京杭運(yùn)河淮陰二線船閘大修變形觀測

京杭運(yùn)河淮陰二線船閘大修變形觀測一、前言建設(shè)中的船閘或建成后的船閘工程建筑物，由于各種因素的影響，在工程建筑物及其設(shè)備的運(yùn)營和建造過程中，都會產(chǎn)生變形。這種變形在一定限度之內(nèi)，應(yīng)認(rèn)為是正常的現(xiàn)象，但如果超過了規(guī)定的限度（設(shè)計(jì)中給出的預(yù)警值、經(jīng)驗(yàn)算得出的預(yù)警值、專業(yè)安全性能評估與評價(jià)報(bào)告的結(jié)論），就會影響建筑物的正常使用，嚴(yán)重時(shí)還會危及建筑物的安全。因此，在工程建筑物的施工、主體建筑物技術(shù)改造、船閘大修和運(yùn)營期間，必須對它們進(jìn)行變形觀測。在變形觀測的過程中，了解其產(chǎn)生的原因是非常重要的。一般來講，建筑物變形主要是由兩個(gè)方面的原因引起的，一是自然條件及其變化，即建筑物地基的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、土壤的物理性質(zhì)、大氣溫度等。另一種是與建筑物的結(jié)構(gòu)、型式及動荷載（如風(fēng)力、震動等）的作用。此外，由于勘測、設(shè)計(jì)、施工以及運(yùn)營管理工作做得不合理，還會引起建筑物產(chǎn)生額外的變形。這些變形的原因是互相聯(lián)系的。隨著工程建筑物的興建，改變了地面原有的狀態(tài)，對于建筑物的地基施加了一定的外力，這就必然會引起地基及其周圍地層的變形。而建筑物本身及其基礎(chǔ)，也由于地基的變形及其外部荷載與內(nèi)部應(yīng)力的作用而產(chǎn)生變形。例如：在京杭運(yùn)河淮安、淮陰、宿遷、皂河等三線船閘建設(shè)過程中，由于三線船閘的中心線距原一線或二線船閘中心線的距離都很近，為了防止三線船閘施工期間影響一、二線船閘的結(jié)構(gòu)及安全運(yùn)行，所以，在施工期間必須嚴(yán)密監(jiān)視一、二線閘的動態(tài)，及時(shí)、準(zhǔn)確地對一、二線船閘定期進(jìn)行沉降（垂直位移）、水平位移等變形觀測，并進(jìn)行安全評估以確保一、二線閘安全運(yùn)行。同時(shí)，對施工中的三線船閘各結(jié)構(gòu)物也應(yīng)進(jìn)行觀測。又如：在船閘大修或主體建筑物的技術(shù)改造過程中，由于閘室必須是在無水的條件下才能進(jìn)行各工序的施工，這樣船閘主體建筑物如閘室原力學(xué)平衡就被改變了，因此為保證主體建筑物的安全、保證大修的順利完成必須對其變形觀測。下面以淮陰二線船閘2004年10月大修工程變形觀測為例來探討船閘大修變形觀測的內(nèi)容、觀測方法、精度要求及成果分析。二、淮陰二線船閘大修工程存在特殊問題概況1、由于淮陰二線船閘在第一次大修期間，閘室底板多次出現(xiàn)泉涌，并冒渾水。且距離下閘首第三道伸縮縫位置中間處，底板下反濾層突發(fā)整體破壞，出現(xiàn)一個(gè)深陷坑。后采用拋填碎石拌砂（約700噸）及塊石護(hù)面進(jìn)行處理。本次大修為防止出現(xiàn)上次現(xiàn)象，在閘室抽水時(shí)，采用了同時(shí)進(jìn)行墻后降水的方案，以保證閘室墻等結(jié)構(gòu)物的安全。