茨淮新河上橋樞紐船閘搶修期閘墻變形監(jiān)測(cè)及穩(wěn)定性簡(jiǎn)析

（安徽省茨淮新河工程管理局 蚌埠 233400）

1 引言

上橋船閘是茨淮新河上橋樞紐主體工程之一，于1975年建成并投入運(yùn)行至今。該船閘為五級(jí)船閘，由上、下游導(dǎo)航墻，上、下閘首和閘室組成。閘室凈寬12.0m，長(zhǎng)130.0m，底板高程13.0m，閘室閘墻為漿砌條石結(jié)構(gòu)，閘室底板為漿砌石透水底板結(jié)構(gòu)。2012年5月因閘室左閘墻空箱隔墻開裂、邊墻發(fā)生程度不一的傾斜，進(jìn)行了局部除險(xiǎn)加固。

2019年2月26日由于出閘船只操作不當(dāng)導(dǎo)致上橋船閘上游右工作門頂樞人字拉桿斷裂、底樞螺栓損壞，于2019年3月10日—4月15日進(jìn)行了停航搶修。根據(jù)安徽省水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院編制的《上橋船閘上閘首工作門搶修工程設(shè)計(jì)報(bào)告》，按搶修期間閘上21.70m、閘下16.80m 水位組合，對(duì)閘室段地基滲流穩(wěn)定、閘室抗浮穩(wěn)定、閘室閘墻穩(wěn)定進(jìn)行復(fù)核，符合規(guī)范要求，但抗?jié)B、閘墻穩(wěn)定安全系數(shù)富余度均不大?？紤]到上橋船閘圬工結(jié)構(gòu)、透水底板結(jié)構(gòu)形式且投入運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)等因素，為準(zhǔn)確掌握閘室閘墻在檢修工況下穩(wěn)定情況，確保閘墻安全和施工安全，在適當(dāng)控制閘上水位、加強(qiáng)對(duì)工程部位的巡視巡察的同時(shí)開展閘室閘墻進(jìn)行形變（水平位移和垂直位移）觀測(cè)工作。

2 變形監(jiān)測(cè)內(nèi)容及方法

船閘檢修期時(shí)間跨度不大，閘墻的形變受溫度的影響較小，其主要形變量來(lái)自閘室內(nèi)外水壓力差和滲流條件改變導(dǎo)致的閘墻不均勻沉降、傾斜，因此主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容為閘室內(nèi)低水位條件下閘墻的垂直位移及水平位移量變化。主要工作方法為利用已有相對(duì)穩(wěn)定的上、下閘首監(jiān)測(cè)點(diǎn)作為變形觀測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)每段閘室墻頂現(xiàn)有觀測(cè)點(diǎn)的相對(duì)垂直、水平位移變化進(jìn)行觀測(cè)。為滿足精度需要，按照相關(guān)規(guī)范，本監(jiān)測(cè)項(xiàng)目做到“三固定”，即固定設(shè)備、固定線路、固定觀測(cè)人員。

2.1 變形觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)

垂直位移觀測(cè)點(diǎn)利用原有的觀測(cè)點(diǎn)，分布在閘室閘墻分縫兩側(cè)，左、右閘墻各10 個(gè)，共計(jì)20 個(gè)。水平位移觀測(cè)點(diǎn)布設(shè)在每段閘墻頂部中間部位，右側(cè)閘室墻5 個(gè)，左側(cè)閘室墻9 個(gè)（2～5 段墻頂各加設(shè)1 個(gè)），共計(jì)14 個(gè)。垂直位移、水平位移點(diǎn)位示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 垂直位移、水平位移點(diǎn)位示意圖

2.2 變形觀測(cè)方法

垂直位移觀測(cè)使用徠卡DNA03 水準(zhǔn)儀（精度指標(biāo)：每公里往返差0.3mm），采用二等水準(zhǔn)往返固定路線方法進(jìn)行測(cè)量，往測(cè)返不符值限差水平位移使用徠卡TS30 高精度全站儀（精度指標(biāo)：測(cè)角精度0.5″，測(cè)距精度0.6mm+1ppm）采用極坐標(biāo)法進(jìn)行測(cè)量。

觀測(cè)周期：閘室抽水前完成首次變形觀測(cè)；閘室抽水過(guò)程中觀測(cè)兩次；施工前期每天觀測(cè)兩次，分別在上午和下午進(jìn)行；施工期間每天一次或兩天一次；施工后期每周觀測(cè)兩次。每次分別對(duì)水平位移、垂直位移進(jìn)行獨(dú)立觀測(cè)。

