泊位码头沉降观测及其应用研究

倪飞，赵苏政，房世龙

（南通航运职业技术学院交通工程系，江苏南通 226010）

泊位码头沉降观测及其应用研究

倪飞，赵苏政，房世龙

（南通航运职业技术学院交通工程系，江苏南通 226010）

文章以南通港某港区散货泊位码头的沉降监测为例，就其作业流程、施工工艺、数据成果处理、沉降规律等作出分析，为码头的施工与运营安全及监督工作提供可靠的数据保证。

码头；沉降观测；基准点；观测点

0 引言

为进一步提高港口码头的泊位能力，南通港2002年开始对某一港区散货泊位码头进行升级改造，拟将该海轮泊位由2.5-3万吨级加固升级为5万吨级。在此过程中由于原有的受力平衡被打破，码头经常会产生整体或局部的变形，码头水工建筑物，尤其是码头结构经常会在建设和运移的过程中发生沉降变形，从而对码头的施工和安全使用造成不利的影响。而通过对码头的沉降监测，可以及时掌握码头及因荷载增加、船舶碰撞、水流等作用随时间的沉降变形规律。因此，在码头施工和运营过程中对其进行沉降观测是十分必要的。本文就该码头改造工程的沉降监测为例，就其作业流程、施工工艺、数据成果处理、沉降规律等作出分析。

1 监测前的准备工作

沉降观测前期准备工作主要涉及确定监测等级、仪器及附件的选用与检校及测区现有资料地收集等。

1.1 监测等级的确定

码头沉降观测等级的确定应该根据码头自身的设计及施工要求、相关测量规范（如《水运工程测量规范》、《国家一、二等水准测量规范》等）来确定。[1，2]沉降观测等级的确定可以根据表1、2中相邻基准点或工作基点高差中误差、高程中误差来确定。

表1 沉降观测网精度要求

1.2 仪器及附件的选用与检校

在确定观测等级的前提下，根据观测方法及《国家一、二等水准测量规范》、《国家三、四等水准测量规范》要求选用适当的测量仪器。[3]沉降观测方法及精度如表3所示，各等级水准观测适用仪器型号如表4所示。对于仪器的要求为：所选仪器在作业之前一定要到规定的鉴定部门校正，满足各等级水准测量各项指标校正要求；连续使用3-6个月须重新对所用仪器、设备进行检校。

表2 沉降观测点观测精度及其适用范围

表3 沉降观测方法及精度

表4 各等级水准观测适用仪器型号

1.3 资料搜集

码头沉降观测搜集的资料主要有测区范围地形图、施工进度情况、水文情况等。

2 监测方案的制定

码头项目沉降观测工作分为4个部分，分别是基准点埋设、观测点埋设、精密水准测量、资料整理与提交，具体内容如下。

2.1 基准网的布设

基准网是检验和直接测定观测点的依据，要求在整个观测过程中稳定不变。故须埋设在稳定且易于作业的地方，且离开被测建筑物有一定的距离（一般为建筑物设计高程的2倍）、无机动车辆往来且较为隐蔽的地方。为了便于校核，以验证基准点的稳定性，基准点数目应不少于3个。

2.2 沉降观测点的布设

码头沉降点应该选择在能反映变形体变形特征又便于监测的位置，如码头承台各部分的转折角、码头接岸处、吊装机台等。码头沉降点布设间距一般控制在20-30米以内。

2.3 基准网及观测点的测量

待基准点、观测点埋好稳固后，即可进行首次观测。观测作业由具专业职称的工程师施测。为保证观测精度，在观测过程中应遵循“五固定原则”，即固定基准点、工作基点与观测点；固定人员；固定仪器、设备；固定观测路线、程序与方法；各次观测的环境条件应基本一致。观测中如突然发生大量沉降、各测点沉降量严重不均匀或出现较大裂缝等异常情况，应进行逐日或几天一次的连续观测，并在观测记录中注明这些情况，及时向甲方和设计方汇报。具体的观测时间，以双方的约定为准。施测方法与注意事项如下：

（1）基准点联测：每次观测前均须首先联测基准点，以距离观测区域最近的基准点作为工作基点，按照环形闭合网施测，计算闭合差，并按测站数计算各点改正数，以检验基准点的稳定性。且每次观测之前，应尽量以同样的工作基准点开始，以同样的观测路线观测。因此，3个基准点中至少要有1个点的位置十分稳定。

（2）沉降观测：布设环形闭合网，尽量选用固定测站，逐点观测，计算环线闭合差并根据测站数进行平差，准确计算出各点的高程。同一观测点相邻两次观测间的高程差，即为该点本次观测的沉降量。