因此，為了保證施工過程中閘室墻的穩(wěn)定，同時(shí)驗(yàn)證設(shè)計(jì)計(jì)算的準(zhǔn)確性必需對其進(jìn)行變形觀測并采集基礎(chǔ)觀測數(shù)據(jù)，通過對成果的分析并結(jié)合其它相關(guān)的檢測數(shù)據(jù)來綜合判斷船閘的安全性能。2、由于在大修過程中，閘室墻后采用了連續(xù)進(jìn)行地下降水的方案，可能影響船閘周圍附近建筑物的安全，所以在大修過程中須時(shí)時(shí)監(jiān)視各建筑物的變形、變化情況。3、此次大修從10月1日開始閘室向外抽水，10月3日完成閘室抽水。到10月22日閘室底板再次出現(xiàn)第一次大修時(shí)的情況，出現(xiàn)泉涌并冒渾水且來勢洶涌，尤其是泉涌2和泉涌3。泉涌的具體位置見觀測點(diǎn)示意圖。三、變形觀測點(diǎn)的布設(shè)及相關(guān)要求觀測點(diǎn)的布設(shè)方法及位置嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)及行業(yè)規(guī)范要求。具體點(diǎn)位見布設(shè)圖。1、各種觀測設(shè)備埋放前均經(jīng)檢查和率定；2、觀測設(shè)備均按規(guī)定及時(shí)埋放；3、水位觀測設(shè)施應(yīng)設(shè)在水流平穩(wěn)地段（船閘大修期間的上、下游水位）；4、沉降標(biāo)點(diǎn)埋放穩(wěn)定后，我們即時(shí)觀測了初始值（我們按規(guī)定取三次觀測結(jié)果的平均值作為初始值），大修施工期間，原則上進(jìn)行定期觀測，特殊情況下進(jìn)行了一天一次或兩次的觀測，竣工放水前觀測一次，放水后又周期性的觀測三次。5、閘室墻墻身的傾斜觀測（可以采用電子測斜管儀或上下距離互差法），可在大修過程中及放水前后進(jìn)行；6、各觀測項(xiàng)目及設(shè)備，均由專人負(fù)責(zé)觀測和保護(hù)；7、施工期間所有觀測項(xiàng)目，均按時(shí)進(jìn)行了觀測，并及時(shí)整理分析；8、變形監(jiān)測網(wǎng)采用了獨(dú)立坐標(biāo)和基本接近的假定高程。驕四、變形躬觀測的方促法絲變形觀測照的方法要絲根據(jù)建筑就物的性質(zhì)帥、使用情朝況、觀測形精度、周毒圍的環(huán)境杜以及對觀樂測的要求仆來選定。濫一般來說躺：垂直位禿移多采用邪精密水準(zhǔn)艷測量、微瘦水準(zhǔn)測量板的方法進(jìn)釀行觀測。幣而水平位校移的觀測彎情況就比靠較復(fù)雜。朽對于船閘希而言，采假用基準(zhǔn)線恐法或?qū)Ь€暈測量、前端方交會、勻小角法的亭方法進(jìn)行蔽。對傾斜咸觀測則采矛用液體靜刻力水準(zhǔn)測銅量或精密諸水準(zhǔn)測量凳的方法進(jìn)薦行。裂縫蒼（或伸縮吩縫）觀測杯使用測縫責(zé)計(jì)或根據(jù)滅其它的觀絮測結(jié)果進(jìn)萌行計(jì)算。柴對地表形制變觀測可忠采用地面托攝影測量詢方法測定陜其變形值喬。此次淮結(jié)陰二線船鳴閘大修變跡形觀測，速沉降觀測椅我們采用搜環(huán)形閉合逆的幾何水乞準(zhǔn)觀測方柏法進(jìn)行，擱位移采用誤了基準(zhǔn)線創(chuàng)法和小角微法進(jìn)行觀夏測。旱五、嚴(yán)格冬遵循規(guī)范里要求建每次變形鄙觀測時(shí)均驕做年到劣“捐四固務(wù)定個(gè)”加即：相同紗的觀測路麥線和方法悼。使用同蛙一儀器和孕設(shè)備、固偶定觀測人屆員，在基暗本相同的殖環(huán)境和條蛋件下工作江?？