大型水闸沉降位移观测设计

【摘要】文章结合某拦河闸沉降位移观测设计实例，从沉降观测点的布设、沉降观测方法等方面进行阐述，探讨了在水闸沉降位移观测设计中应该注意的问题，为相关工程的沉降位移观测提供了一定的借鉴作用。

【关键词】水闸；位移观测；设计；分析

1 、工程概况

某拦河闸总宽度583.2m，闸室段采用两孔一联+中间小底板结构，单孔净宽12m，共43孔，顺水流方向长108.0m，其中铺盖长20m、闸室长25m、陡坡长13m、消力池长20m。闸室底板顶高程76.50m，上设1.5m驼峰堰，闸墩顶高程88.50m。闸后设交通桥，桥宽9+2×1.0m。闸门采用露顶式弧形钢闸门，闸门尺寸为12×9.5m（宽×高），启闭型式采用卷扬启闭机启闭。闸基建基面为角砾层，角砾层力学强度较高，但该层受抽砂影响有扰动，局部可能出现砾石架空现象，带来闸基不均匀沉降，设计对该层采取振动碾结合翻压方案措施处理。

2、 沉降观测原理及作业技术要求

2.1沉降观测的原理

定期地测量观测点相对于稳定的水准点的高差以计算观测点的高程，并将不同时间所得同一观测点的高程加以比较，从而得出观测点在该时间段内的沉降量：

式中：i——观测点点号；

J——观测期数。

2.2沉降观测的工作方式

沉降观测一般采用“分级观测”方式。沉降观测分两级进行：

（1）水准基点——工作基点；

（2）工作基点——沉降观测点。

工作基点相当于临时水准点，其点位也应力求坚固稳定。定期由水准 基点复测工作基点，由工作基点观测沉降点。如果建筑物施工场地不大，则可不必分级观测，但水准点应至少布设3个，并选择其中最稳定的一个点作为水准基点。

3、 沉降位移设计方案

3.1 沉降观测点的布置

对于水闸工程，沉降点在进行埋设时应该选在变形幅度相对较大、变形速度较快的部位，以能够正确全面的反应水闸变形有代表性的特点为基本原则，布设点的相应数量以及位置应该由地质的实际情况以及水闸的荷载量而确定。水闸通常情况下要依据底板的分块情况，分别布设在分缝的两端以及每一块底板的四个拐角上，闸墩上的相应的沉陷点要尽可能的布设在上下游的端点位置，并且要及时的考虑到施测人员的工作方便性以及安全性等。沉降标点的布设位置应该在水闸的闸墩上、水闸的闸墙、水闸的交通桥以及水闸的翼墙上。

3.2 沉降观测方法

采用水闸沉降观测的有效方法，主要是运用水准测量的方法进行。据相关数据的调查表明，对于水闸工程的管理组织要进行精准性的测量。通常情况下，水准测量的精准度的等级要按照水闸的等级来制定。水闸沉降观测点的主要布设是按照水闸的整体结构进行的，不能随便进行更改。沉降观测点的测量要从起测工作点的基点进行，逐渐形成一条长条形的闭合式的环线或者一条附合性的路线，为了增强测量的精度可以可以采用往返式的观测方法或者运用变换仪器进行高度观测。一旦观测的水闸较长，就会使快板接缝处的两个观测点相距较近，在这种情况下，就可以选取一点当做转折点，将另一个当做是间视点。采用这样的观测方法，能够有效的确保前视距与后视距之间的距离相等。

3.3 沉降观测基点布设

在水利工程的整体建设中，水准基点的稳定性对于建筑物的沉降量有着直接的影响，通常情况下，大型的水闸最少需要布设一组为三个的水准基点。水准基点的建立应该设置在变形区之外较为稳固的基岩或者相对于坚实土基上等便于观测以及保护的地方。

若水准基点能够选在土基上，则应该对于土基基础进行进一步的加固处理。此外，水准基点的沉降与季节也有一定的关联：冬季天气寒冷，高差在绝对值上能够有一定的增加，这是由于土壤容易受到冻土的膨胀进一步使得水准基点隆起而造成的；夏季天气燥热，冻土逐渐融解使得水准点产生不完全沉降的现象。

为了有效的预防水准基点轻易受到冻害膨胀的影响，水准基点的埋设深度要控制于冰冻层以下的0.5m的位置。并且一旦水准基点或者水准点受到上升作用，其本身就具有一定不稳固性，就会产生建筑物的沉陷逐渐严重的现象。对于工作基点的设置应该尽量靠近观测区域内，对于位置的选择要格外注意其观测区的构成以及对于沉陷点的观测精度进行重视，并且能确保有较好的通视条件。

4 观测成果处理

观测点变形过程线可明显地反映出变形的趋势、规律和幅度，对于初步判断建筑物的工作情况是否正常是非常有用的。以横坐标表示时间，纵坐标为观测点的累计位移绘制沉降曲线图。沉降曲线图格式如下图所示。

5 、结语

1）水闸容易产生不均匀性的沉降现象，因此对于沉降观测点的布设密度相对较大，通常在十米到三十米左右会布设一个观测点，在混凝土快缝的棱角位置要分别布设距离相对较近的两个测试点；

2）沉降观测点之间的高差距离相对较大。闸墩、翼墙以及闸底板之间的各个观测点的高差设置相对较大，通常控制在10m以内，进一步增加水准测量工作量的增加。

3）沉降观测点的数量相对较多，水准测量不能满足在每两个观测点之间就安设相应的仪器，因此通常要在一个观测站内进行观测好多的测点。观测工作的完成要在对精度不产生影响的情况下进行，要注意对间视距、前视距以及后视距等差不等的限差。

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作者简介：王庆伟，男，（1974.12—），辽宁东港人，本科，工程师，主要从事工程管理。