（3）应尽量避免在卷扬机、搅拌机等有震动影响的范围内设站。

2.4 成果资料的分析、整理与提交

沉降观测对时间有严格的限制条件，特别是首次观测必须按时进行，否则沉降观测得不到原始数据，整个观测就毫无意义。其它各阶段的复测，根据工程进展情况必须定时进行，不得漏测或补测。只有这样，才能得到准确的沉降情况或规律。相邻的两次时间间隔称为一个观测周期，一般沉降观测按一定的时间段为一观测周期（如每30天观测1次）或按具体情况确定观测周期，无论采取何种方式都必须按施测方案中规定的观测周期准时进行。每周期观测结束后，应对观测数据和计算资料及时进行整理验算，计算各观测点的沉降量，填制观测成果表，并及时提交给甲方。沉降观测竣工后，应提交的成果资料包括：沉降观测成果表、基准点及观测点平面位置示意图、沉降曲线图、沉降观测分析报告等。

3 测量案例解析

本文通过南通港某港区散货泊位码头第5次沉降观测实践，采用拓普康AT-GII型自动安平精密水准仪加光学测微器配合铟钢水准标尺（仪器标称精度可达到±0.4 mm/km），观测时精读至0.1 mm，估读数取至0.001 mm，进行二等往返水准测量，与之前4次观测所得各观测点高程值进行比较（观测周期为14天），介绍了沉降观测方案的详细过程。

该沉降观测项目在码头周围布设了BM1、BM2、BM3三个基准点，以点作为工作基准点，其观测线路大致为BM1→BM2→BM3，本项目采用相对高程进行测量。因南通地区高程较低，令BM3点的高程为3.488 78m。码头沉降观测点位布置示意图如图1所示。

图1 码头沉降观测点位布置示意图

3.1 基准点检测测量

在第5次沉降观测之前，先对BM1、BM2、BM3三个基准点进行检测，以发现基准点高程是否存在变化，为观测点测量提供准确的起始高程，其检测高程计算表如表5所示。

表5 测前基准点检测高程计算表

3.2 沉降点观测

以第5次观测为例，通过二等往返水准观测，得到各观测点最终的高程值如表6所示。

表6 沉降观测点高程计算表

3.3 沉降点高程值前后比较

将本次（第5次）各观测点高程值与前4次（第1-4次）高程值相比较，可以得到观测点的沉降量；同时将各监测点第1次与第5次高程值求差，便可得到各观测点高程累计沉降量（“＋”号表示下沉，“－”代表为地面隆起）。在监测的过程当中，通过各监测点的高程沉降值，可以判断施工过程中的稳定情况，如表7所示。

从上表可以看出：5次观测结束后，G15号监测点位在第5次观测时已被破坏，其余各点均正常；且从各监测点的累计沉降量可以看出，监测点最大沉降量为11.19 mm，平均沉降量为0.170 5 mm/d，小于规范允许沉降量0.5 mm/d，泊位码头在该段时间内的沉降处于较稳定的状态，不影响正常的施工和运营安全。从该码头前5次的沉降数据表明，整个沉降监测过程没有任何大的异常发生。

3.4 对沉降监测的建议

表7 监测点各次观测高程及沉降情况统计表

基于以上案例的分析，笔者提出以下几点建议，以供参考。

（1）对诸如码头等建筑物的沉降监测，需要结合建筑物结构特点和施工方案等，编制附合施工要求的科学合理的监测方案。

（2）在建筑物施工的过程当中，由于施工现场的混乱，要切实做好观测点的保护工作，防止其破坏。

（3）在对监测数据分析的基础上，结合有关规范及施工要求，得出科学的沉降结论，才能有效而及时地指导施工和提前采取有效的安全防范措施。

4 结束语

沉降观测是一项长期而艰巨的基础性工作，其可以保证码头建筑物的施工安全和正常使用，并为以后的勘察设计施工提供可靠的资料及相应的沉降参数，必须引起有关方面的足够重视。

[1]中华人民共和国交通运输部.水运工程测量规范JTS131-2012[S].北京：人民交通出版社,2012．

[2]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.国家一、二等水准测量规范GB12897-2006-T[S].北京:中国标准化出版社,2006．

[3]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.国家三、四等水准测量规范GB12898-2009-T[S].北京:中国标准化出版社,2009．

Study on the Settlement Observation of the Berth Terminal and its Application

NI Fei,ZHAO Su-zheng,FANG Shi-long
(Dept.of Traffic Engineering,Nantong Vocational&Technical Shipping College,Nantong 226010,China)

Taking as a case of study the settlement observation of the bulk cargo wharf in Nantong Port area, this article analyzes its operation procedures,construction technology,data processing as well as settlement laws, providing data for the construction,operation safety and supervision of the wharf.

Wharf;Settlement observation;Benchmark point;Observation point

U652.2

A

1671-9891（2014）04-0066-05

10.3969/j.issn.1671—9891.2014.04.018

2014-06-18

2014年江苏省交通科技计划项目“涉水建筑物附近局部冲刷地形智能测绘技术研究”（项目编号：2014C03-07）；南通航运职业技术学院2012年科技计划项目“水下地形测绘精度影响因素研究”（项目编号：HYKJ20130181）。

倪飞（1983—），男，江苏连云港人，南通航运职业技术学院交通工程系讲师，硕士。