沉降观测在宝应船闸建设过程中的应用

刘长明 周监清 魏 超

（江苏科兴工程建设监理有限公司 南京 210000）

现有宝应船闸位于宝应县城南，连通京杭运河和宝射河，为盐宝县口门。盐宝线由宝应船闸京杭运河口向东经黄土沟至盐城市黄岗镇与盐绍线汇合，西通大运河，为四级航道，承担着沟通干线航道网中“两纵”京杭大运河和连申线的重要作用，同时承担着兖州、盐城的水运物资运输功能，是里下河地区水上运输的重要横向通道。宝应船闸现有规模为10.4 m×140 m×2.5 m（门口宽×闸室长×槛上水深），规模等级达不四级通航建筑物标准。现有宝应船闸已成为盐宝线的运输瓶颈，进行改造扩容已十分必要。在扩容改造工程中，必须对船闸底板进行沉降观测，以确保工程达到规范要求的标准。

1 沉降观测的目的

沉降观测主要是对新建船闸底板进行沉降观测。由于船闸基坑开挖采用大开挖式，并进行基坑降水，船闸底板浇筑目前普遍采用预留施工宽缝，将整块底板分成3块，待两侧边墩浇筑完成、回填土达到所要求的高程、地基沉降稳定后，再进行封铰［1］。底板沉降主要受地基、降水以及边底板闸墙浇筑加载影响，底板沉降观测为施工过程提供底板沉降稳定性指导，掌握底板浇筑完成后的各阶段（自重沉降及加载沉降）的沉降情况。

2 沉降观测方案

2.1 观测依据

（1）《工程测量规范》GB50026－07。

（2）《水运工程测量规范》JTJ203－2001。

（3）《水运工程水工建筑物原型观测技术规范》JTJ218－2005。

（4）《国家一、二等水准测量规范》（GB12897－91）。

（5）《建筑变形测量规范》（JGJ8－2007）。

（6）宝应船闸工程《施工图设计说明书》。

2.2 变形观测精度指标［2］

依据《水运工程测量规范》JTJ203－2001

2.3 网、点的布设

2.3.1 基准网、点的布设

为避免船闸闸塘开挖时造成对地基扰动的影响，提高观测精度，保证观测的准确性，故要求沿船闸轴向方向进行选点并埋石，编号为E3，E4，为设计院提供的高程点，按照一等水准的观测精度和技术指标进行观测。

2.3.2 变形观测点的布设

按照《宝应船闸大修扩容改造工程施工图设计》说明书的要求，变形观测点主要选在船闸底板宽缝两端的位置；西侧横向编号为：T1，T2，T3，T4，东侧编号为：T5，T6，T7，T8。

2.4 变形观测

2.4.1 垂直沉降观测

高程系统采用1985国家高程基准，首先按照一等几何水准测量的观测方法及精度要求建立闭合路线，以设计院提供的水准点E3，E4做为基准点进行联测，通过这些工作基点再实施沉降观测，观测线路：E3→底板点→E4。观测时应遵守“四固定”原则，即：观测所用仪器及水准标尺固定；观测人员固定；观测路线固定；观测环境和条件基本相同。

2.4.2 观测周期

基准点、观测点稳定后，立即组织首次观测，并将初始数值存档，作为以后观测的依据。闸室、闸首底板沉降观测周期规定：闸首沉降观测频率为3天1次或1周2次。结合以往的工作经验，底板沉降量最大、沉降速率最快的时期主要集中在最初的1～2周，结合设计说明，沉降观测频率为：前2周要求项目部每天观测1次，2周后按照设计说明规定的频率进行观测；其后根据沉降量的变化情况适当调整观测周期。

