防洪墙位移后现场监测及成果分析

余金煌

（安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院蚌埠233000）

防洪墙位移后现场监测及成果分析

余金煌

（安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院蚌埠233000）

临水建筑物发生位移后，建筑物的位移监测以及监测水下断面尺寸工作十分重要，可以为后期的安全分析工作提供重要支撑。本文介绍了水下断面测量以及位移监测的方法，并对监测数据进行了处理和成果分析。

防洪墙水下测量位移监测GPS-R TK

1　概述

长江某防洪墙由于墙后静压管桩施工挤土效应导致防洪墙整体向长江侧产生了不均匀位移。为分析位移后防洪墙安全性，对防洪墙所处的长江岸坡水下断面以及发生位移后的防洪墙径向及切向位移进行监测，并对防洪墙位移情况进行了分析。

2　管桩施工及防洪墙位移情况

压桩机进场后，管桩施工于11月1日进行试桩，11月2～3日在Ⅶ、Ⅷ段防洪墙墙后施工54#～67#管桩，桩长26m，11月4～5日在第Ⅳ段防洪墙墙后施工26#～37#管桩，桩长24m。11月5日在28#桩施工时发现防洪墙出现不同程度的位移，其中第Ⅳ段墙体位移量最大。发现位移后即停止静压桩施工，并在防洪墙6处沉降缝设位移观测点。

防洪墙及墙后管桩布置见图1，图中，1#～7#为防洪墙各段间分缝编号。

图1　防洪墙及墙后管桩布置图

3　横断面现状测量

由于场地处于长江江岸，且所处长江河床距防洪墙底板高差较大，为分析位移后防洪墙安全性就必须对该段江岸及河床断面进行测量。

3.1测量方法

断面测量分陆上和水下两部分进行，陆上和水下测量的方位一致。陆上断面使用GPS－RTK进行测量；水下断面采用GPS－RTK进行测点定位，超声波测深仪测量水深，根据测得的水深及水位计算测点高程。水位观测为在测量范围内的河道上下游各布置1组水尺，水位观测每半小时观测一次，观测精度为0.01m。

3.1.1RTK原理

RTK（Real Time Kinematic）技术又称载波相位差分技术，是实时处理两个测站载波相位观测量的差分方法。载波相位差分方法分为两类。一类是修正法，即将基准站的载波相位修正值发送给流动站，改正流动站接收到的载波相位，再求解坐标，属准RTK技术。另一类是差分法，即先求解起始相位整周模糊度，又称RTK初始化，然后进行实时差分，属真正RTK技术。它要求基准站GPS接收机实时把观测数据及已知数据实时传输给流动站GPS接收机，流动站快速求解整周模糊度，在观测到四颗或以上卫星后，可实时求解出厘米级的流动站动态位置。

3.1.2RTK野外操作流程

（1）连机：确保电源，天线、电缆正确连接。先检查，再开电源；

（2）建立新项目Job/New；

（3）参数设置Job/Setting；

（4）编辑控制点Job/EditPoints；

（5）设置基准站Survey/BaseSetup；

（6）设置流动站Survey/RoverSetup；

（7）计算坐标转换参数Survey/Control Points；

（8）采点survey/Data Collection或放样Stake out/Stake points。

3.1.3RTK主要技术指标

（1）静态、快速静态：5mm+1ppm；后处理动态：10mm+ 1ppm；实时码差分定位：＜30cm（典型）；实时动态RTK：平面10mm+1ppm垂直20mm+2ppm；

（2）距离：建议工作距离：≤10km；最大工作距离：40km；

（3）时间：RTK初始化时间：2~10s（良好环境）；RTK测量时间：2秒厘米级、20秒毫米级。

图2　断面1横断面图

图3　断面2横断面图

图4　切向位移与墙高关系曲线

图5　径向位移与墙高关系曲线

图6　各墙段与切向位移关系曲线

图7　各墙段与径向位移关系曲线

3.2断面特征

为了解防洪墙处长江岸坡横断面特征，对产生位移最大的第Ⅳ段墙体两端所在断面进行了测量（其中第Ⅳ段与第Ⅲ段分缝处为断面1，与第Ⅴ段分缝处为断面2）。测量时长江水面高程4.85m。实测断面图见图2和图3。

断面1：水下最远处测至距防洪墙363m,最深处河底高程-27.75m（与防洪墙底板高差为34.25m），混凝土预制块护坡坡比1∶4.4、河道边坡坡比1∶2.4～1∶12.1。