3 變形數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

本次搶修期上橋閘上水位穩(wěn)定20.55m 左右，閘室水位基本控制在16.80m 左右，變幅均較小。閘室內(nèi)外水位差除排水期（兩天）基本維持在3.75m 左右。

船閘檢修期間累計(jì)完成18 次水平位移觀測(cè)，17次垂直位移觀測(cè)工作。測(cè)量精度均符合規(guī)范要求，觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算正確，數(shù)據(jù)成果可靠。船閘檢修期間垂直位移、水平位移觀測(cè)點(diǎn)數(shù)和觀測(cè)頻次較高，在此以閘室抽水前的監(jiān)測(cè)值為基礎(chǔ)，選擇閘室代表性觀測(cè)點(diǎn)的抽水期、施工前期、施工期間及施工后期各階段的形變值進(jìn)行比較分析。

垂直位移觀測(cè)變化量方向；“+”表示下沉，“-”表示上升。

水平位移變化量方向：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，“-”表示向東偏移。

3.1 垂直位移數(shù)據(jù)分析

垂直位移觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，檢修期各階段左、右閘室墻的垂直位移量都很小，各點(diǎn)變化幅度均在1mm 內(nèi)。各階段間相比較抽水期兩側(cè)閘室墻的垂直位移變化量最大，變化最大點(diǎn)分別為左閘室墻7 號(hào)觀測(cè)點(diǎn)和右閘室墻4 號(hào)觀測(cè)點(diǎn)，變化量分別為0.84mm 和0.93mm。從形變部位上看閘室兩端閘室墻的垂直位移變化量小于閘室中部閘室墻的變化量。施工前期、施工期間及施工后期各觀測(cè)點(diǎn)垂直位移量基本沒(méi)有發(fā)生變化。檢修期間閘室墻整體沉降差微小，無(wú)不均勻沉降。垂直位移變化趨勢(shì)見(jiàn)圖2。

圖2 上橋船閘檢修期各階段閘室墻垂直位移變化曲線圖

3.2 水平位移數(shù)據(jù)分析

根據(jù)船閘整體結(jié)構(gòu)和結(jié)合觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，在整個(gè)施工期間閘室內(nèi)外水位差對(duì)順?biāo)鞣较颍╕ 方向）位移量影響不大，著重比較分析臨空（南、北）X方向的位移變化量。通過(guò)上橋船閘水平位移觀測(cè)成果比較來(lái)看，閘室抽水完成后閘室整體狀態(tài)為左閘室向南偏移，最大位移量為2.26mm，右閘室向北偏移，最大偏移量為4.12mm。在抽水過(guò)程中左、右閘室墻有波動(dòng)現(xiàn)象，抽水前期左、右閘室（除J14）整體向南偏移，最大變化量為6.65mm（J7），最小變化量為1.14mm（J1）；抽水完成后左、右閘室整體向北偏移，最大變化量為6.9mm（J7），最小變化量為1.04mm（J4）；施工前期左閘室墻上游部分呈現(xiàn)向北偏移，下游部分向南偏移現(xiàn)象，右閘室墻呈現(xiàn)向南偏移現(xiàn)象，變化幅度逐漸減小。施工后期整個(gè)閘室處于穩(wěn)定狀態(tài)，無(wú)明顯的南北波動(dòng)情況。水平位移變化趨勢(shì)見(jiàn)圖3。

圖3 上橋船閘檢修期各階段閘室墻水平位移變化曲線圖

4 結(jié)論

根據(jù)上橋船閘檢修期間多期垂直位移及水平位移觀測(cè)數(shù)據(jù)分析，船閘檢修過(guò)程中閘室閘墻的垂直位移整體變化量微小，在排水期位移量達(dá)到峰值，閘室中部垂直位移量比兩端略大；水平位移在閘室排水前、后及施工前期有波動(dòng)性變化，施工后期變化幅度逐漸減小并趨于穩(wěn)定狀態(tài)?？紤]到船閘檢修周期較短，氣溫條件相差不大，閘室墻的形變量受溫度影響較小，因此檢修期間其形變量主要受閘室內(nèi)水位變化影響。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，在施工期間閘室墻的垂直位移及水平位移量均較小，檢修期船閘工程無(wú)安全隱患，同時(shí)也為船閘特別運(yùn)用期上橋樞紐的控制運(yùn)用提供了科學(xué)依據(jù)■