蓞⒖脊螆?zhí)行的規(guī)纏范有：駛1糖、《地基頂與基礎(chǔ)工貴程施工及禾驗(yàn)收規(guī)范殃》金（質(zhì)GBJ2艷0姐2絹）規(guī)定：凳需要進(jìn)行刺沉降觀測底的建筑物央和構(gòu)筑物個(gè)，應(yīng)按該項(xiàng)規(guī)范要求旁進(jìn)行沉降遇觀測，并飼整理沉降順觀測資料儲。基2晝、《工業(yè)鐘與民用建物筑工程地恒質(zhì)勘探規(guī)們范》器（張TJ2習(xí)1集）規(guī)定：艘對下列建削筑物宜進(jìn)于行沉降觀據(jù)測：巨①唱在不均勻繳或軟弱地杠基上的較蹦為重要的凱建筑物；難②論因地基變假形或局部指失穩(wěn)而使掏結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腦裂縫或破伴損，需研泊究處理的炒建筑物；鵝③脹沒有建筑城經(jīng)驗(yàn)的重陡點(diǎn)建設(shè)的史特殊建筑未物；也④基因建筑物之周圍，有寨新的建設(shè)納項(xiàng)目或本淺身技改，嗚可能影響錄或損壞原植有建筑物臂，必須對倦原建筑物繼進(jìn)行沉降拌和變形觀飾測。巖3險(xiǎn)、《建筑袍地基基礎(chǔ)薯設(shè)計(jì)規(guī)范嗓》仿（分GBJ牌7南）規(guī)定：支對一級建君筑物應(yīng)在司施工期間訴、使用期例間和修理療期間進(jìn)行割沉降觀測商，并應(yīng)以應(yīng)實(shí)測資料尤作為建筑蔬物地基基租礎(chǔ)工程質(zhì)種量檢查的攤依據(jù)之一冒。麥4羽、執(zhí)多行瓦JTJ2練03混—頂2001勤乒糕《水運(yùn)工吵程測量規(guī)悠范》。械5串、放GB5貼0026潤—剃93易看《工程測滴量規(guī)范》翅。虛6痰、協(xié)JTJ2阻1鋒8從—鵝2005瑞醬適《水運(yùn)工蔬程水工建把筑物原型鞏觀測技術(shù)屑規(guī)范》。嗓六、變形老觀測的精倉度要求賀1蛾、變形測賴量可分為傍四個(gè)等級句，變形測端量點(diǎn)可分伴為基準(zhǔn)點(diǎn)譜、監(jiān)測點(diǎn)派和變形觀度測點(diǎn)。換2扎、變形觀加測點(diǎn)相對朱于最近基衣準(zhǔn)點(diǎn)的觀責(zé)測精度和斬使用范圍鏈見下表：攜等級階點(diǎn)位中誤涼差志（晨m健m江）裁高程中誤介差撥（妄m語m略）蕉適用范圍兔一等宗±1.5勵(lì)±0.5救對變形特弓別敏感的繼水工建筑薪物胞二等柴±3.0縮±1.0轎對變形比繼較敏感的罵水工建筑丸物薪三等似±6.0嘉±2.0雖一般性水博工建筑物該和岸坡炸四等催±12.訓(xùn)0災(zāi)±4.0喊對觀測精勇度要求比騾較低的水述工建筑物判和岸坡綱京杭運(yùn)河確船閘等水介工建筑物柱大修期間灘（屬于對變變形比較機(jī)敏感的水志工建筑物蓮范疇）的魂沉降、位羨移觀測，疊宜采用二豪等觀測精勤度。霧沉降觀測女的儀器必豈須使用帶頌有測微器貓的精密水威準(zhǔn)儀從（松1mm/稱k叼m河以上）及廳配套觀測竟的變形觀線測尺。滿忍足此要求概，觀測精遵度定能達(dá)散到二等精泊度。讓對于位移豪觀測的精毫度，則有銜很多因素佩的影響，寧主要有燙：膝m仿對中歉（儀器對油中誤差）況、童m兆f顯（大氣折吸光的影響朗誤差）固、沙m飯s技(禁測距誤宗差許)姿、晝m捕β辜（測角誤球差）。現(xiàn)怎在，我們抱來證明一鮮下采用什魚么樣的儀縮器才能滿充足二等觀應(yīng)測精度。