茨淮新河上桥枢纽船闸抢修期闸墙变形监测及稳定性简析

（安徽省茨淮新河工程管理局 蚌埠 233400）

1 引言

上桥船闸是茨淮新河上桥枢纽主体工程之一，于1975年建成并投入运行至今。该船闸为五级船闸，由上、下游导航墙，上、下闸首和闸室组成。闸室净宽12.0m，长130.0m，底板高程13.0m，闸室闸墙为浆砌条石结构，闸室底板为浆砌石透水底板结构。2012年5月因闸室左闸墙空箱隔墙开裂、边墙发生程度不一的倾斜，进行了局部除险加固。

2019年2月26日由于出闸船只操作不当导致上桥船闸上游右工作门顶枢人字拉杆断裂、底枢螺栓损坏，于2019年3月10日—4月15日进行了停航抢修。根据安徽省水电勘测设计院编制的《上桥船闸上闸首工作门抢修工程设计报告》，按抢修期间闸上21.70m、闸下16.80m 水位组合，对闸室段地基渗流稳定、闸室抗浮稳定、闸室闸墙稳定进行复核，符合规范要求，但抗渗、闸墙稳定安全系数富余度均不大。考虑到上桥船闸圬工结构、透水底板结构形式且投入运行时间长等因素，为准确掌握闸室闸墙在检修工况下稳定情况，确保闸墙安全和施工安全，在适当控制闸上水位、加强对工程部位的巡视巡察的同时开展闸室闸墙进行形变（水平位移和垂直位移）观测工作。

2 变形监测内容及方法

船闸检修期时间跨度不大，闸墙的形变受温度的影响较小，其主要形变量来自闸室内外水压力差和渗流条件改变导致的闸墙不均匀沉降、倾斜，因此主要监测内容为闸室内低水位条件下闸墙的垂直位移及水平位移量变化。主要工作方法为利用已有相对稳定的上、下闸首监测点作为变形观测的基准点，对每段闸室墙顶现有观测点的相对垂直、水平位移变化进行观测。为满足精度需要，按照相关规范，本监测项目做到“三固定”，即固定设备、固定线路、固定观测人员。

2.1 变形观测点布设

垂直位移观测点利用原有的观测点，分布在闸室闸墙分缝两侧，左、右闸墙各10 个，共计20 个。水平位移观测点布设在每段闸墙顶部中间部位，右侧闸室墙5 个，左侧闸室墙9 个（2～5 段墙顶各加设1 个），共计14 个。垂直位移、水平位移点位示意图见图1。

图1 垂直位移、水平位移点位示意图

2.2 变形观测方法

垂直位移观测使用徕卡DNA03 水准仪（精度指标：每公里往返差0.3mm），采用二等水准往返固定路线方法进行测量，往测返不符值限差水平位移使用徕卡TS30 高精度全站仪（精度指标：测角精度0.5″，测距精度0.6mm+1ppm）采用极坐标法进行测量。

观测周期：闸室抽水前完成首次变形观测；闸室抽水过程中观测两次；施工前期每天观测两次，分别在上午和下午进行；施工期间每天一次或两天一次；施工后期每周观测两次。每次分别对水平位移、垂直位移进行独立观测。

3 变形数据统计与分析

本次抢修期上桥闸上水位稳定20.55m 左右，闸室水位基本控制在16.80m 左右，变幅均较小。闸室内外水位差除排水期（两天）基本维持在3.75m 左右。

船闸检修期间累计完成18 次水平位移观测，17次垂直位移观测工作。测量精度均符合规范要求，观测数据计算正确，数据成果可靠。船闸检修期间垂直位移、水平位移观测点数和观测频次较高，在此以闸室抽水前的监测值为基础，选择闸室代表性观测点的抽水期、施工前期、施工期间及施工后期各阶段的形变值进行比较分析。

垂直位移观测变化量方向；“+”表示下沉，“-”表示上升。

水平位移变化量方向：X 方向代表垂直水流方向，“+”表示向南偏移，“-”表示向北偏移；Y 方向代表水流方向，“+”表示向西偏移，“-”表示向东偏移。

3.1 垂直位移数据分析

垂直位移观测数据显示，检修期各阶段左、右闸室墙的垂直位移量都很小，各点变化幅度均在1mm 内。各阶段间相比较抽水期两侧闸室墙的垂直位移变化量最大，变化最大点分别为左闸室墙7 号观测点和右闸室墙4 号观测点，变化量分别为0.84mm 和0.93mm。从形变部位上看闸室两端闸室墙的垂直位移变化量小于闸室中部闸室墙的变化量。施工前期、施工期间及施工后期各观测点垂直位移量基本没有发生变化。检修期间闸室墙整体沉降差微小，无不均匀沉降。垂直位移变化趋势见图2。

图2 上桥船闸检修期各阶段闸室墙垂直位移变化曲线图

3.2 水平位移数据分析

根据船闸整体结构和结合观测数据分析，在整个施工期间闸室内外水位差对顺水流方向（Y 方向）位移量影响不大，着重比较分析临空（南、北）X方向的位移变化量。通过上桥船闸水平位移观测成果比较来看，闸室抽水完成后闸室整体状态为左闸室向南偏移，最大位移量为2.26mm，右闸室向北偏移，最大偏移量为4.12mm。在抽水过程中左、右闸室墙有波动现象，抽水前期左、右闸室（除J14）整体向南偏移，最大变化量为6.65mm（J7），最小变化量为1.14mm（J1）；抽水完成后左、右闸室整体向北偏移，最大变化量为6.9mm（J7），最小变化量为1.04mm（J4）；施工前期左闸室墙上游部分呈现向北偏移，下游部分向南偏移现象，右闸室墙呈现向南偏移现象，变化幅度逐渐减小。施工后期整个闸室处于稳定状态，无明显的南北波动情况。水平位移变化趋势见图3。

图3 上桥船闸检修期各阶段闸室墙水平位移变化曲线图

4 结论

根据上桥船闸检修期间多期垂直位移及水平位移观测数据分析，船闸检修过程中闸室闸墙的垂直位移整体变化量微小，在排水期位移量达到峰值，闸室中部垂直位移量比两端略大；水平位移在闸室排水前、后及施工前期有波动性变化，施工后期变化幅度逐渐减小并趋于稳定状态。考虑到船闸检修周期较短，气温条件相差不大，闸室墙的形变量受温度影响较小，因此检修期间其形变量主要受闸室内水位变化影响。监测数据表明，在施工期间闸室墙的垂直位移及水平位移量均较小，检修期船闸工程无安全隐患，同时也为船闸特别运用期上桥枢纽的控制运用提供了科学依据■