水闸沉降观测论文

水闸沉降观测论文
摘要：水准基点本身产生位移可能使建筑物位移值出现重大误差，或者甚至导致相反的效应，即建筑物在升高。

水利工程管理部门要加强对观测资料的分析，提高沉陷成果的时效性，变被动测量为主动服务。

水闸枢纽工程工作状态变化往往是缓慢的、隐形的，如不及时分析应用，往往会失去监测数据，甚至在特定的条件下会对工程的状态作出错误判断。

只有对成果及时分析，才可以使测绘更好地为管理工作服务。

前言
水闸是调节水位，控制流量的低水头水工建筑物，主要依靠闸门控制水流，具有挡水和泄（引）水的双重功能，在防洪、治涝、灌溉、供水、航运、发电等方面应用十分广泛。

沉降观测是根据水准基点定期测出设置在变形体上的变形点的高程变化值。

水闸在运行过程中会产生变形，这种变形在一定限度内应视为正常现象。

如果超过了规定的限度，就会影响水闸的正常使用，严重的还会危及水闸的安全。

因此通过定期观测，对水闸的基础沉降量进行不均匀性分析，能及时掌握水闸枢纽各部位的沉降情况，监护水闸的使用，为水闸因差异沉降量过大而损坏提供处理措施。

1水准基点的布设
水准基点的稳定性直接影响到建筑物的沉陷量，一般来说，大型水闸至少需要布设一组3个水准基点。

水准基点应建立在变形区以外稳固的基岩或坚实土基上便于观测和保护的地方（附近如有水准点，
也可利用）。

若水准基点选在土基上，对土基基础应进行加固处理。

另外水准基点还存在合乎逻辑的季节性升降：冬季，高差在绝对值上有所增加，这是因为土壤受冻土膨胀使水准点隆起；夏季，冻土融解使水准点产生不完全沉降。

为防止水准基点受到冻胀的影响，水准基点的埋设深度至少要在冰冻层以下0.5m。

如果水准基点或水准点经受上升作用或者本身的不稳固，将不可避免地导致对建筑物沉陷的夸大。

工作基点宜靠近观测区，其位置的选择应注意使其构成对沉陷点观测精度有利的观测图形并有较好的通视条件。

水准基点、工作基点每隔一段时间要与外部的国家水准点进行联测。

1994年曹台闸沉陷测量中，用3个水准基点中的任意一个推算水闸沉陷量变化值均不太合理，通过将该闸的3个水准基点闸支1、闸支2及左堤TP与外界水准点联测后进行比较分析，发现3点均有不同程度下沉。

在实际测量中发现由于水准点布设数量不足，甚至没有完整的3个为一组的水准点；标石埋设地点选择不当，其结构也可能选择不当；在可能有下陷漏斗和有其他影响的区域之外没有设置水准点。

