基于高精度測量技術的管道架工程沉降變形分析與控制方法研究

摘要：利用高精度測量技術，對管道架工程的沉降變形實施了全面且系統的觀測與分析。通過精心構建的三等水準網，并采用嚴格的觀測手段，成功收集了管道架工程在特定時間范圍內的沉降數據。分析結果顯示了管道架工程沉降變形的具體特點與內在規律，并據此提出了相應的有效控制策略。這些發現為管道架工程的安全運行奠定了堅實的科學基礎，同時也為同類工程提供了重要的技術參考和支持。

關鍵詞：高精度測量，"管道架工程，"沉降變形，"三等水準網，"控制方法

Research"on"Settlement"Deformation"Analysis"and"Control"Method"of"Pipeline"Frame"Engineering"Based"on"High-Precision"Measurement"Technology

GAO"Fangfang

Shanxi"Geophysical"and"Chemical"Exploration"Institute"Co."，"Ltd."，"Yuncheng，"Shanxi"Province，"044000"China

Abstract："By"using"high-precision"measurement"technology，"the"settlement"deformation"of"pipeline"frame"engineering"is"observed"and"analyzed"comprehensively"and"systematically."Through"carefully"constructed"third-level"leveling"network"and"strict"observation"means，"the"settlement"data"of"pipeline"frame"construction"in"a"specific"time"range"are"successfully"collected."The"analysis"results"show"the"specific"characteristics"and"internal"rules"of"settlement"deformation"of"pipeline"frame"engineering，"and"corresponding"effective"control"strategies"are"proposed"based"on"this."These"findings"have"laid"a"solid"scientific"foundation"for"the"safe"operation"of"pipeline"frame"construction，"and"also"provides"important"technical"reference"and"support"for"similar"projects"at"the"same"time.

Key"Words："High-precision"measurement;"Pipeline"frame"construction;"Settlement"deformation;"Third-level"leveling"network;"Control"method

在現代基礎設施建設中，管道架工程扮演著至關重要的角色。然而，由于其易受地質條件、環境因素、施工技術等多種因素的影響，常常會出現沉降變形問題。若控制不當，不僅會影響工程的穩定性和安全性，還可能會導致結構損壞和安全事故的發生[1]。因此，對管道架工程的沉降變形進行精確測量與分析，并提出科學有效的控制措施，具有重要的現實意義和工程價值[2]。

本研究通過精心布設三等水準網，并采用嚴謹的觀測方法，成功獲取了管道架工程在某一特定時間段內的沉降數據。在此基礎上，深入揭示了沉降變形的具體特征和內在規律，并提出了有效控制措施[3]。

1實驗設計與實施

1.1"變形監測點位置圖的繪制

本研究對河津市清澗街道辦事處杜家溝村，鑫光大道以北測區進行了詳細考察，測區交通便利，有利于長期沉降變形觀測。基于測區地理特征和工程布局，合理規劃并繪制了變形監測點位置圖（如圖1所示），全面覆蓋管道架工程關鍵區域。

利用已有的沉降基準點X01、X02（高程設為351.563"03"m作為整網起算數據）、X03，確保了沉降觀測的準確性和連續性。選擇獨立高程系統作為觀測基準，符合相關規范要求。繪制過程嚴格遵循《建筑變形測量規范》（JGJ8-2016），保證了監測點位置圖的準確性和科學性，為后續沉降觀測、變形分析與控制提供了重要依據和支持。

1.2"三等水準網的具體布設過程

本研究基于X02點（高程351.563"03"m）作為起算基準點，規劃了約2.2"km閉合環線觀測路線，覆蓋管道架工程關鍵區域。采用高精度的徠卡S05級DNA03型自動水準儀與專用輔助設備，配置經驗豐富的測量技術人員、專業的數據處理人員和現場協調人員。通過科學合理的布設步驟、設備選擇和人員配置，成功建立了滿足三等水準測量要求的水準網。

1.3"三等水準網的觀測方法

在制訂三等水準網布設方案時，本研究遵循測量學原則，結合工程實際，采用三等水準測量法，利用3個沉降基準點，設定一點為起算數據，采用獨立高程系統，設計閉合環線或附合線路增加數據冗余度。在觀測過程中，執行了嚴格的技術要求，包括視線長度、前后視距差、任一測站前后視距累積差、視線高度、重復測量次數等。所有觀測數據均采用清華三維智能圖文平差軟件NASEW2003進行平差計算，各線路的誤差詳見《國家一、二等水準測量規范》（GB/T"12897—2006），水準網路線閉合差最大為：0.660"mm，限差小于等于±29.394"mm。所有路線閉合差均滿足規范要求。

水準網中單位權中誤差為0.116"mm，滿足規范要求（≤3.0"mm），高程網中最弱點為HY45，高程中誤差為0.586"mm，高程網中最弱相鄰點為X01-X02，相對點位中誤差為0.270"mm，均滿足規范要求。

2測量成果分析與討論

2.1"三等水準網平差成果

本研究通過高精度測量技術，成功獲取三等水準網的平差結果。這些結果驗證了觀測數據的準確性，并為研究進一步分析管道架工程的沉降變形提供了可靠的數據基礎。表1是部分關鍵觀測點（X01、X02和X03）的平差結果。