鏈現(xiàn)已測角扮精動度宰2色“撓，測距精寇度搭為凈2mm+繩2ppm活.餃D抄的全站儀釋為例。對送于有經(jīng)驗(yàn)道的測量工慨程人員，殊儀器的對鎖中誤差可沈控制壞在恢1.0m寨m竿范圍內(nèi)，趨大氣折光渣的影響誤泄差只要使暮棱鏡的高雀度大鎖于什1巖m堆，一般可職消除此誤燕差。則觀字測點(diǎn)的點(diǎn)字位中誤差場：腫M儀2漁P令=m場2東對中企+m透2象f屠+m鹿2角s校+m她2見β謙其中志：升m與2胸s攝=迫（丙2mm+到2ppm謊.咳D柳）景2名取砍D=15圾0m=1甜5000撥0m股m施，奶m臺2廣β鎖=燙（娃2緒“的/滔ρ勞150遙00叔0弄）盯2繳，撕M紹p光=±2.中8m食m靜＜買±3.0禁mm夠由此可以魄看出，我攜們只要使死用能夠滿償足茫測角精度逐為岡2剪“象，測距逝為蠅2mm+麻2ppm燥.糖D啊以上精度家的全站儀易進(jìn)行觀測爸就可以達(dá)脆到二等觀絨測精度。鹿（實(shí)際上制，我們觀膨測基點(diǎn)距訂離閘室前喉沿線附近拍的觀測點(diǎn)軋的距離是狂小裂于越150酒m蜘）工作基縫點(diǎn)的布設(shè)露一般闊為罩4匠點(diǎn)，距離碑閘室前沿滲線括30智m罵以外左右縱，因此精參度上完全啦能夠滿足式要求）。爭此次，我億們在本工絮程中采用系二等變形映觀測等級胖標(biāo)準(zhǔn)，沉購降觀測點(diǎn)答的高程中吩誤差漁為凳±1m繭m濤，位移觀規(guī)測點(diǎn)的點(diǎn)打位中誤差己為顯±3.0阻m固m屈（均相對圍基標(biāo)點(diǎn)而啦言）。恭使用儀器宰：水準(zhǔn)儀扶采四用董TOPC棉ON耀ATG棉2圾型，精度猶為宜0.4m鍛m/k艘m臣；全站儀昆為蠢Leic囑aT受c-90摸5巾L封型，其精執(zhí)度歌為由2mm+雷2PPm咱·麗D公，均滿足毛二等變形北測量等級三要求。洪七、變形偶觀測成果葉及分析李主要以分陣析閘室中測間泉涌處麗（見布置私圖）左右拐兩側(cè)觀測轟點(diǎn)的成果曠為例：組閘室泉痰涌冬2繼、乘3夾處兩拍側(cè)溝4典個(gè)觀測點(diǎn)客（我左睬4棒、晨5茶、烏6針、醋7脫，隱右央4鋸、曲5式、狹6沾、細(xì)7郊）的最終旋累計(jì)沉降須量和位移擇量見下表毫：缺點(diǎn)號嫂變形量鋼左冷4腔左猜5摔左監(jiān)6痰左評7服右宣4辱右壟5萄右絹6箭右剪7飲累計(jì)沉降疊量腸（往m章m恩）窮4詳3忘5逆5慧4探5或6術(shù)4句累計(jì)位移螺量崖(畢mm)館-4警-3蕉-3喜-3偵3別2債2迷4量2惱、成果簡問要說明及脫分析正（京1亭）表中的裁累計(jì)沉降漿量為正值陣時(shí)，表示終結(jié)構(gòu)物垂客直向下位盛移，累計(jì)捧沉降量為妻負(fù)值時(shí)，朋表示結(jié)構(gòu)估物垂直向療上位移。崗（鄉(xiāng)2道）表中的量累計(jì)位移災(zāi)量為負(fù)值卡時(shí)，表示巷向北方向同位移（向棉左側(cè)），虹累計(jì)位移詠量為正值學(xué)時(shí)，表示羨向南方向棉位移（向馳右側(cè)）。秤（赤3倍）閘室墻墾觀測點(diǎn)的浩初始值在價(jià)閘室抽水尼前沉降位崖移各觀測危三次，且市三次觀測暢值基本沒未有誤差，賞說明抽水蹄前船閘結(jié)乓構(gòu)物是穩(wěn)興定的。后換取三次的國平均值為繭初始值。碰（到4蔥）閘室向加外抽水過積程中，墻澡后降水井魂也同步降栗水，在此丑過程中（斥閘室內(nèi)水俱位購為仇4.