断面2：水下最远处测至距防洪墙235m,最深处河底高程－26.42m（与防洪墙底板的高差32.92m），混凝土预制块护坡坡比1∶3.2，河道边坡坡比1∶2.3～1∶16.5。

3.3断面特征分析

根据断面测量结果，第Ⅳ段防洪墙距长江深泓较近，防洪墙底板与河底高差较大。这些特征对防洪墙抗倾覆和整体抗滑稳定性不利。

4　防洪墙位移现状监测

4.1测量方法

由于防洪墙施工时未设置位移观测点，亦未进行位移观测，因此无法测出绝对位移。位移现状主要是对相邻墙体之间错位进行观测。位移测量使用钢尺，缝宽测量使用塞尺。

防洪墙八段墙体之间设有7处沉降缝，为了便于观测与资料整理，将Ⅰ、Ⅱ段墙体分缝编号设为1#，将Ⅱ、Ⅲ段墙体分缝编号设为2#，其余依次类推。

观测及资料整理时对防洪墙各段位移约定为：水平面上垂直墙轴线的位移为径向位移；沿墙体轴线方向位移为切向位移（文中所述位移观测值均指相邻两段墙体间的相对位移）。

4.2现状位移监测

现场先后3次对防洪墙位移进行观测，由于3次位移观测数据差别较小，本文仅就最后一次观测数据进行分析，最后一次观测数据见表1。根据观测成果，建立各段的位移与墙高关系曲线，见图4和图5，再根据各段沿墙高位移的均值建立与各墙段关系曲线，见图6、图7。

4.3墙体位移特征分析

4.3.1墙体切向位移

（1）由图4和图6可知，1#、2#、5#、7#切向位移量相对较小。根据防洪墙发生位移的位置及管桩施工情况综合分析认为：1#、2#、5#墙后未进行管桩施工，墙体切向位移较小；7#缝所处墙后管桩已施工完毕，但因其迎水侧土体断面较大，土体对防洪墙向迎水侧位移具有阻挡作用，使得其位移量较小。

（2）3#、4#、6#切向位移开展较大，这3处均为墙后管桩已施工，并且防洪墙迎水侧土体断面较小。

（3）每段分缝处切向位移量在沿墙高方向基本一致。

4.3.2墙体径向位移

（1）由图5和图7可知，3#、4#所处的第Ⅳ段防洪墙位移量最大，2#、5#位移较小，1#、6#和7#径向位移量为零。经分析认为：3#、4#所处第Ⅳ段防洪墙墙后管桩已施工，防洪墙迎水侧土体横断面较小且防洪墙伸入长江侧较多。

（2）根据图5中径向位移与墙高关系曲线分析可知，沿墙高方向径向位移量基本一致，防洪墙发生倾覆的可能性较小。

（3）6#和7#墙后管桩虽然已施工，但防洪墙迎水侧土体横断面较大，其径向位移趋近于零，这说明防洪墙迎水侧土体沿径向横断面大或其他建筑物的抵抗作用，墙体径向位移很小甚至墙体不会发生位移。

5　结论

根据对防洪墙位移现状和特征分析，得出以下结论：（1）防洪墙距长江深泓较近，防洪墙底板与河底高差较大。这些特征可能导致防洪墙与岸坡产生整体滑动；（2）3次测量结果显示墙体位移已趋于稳定；（3）第Ⅳ段防洪墙切向位移和径向位移量较其他段大，其相对位移量分别为27.22mm、29.13mm；（4）发生位移的防洪墙，每段分缝处切向和径向位移量在沿墙高方向未见有明显差异，由此可以判断防洪墙向迎水侧倾覆的可能性很小；（5）从墙体位移分布规律分析，墙体发生明显位移的其墙后均有管桩施工；（6）在墙后有管桩施工的前提下，如果防洪墙迎水侧土体沿径向横断面大或其他建筑物的抵抗作用，其墙体径向位移很小甚至墙体不产生位移；（7）根据每节分缝处位移量分析，墙体上下位移基本一致。

通过现场了解该处防洪墙和管桩施工情况、防洪墙产生位移的过程以及对该段防洪墙横断面、各分缝处的径向和切向位移量进行观测，并根据取得的资料进行初步分析认为：由于第Ⅳ段防洪墙迎水侧土体横断面较小，距离长江主河道较近，且其墙后管桩施工方法为静压法，这些均是导致防洪墙发生位移的原因