基準H-三等水準點（38.879 m），此水準點是為了校核泵站上下游水位所埋設(shè)，不具備校核工作基點的條件，為了能夠進一步掌握改造前工作基點的狀況，長溝泵站管理處利用此水準點對工作基點進行了校核，3 個月之內(nèi)工作基點下沉約5 mm 左右。為了做好與之前觀測數(shù)據(jù)的銜接，長溝泵站管理處對2015 年12 月的觀測數(shù)據(jù)按舊基點高程進行了轉(zhuǎn)換，并形成了與以前數(shù)據(jù)對比的成果表。然后再將2015 年12 月的觀測數(shù)據(jù)作為初始數(shù)據(jù)，之后的觀測以校核后的基點高程為準。

3 改造后分析

3.1 改造方案

長溝泵站管理處與南水北調(diào)山東干線公司工程部、設(shè)計單位、監(jiān)理單位、施工單位共同確認了新建3 個基準點及9 個工作基點的具體位置。2018 年4 月25 日開始施工，基準點新建3 座，工作基點新建9 座。平面基準點與高程基準點共用，基準點和工作基點均為具有強制歸心裝置的鋼筋混凝土標墩，均設(shè)置了保護蓋。3 座基準點基礎(chǔ)為φ600 鋼筋混凝土灌注樁，樁長15 m；9 座工作基點基礎(chǔ)為φ600 鋼筋混凝土灌注樁，其中樁長15 m 的2 座，樁長10 m 的7 座。

3.2 改造后觀測要求

工作基點改造后的垂直位移觀測工作均是利用新的基點高程為引點進行一等水準往返觀測，采用瑞士徠卡電子水準儀，每千米往返測不等差不低于0.3 mm ，所采用的儀器均按《國家一、二等水準測量規(guī)范》（GB12897-2006）中6.2儀器的檢校要求進行儀器檢驗，水準儀技術(shù)指標滿足《國家一、二等水準測量規(guī)范》（GB12897-2006）中6.3 表6 的要求。數(shù)據(jù)處理利用平差軟件進行嚴密平差，高程系采用1985 國家高程基準。

3.3 觀測數(shù)據(jù)分析

改造后的垂直位移觀測成果表及累計垂直位移變化過程線，如圖1 所示。為了便于測量數(shù)據(jù)的連續(xù)分析，把2018 年11 月份原有監(jiān)測點的累計垂直位移量接入到新的變形監(jiān)測系統(tǒng)中再次進行數(shù)據(jù)銜接，又得到了工作基點改造后的累計垂直位移變化過程線，如圖2 所示。經(jīng)過比較分析后發(fā)現(xiàn)，測量數(shù)據(jù)符合冬季下沉，夏季上升的年周期變化規(guī)律。2019 年度上游翼墻最大累計位移為-2.1 mm，位于上右翼1-1，相鄰部位變化均勻，表明建筑物無較大沉陷產(chǎn)生，變化趨勢穩(wěn)定，符合建筑物自身沉陷、測量誤差和變化趨勢要求。長溝泵站基準點和工作基點的改造，保證了長溝泵站安全監(jiān)測的測量精度，為泵站機組的安全穩(wěn)定運行提供了有力支持。

圖1 改造后累計垂直位移變化過程線

圖2 數(shù)據(jù)銜接后累計垂直位移變化過程線