2.5 沉降观测仪器

仪器型号：Topcon-AT-G2＋测微器精密水准仪1台；铟瓦水准尺1套。

2.6 观测注意事项

（1）每次观测应遵守“四固定”原则，即：观测所用仪器及水准标尺固定；观测人员固定；观测路线固定；观测环境和条件基本相同。

（2）水准仪i角是一个变化值，每次作业前，对i角进行检查，若发现i角大于10 s，应及时进行检验校正。

（3）布设观测路线时，前后视距不超过40 m，前后视距差不超过1.0 m，以控制i角的误差影响，同时提高观测时的清晰度。

（4）观测时间及环境：不在日出前后1 h、中午时分进行观测，更不能在大风或有雾的情况下进行观测。

（5）为保证水准尺气泡稳定居中，自制一些简单的水准尺辅助标杆，以使扶尺员快速稳定地竖直标尺，提高观测效率。

3 沉降观测事后处理

观测数据分析是沉降观测过程中的一项非常重要的工作之一，根据连续定时测量船闸上特定测点在垂直方向上变化的数据，以分析船闸整体状态的变化。船闸的垂直位移是由于自重及外荷作用下的闸体压缩变形，以及温度、湿度变化而引起混凝土涨缩等原因所造成的。通过沉降观测，可以监测垂直位移的大小和变化，不但可以为以后船闸底板的内力计算提供数据，提高其准确性，而且还便于及时发现异常情况，采取措施，保证工程的安全运行［3］。

4 沉降观测后期数据处理注意事项

4.1 注意初始数据采集

底板浇筑完成后应及时进行首次沉降观测，采集初始数据，初始数据作为整个沉降观测的依据必须准确，因此常规的做法是连续采集2次取平均数值［4］，部分底板在浇筑完成后未立即开始沉降的也可以前几次观测数据作为初始数据。

4.2 底板沉降观测报告的数据分析

数据分析作为结论性文字要清晰明了，既能反映每次观测的沉降情况，也要反映前期整个观测过程的沉降情况。例如表1是对某船闸的底板进行沉降观测数据处理时对每个观测点的数据分析，见表1。

表1 沉降观测一般数据分析

对于表1的底板数据分析还应有文字阐述，包括如下内容：首次观测时间、本月观测次数、累计观测次数，本月沉降量最大的点号，该点沉降量，沉降量最小的点、该点沉降量，本月平均沉降量和本月沉降速率等指标，整个观测还应有结论。

通过上例分析，我们知道本月观测所有观测点目前的沉降情况，表中1，4，5、8号累计沉降量较大，是因为这4个观测点布置在边底板，边底板在闸墙加载过程中沉降量较大，在船闸放水后要将边底板观测点引至闸室墙顶继续进行观测，累计沉降量再次累加。表1中7号点本月沉降量为上浮，在数据分析时可将沉降速率设为0，在沉降曲线图中如何显示上浮情况，可按实际情况进行。如果偶尔出现上浮很小的可按未发生沉降理解，即沉降为0或本月稳定，如经常出现且上浮较大应具体分析原因，至于在曲线图中可否显示上浮，在不同地区要求中可能存在差异。

为方便进行数据分析，提高工作效率，在进行数据分析、文字阐述时将采集计算好的数据填入观测计算表后，可采用Excel编写函数将数据及需要的文字填入表中，由EXCEL计算出单个底板的沉降数据。该法将观测数据输入观测计算表后所有分析数据都会显示在此表中，大大节约了后期数据处理的时间。

5 结语

船闸变形观测是一项精度、分析及结论要求都很高的工作，其工作量大，必须要有较高责任心来完成。通过以往的船闸变形观测中我们可以找出一些改进的地方，就数据分析来看，通过实践可以采用EXCEL等工具简化计算过程，减轻后期数据处理及分析报告的工作量。另外，本变形观测方法未阐述新建船闸时对临近已建船闸的变形观测。

［1］ 徐泽中.施桥一线船闸的变形观测及分析［J］.水利水电科技进展，1999（2）：48.

［2］ JTJ203－2001水运工程测量规范［S］.北京：人民交通出版社，2001.

［3］ 裴灼炎，赵全麟.三峡永久船闸高边坡变形监测设计及成果分析［J］.人民长江，2001（11）：1-3.

［4］ 吴少华.江苏宿迁一、二线船闸变形观测［J］.河港工程，2003（3）：20-26.