從表1可以看出，X01和X03兩個檢核基準點在觀測期間均發生了微小的沉降，而作為起算基準點的X02則未發生變化，這表明測量系統具有較高的穩定性和準確性。此外，所有觀測點的累計沉降量和本期沉降速率均在可接受范圍內，說明本研究的觀測方法和技術選擇是合理的。

2.2"沉降變形點的數據分析

2.2.1主要沉降趨勢

通過對90個監測點的本期沉降量和累計沉降量進行詳細分析，發現管道架工程整體上處于穩定狀態，大部分監測點的沉降量均在可接受范圍內，平均本期沉降量為0.54"mm，平均累計沉降量為1.87"mm。然而，仍有少數監測點顯示出較大的沉降量，其中最大本期沉降量達到2.14mm，最大累計沉降量達到5.67mm，這些異常點可能指示著潛在的結構問題或地質條件的不穩定，因此需要特別關注。

2.2.2異常點識別

在數據分析中，研究重點關注異常沉降的監測點，這些點本期沉降量顯著高于平均或短期內沉降激增。經篩選，異常點A（點號HY59）本期沉降8.31"mm，累計30.21"mm，可能與地質條件變化相關；異常點B（點號HY60）本期沉降9.31"mm，累計49.1"mm，位于管道轉角處，可能因應力集中而導致結構變形，二者均需進一步調查。

2.3"沉降變形特征及其影響因素

本研究通過對管道架工程的沉降數據進行深入分析，揭示了其沉降變形的主要特征[4]，具體敘述如下。

（1）整體穩定性：大部分監測點的沉降量均在可接受范圍內，表明管道架工程整體上處于穩定狀態。

（2）局部異常：盡管整體穩定，但仍有少數監測點顯示出較大的沉降量，這些異常點可能指示著潛在的結構問題或地質條件的不穩定。

（3）時間趨勢：部分監測點的沉降量隨時間呈現遞增趨勢，這可能與持續的外部荷載作用有關。

針對這些特征，本研究進一步探討了可能的影響因素，具體敘述如下。

（1）地質條件：土質松軟、地下水位變化等地質因素是導致沉降變形的重要原因。例如，軟土地基在長期荷載作用下容易發生壓縮變形。

（2）施工質量：施工過程中的質量控制不嚴，如回填土壓實度不足、基礎處理不當等，都可能導致后期的沉降變形。

（3）外部荷載：管道上方的交通流量、建筑物負荷增加等外部因素也會對沉降產生影響。特別是重型車輛頻繁通過的區域，其沉降速率往往更快。

（4）環境影響：氣候變化引起的溫度波動、降雨量變化等也可能間接影響沉降變形。例如：連續降雨可能導致土壤飽和，降低地基承載力。

綜上所述，管道架工程的沉降變形是一個復雜的過程，受到多種因素的共同影響。在實際工程中，需要綜合考慮各種因素，采取有效的控制措施，以確保工程的穩定性和安全性。

2.4"沉降變形控制方法的探討

基于前述分析結果，本研究提出了以下針對性的沉降變形控制措施，旨在提高管道架工程的穩定性和安全性[5]。這些措施涵蓋了從設計、施工到運營維護的各個環節，確保全面有效地控制沉降變形。

2.4.1優化設計方案

在設計階段，為確保管道架工程的科學合理性，應全面考慮地質條件、環境、施工技術等多種因素。具體措施涵蓋選擇合適的基礎類型，如樁基礎或筏板基礎，以提升地基承載力并減少沉降變形；合理布置管線，避免過度集中或交叉，以減少應力集中現象和沉降風險；同時，設計時還需要預留一定的沉降量，以便在實際施工過程中根據實際情況進行調整。

2.4.2加強施工質量控制

施工質量對管道架工程的沉降變形具有重要影響。因此，在施工過程中，必須嚴格控制回填土的壓實度，確保其達到設計要求的密實度，以減少后期沉降變形；同時，對軟弱地基進行必要的加固處理，如換填、夯實、預壓等，以提高地基承載力。

2.4.3強化監測與預警機制

為確保管道架工程的安全穩定，需要建立完善的沉降變形監測與預警機制。具體措施包括利用高精度測量技術進行定期的沉降觀測，以實時掌握沉降變形的動態變化；基于觀測數據構建預警系統，對沉降變形超過預設閾值的情況進行及時預警；并針對可能的沉降變形情況，制訂詳盡的應急預案，明確應急響應流程和應對措施，從而及時發現并處理潛在的安全隱患。

3結語

本研究基于高精度測量技術，對管道架工程的沉降變形進行了全面系統的觀測與分析。通過精心布設三等水準網，并采用嚴謹的觀測方法，成功獲取了詳細的沉降數據。研究結果深入揭示了管道架工程沉降變形的具體特征和內在規律，并提出了針對性的控制措施。這些成果不僅為管道架工程的安全運行提供了科學依據，也為類似工程的設計、施工與維護管理提供了重要參考。

參考文獻

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