向0智時(shí)）兩側(cè)煤閘墻的位死移有微小家變化，向劈內(nèi)位移趨饞勢。兩側(cè)鬼閘墻出現(xiàn)各不均勻沉蹈降，上游餡右側(cè)朋右暫1洲6飲～扁右輕2癥2溜觀測點(diǎn)的敲沉降變化宴較大，平鍵均下沉交約級4m擾m井，其余測田點(diǎn)下沉量索較小，但映數(shù)據(jù)不等尋。直搞至姐2倉0嫁日鞭（甜1饑0捏月捧1茅日開始抽堂水的步，懼3炸日完成閘繳室抽水）拉，兩側(cè)閘槳墻的位移未趨勢仍然持是向內(nèi)側(cè)刊但出現(xiàn)增別大趨勢，聰沉降也出乏現(xiàn)較小變怕化，部分鞋觀測點(diǎn)有乒升高跡象聞，此時(shí)的籍墻后降水唱保持與前臥期正常速阻度炸。獸1賺0哀月移2銅1孟日晚在如暈圖的泉犁涌鈴2偶處再一次根開始出現(xiàn)聰泉涌歐，犧1仁0雀月歡2顆2巖日朋至矛1赤1幼月例6尖日期間，緒兩側(cè)閘墻直的位移趨逐勢分別向姓外側(cè)（此累期間，前宋期泉涌涌希水量較大間，同樣采月用了拋填緣碎石拌砂雄及杠2江0郵多條棉被躁的擁堵處茶理，加之怒進(jìn)一步增這大墻后的和降水來防頂止閘墻繼安續(xù)前傾，多泉涌處的冶涌水得到懼基本控制槽，結(jié)果閘距墻開始向于外側(cè)位移鉆）累計(jì)位哥移量沒有挨超出預(yù)警逐值（設(shè)計(jì)梨給的參考梁值為：沉滾降鎮(zhèn)量錄10mm方,肚位移微量仗12m纏m劃），當(dāng)時(shí)姿左側(cè)閘墻解向外側(cè)平雄均累計(jì)位海移量墻為嗽3m額m器，最大位夢移量鵝為港4m吉m反，右側(cè)閘售墻向外側(cè)謊平均累計(jì)料位移量戚為黨2m所m色，最大位居移量振為淹4m莫m籌；冊從企1摩1限月吩6仙日前連觀續(xù)擋6更次觀測值意分析看，午兩側(cè)的閘底墻當(dāng)時(shí)是煙趨于基本妨穩(wěn)定的，舍沒有再出椒現(xiàn)增大趨久勢。兩側(cè)吊閘墻的沉板降量也無啟異常變化皺，左側(cè)平蠢均累計(jì)沉機(jī)降量服為品4m疤m辨，最大累牢計(jì)沉降量些為側(cè)6mm宗.膀右側(cè)平均池累計(jì)沉降陸量赤為陸4m窯m藏，最大累窗計(jì)沉降量團(tuán)為共6m密m斤。但，我編們從中可光以看出底芒板出現(xiàn)泉均涌且冒渾恥水對閘墻屑的穩(wěn)定有首很大的影喊響。因?yàn)椴?，在出現(xiàn)陷泉涌之前越閘墻是向宇內(nèi)側(cè)（閘玩室中心線眨方向）水您平位移的治，當(dāng)出現(xiàn)仔泉涌后閘醫(yī)墻很快向抬外側(cè)位移陣且內(nèi)、外床側(cè)位移量漁的絕對值產(chǎn)之和（左差右擺幅）零已接近預(yù)愁警值，可方以說明泉紛涌的出現(xiàn)銹已經(jīng)危及在建筑物的凡安全，但勸對泉涌所舒采取的工驢程處理措蚊施也是基議本有效的解?；迹?棗）兩側(cè)閘瓦墻墻后降傾水期間，津?qū)χ車ㄓ喼锏目傁烍w影響還努是有的。癥降水的初櫻始階段（卵前慶3姻天）周圍弦建筑物均影存在不同泡程度的不扁均勻沉降冶，沉降量蠶為倘2做—季5m忍m平；待降水詠一周后，奶周圍建筑續(xù)物的沉降顛已經(jīng)不再馬發(fā)生異常零變化，而桶且逐漸趨宵于穩(wěn)定。矛觀測至半藥月后已經(jīng)型基本沒有怒什么變化漢了，可以幣說，周圍織建筑物是揪趨于穩(wěn)定耽的。銀（桿6漁）一線閘脹兩側(cè)閘墻演的沉降共濫觀亡測曉7檢次（順每回5級天觀鎮(zhèn)測帆1磨次），觀盼測成果按氣規(guī)范分析別后認(rèn)為變霧化很小，代說明二線筍船閘