这些原因导致垂直位移测量成果无可比性。

2沉陷点的布设
沉陷点布置合理，可全面、精确地查明沉陷情况。

沉陷点应埋在变形幅度大、变形速度快的部位，以能正确反映水闸变形有代表性的特征点为原则，布设点的数量和位置应根据地质情况、水闸荷载而定。

水闸一般应根据其底板分块，布设在分缝的两侧及每块底板的4个拐角上，闸墩上的沉陷点尽可能布置在上下游的端点处，同时要考虑施
测人员的工作方便和安全。

沉陷标点可布设在水闸的闸墩、闸墙、交通桥、翼墙上。

在实际工作中，沉陷点布设存在着设计和施工问题，因此在水闸设计时，一定要考虑以后管理及观测的方便。

有的沉陷点制作及布设不按规范，有的沉陷点用空心半球直接焊接到闸体上，不够稳定，还有的甚至只用一般钢筋截断直接安装，时间长容易生锈，影响沉陷量的真实性。

以上情况都会对沉降观测及分析带来不利影响。

3观测方法、精度及分析
3.1观测方法
沉陷观测的方法与施测精度要求，对于反映形变的微小变动，是施测方案首先要顾及的问题。

否则，如测量误差掩盖了这些微小变化，那么观测成果不仅无用，还会得出错误结论。

沉陷观测通常采用精密水准仪，根据建筑变形测量规范（JGJ8-2007）中二等水准观测的要求进行施测，往返较差及附合或环线闭合差≤1.0√n。

将各观测点布设成闭合或符合水准路线联测到水准基点上。

作业前对仪器和水准尺按要求的项数进行检查，满足规范各项限差后方可使用。

每次作业前对水准仪的i角和水准器的水泡进行检验。

在标尺分划线呈像清晰和稳定的条件下进行观测，日出前半小时及太阳中天前后气温突变时不得观测。

沉陷点之间进行往返观测，观测方法严格按规范进行。

同一测站观测时，不得两次调焦，倾斜螺旋和测微器最后旋转方向为旋进，这样可减少隙动差的影响。

3.2精度及分析
水闸沉降观测成果是了解和掌握水闸稳定情况和研究建筑基础的第一手资料。

为确保资料的正确性，必须保证沉降观测满足一定的精度，变形观测的精度要求，取决于工程建筑的允许变形值的大小和进行观测的目的。

如果误差较大会使观测成果出现假象，影响观测资料的正确使用。

每次外业观测完成后，应及时对观测成果进行整理，并对变形值进行分析，编写技术报告。

水准观测的误差对地面点高程精度起决定作用。

要提高地面点高程精度，必须先从消除或减弱水准观测的误差着手。

误差一般由两部分组成，即偶然误差和系统误差。

随着高精度自动安平水准仪的出现，偶然误差对成果的影响已大大减弱了，而受各种因素影响，系统误差确实难以克服。

精密水准观测成果中的系统误差一般有如下情况：前后视线折射不等误差；尺台的垂直位移误差；垂直位移对观测成果的影响；尺长测定不准的误差对观测成果的影响；标尺分划刻划误差的影响；标尺不直误差；前后视标尺铟瓦带受热不均匀及膨胀系数测定不准误差。

为了提高精密水准观测精度，必须遵守“三固定原则”，即固定人员、固定施测路线、固定仪器。

在遵守“三固定原则”的前提下，对水闸枢纽特别是船闸要考虑其工作状态的一致性，以便能正确反映沉陷量变化。

1985年在蒙城船闸分洪闸测量时，没有闭合，问题出在上闸首上的一个转点上，施测期间船闸运行的状态一直在改变。

因此，在水闸测量中，特别是船闸沉陷测量时，一定要使建筑物呈现同一工作状态，以利于沉陷量的分析。

4水闸的组成和垂直位移观测点的布设
水闸的主体由闸身和上、下游连接建筑物的翼墙所组成。

闸身由闸门、闸底板、闸墩和岸墙组成，其上架设工作桥和公路桥。

闸的进口和出口筑成八字形的翼墙，以防水流冲刷。

水闸的垂直位移观测就是观测闸墩、岸墙和翼墙三大部位的垂直位移。

水闸建成后，沉陷观测点布设在建筑物的上部。

图1是一座具有七个闸孔的水闸。

沉陷观测点布设在公路桥和工作桥分块桥板的四个棱角处，用以监视闸墩的垂直变量。

除此之外，在岸墙和翼墙上也埋设一定数量的观测点。

图1所示的水闸共埋设了48个沉陷观测点。

水闸沉陷观测点的数目与布设部位，应视观测目的、土质情况、闸身受力的部位和观测方法而定。

一般较长的水闸在每隔2孔或3孔的块板上布设测点。

当水闸闸墩的尖端伸出桥边一段长度时，沉陷观测点直接埋设在尖端处。

图1 水闸工程及沉陷观测点布置示意图
为了测定沉陷观测点的高程，在河两岸离岸墙100m～200m处各埋设一个起测基点，也叫工作基点。

起测基点必须由高一级的水准点（水准基点）每年引测一次，以便验证其高程有无变动。

5建议
5.1加强施工管理，合理安排施工程序。

采用科学的施工方法，按照“先重后轻”的程序施工；合理控制施工速率，避免施工造成地基产生塑性流动，降低地基强度，增大基础沉陷量；注意基坑开挖的保护，尽可能不扰动地基土的原状结构。

5.2加强涵闸工程管理，严格执行《涵闸操作规程》，确保涵闸运行的合理性。

按规定进行沉陷观测，加强施工期和竣工初期沉陷观测，
并注意观测资料的整编分析。

及时对涵闸清淤检查，发现异常及时分析原因，并采取相应处理措施。

6结语
水准基点本身产生位移可能使建筑物位移值出现重大误差，或者甚至导致相反的效应，即建筑物在升高。

水利工程管理部门要加强对观测资料的分析，提高沉陷成果的时效性，变被动测量为主动服务。

水闸枢纽工程工作状态变化往往是缓慢的、隐形的，如不及时分析应用，往往会失去监测数据，甚至在特定的条件下会对工程的状态作出错误判断。

只有对成果及时分析，才可以使测绘更好地为管理工作服务。

参考文献：
[1]张清虎，陈航.关于大型水闸沉降观测的一点思考[J].治淮，2009（10）
[2]单杰.水闸垂直位移监测标点布设及观测精度探讨[J].山西水利，2008（02）
[3]JGJ8-2007建筑变形测量规范[S]。