变形监测在运河航道整治工程施工中应用
1、工程概况
苏南运河镇江辛丰泰山湾段航道整治工程位于镇江市辛丰镇和大泊镇境内，起点位于辛丰镇黄墟建材码头，终点位于沪宁铁路桥，施工桩号11K+600～13K+315，施工长度为1.715km。本工程工作内容为水上方开挖、水下方疏浚、新建一级护岸工程、新建二坡护坡等及相关临时工程的施工和保修。
本工程一级护岸的结构型式采用：钢筋砼地下连续墙护岸（B型），C20空腔式素砼重力式护岸（C型）以及透空式钢筋砼重力式护岸（D型）;二级护坡采用C20砼预制块拱圈护坡、草皮护坡。由于该段地势高，地质条件复杂，护岸每节长度为10米，护岸软土地基处理分别采用小木桩、换填块石、水泥搅拌桩等处理型式，施工过程中各段沉降位移量不一，因此需要在整个施工阶段对护岸的垂直沉降和水平位移进行变形监测，以便控制施工速率，确保护岸结构的稳定安全。整个工程变形监测工作从2009年7月开工至2011年3月工程交工验收，历时21个月连续监测，各项监测成果和资料齐全，符合设计和规范要求。
2、变形监测内容
本工程变形监测内容主要是航道整治的一级B、C、D 型护岸等的垂直位移和水平位移监测。根据招标文件和施工图设计的要求，水平位移变形量以每昼夜不大于3mm，垂直位移（沉降）变形量不大于6mm为控制标准。
3、精度指标的选用与观测仪器的配置
3.1 精度指标的选用
根据设计和规范对变形监测等级和精度要求，结合本工程具体的特点，选用变形监测的四等级标准和精度作为变形监测工作的控制指标，详见下表。
变形观测点的观测精度和适用范围
3.2 观测仪器的配置
变形监测是工程中精度较高的测量工作，观测仪器的配置直接影响观测数据的精度。在本工程变形监测过程中，配置了一台南方灵锐south s82 GPS（静态平面精度±3mm+1ppm）作为位移观测仪器，配置了一台Ni007自动安平水准仪（标称精度±0.7mm）和铟钢尺作为沉降观测仪器，另外配置了尺垫、木桩、铁钉、红白旗、测杆等辅助设备，所配备仪器使用前都经有资质的计量单位进行鉴定。
4、观测人员配备
施工过程中，安排4名专职测量人员配合进行护岸变形监测，工作认真负责，一丝不苟，确保观测工作正常运转。
5、变形监测方法
5.1 基准监测控制网的建立
⑴以业主提供的G52、G54、ZE08等三个导线点（江苏省地质工程勘察院设立的静态点）作为水准和平面控制的基准点，在项目经理部埋设一个变形监测观测墩作为一个工作基点，由基准点和工作基点建立GPS水平位移监测基准网，并采用GPS对水平位移监测基准网数据进行复测和平差，精度满足规范要求。
⑵根据施工现场实际情况，在施工区域内比较稳定和方便的位置布设工作基点，每500米护岸之间设置一个变形监测观测墩作为工作基点，由三个导线点、工作基点等建立垂直位移基准监测网，采用一台Ni007自动安平水准仪（标称精度±0.7mm）和铟钢尺按三等水准进行水准测量和平差，闭合差≤+12*Lmm，L以公里计，精度满足规范要求，以满足护岸的水平和垂直位移监测的需要。
施工过程中，对基准监测网每3个月进行复测一次，当对观测数据发生怀疑时，项目部随时组织技术人员进行复测，确保基准监测网的数据准确，基准点坚固可靠，安全稳定。
5.2 变形监测网的的建立
本工程水平位移和垂直位移监测点采用同一标识法，每200米左右的护岸上设置一个变形观测点，共布设了36个变形观测点，由基准点、工作基点、变形观测点等一起建立变形观测网，首次观测前，采用一台GPS、一台Ni007自动安平水准仪（标称精度±0.7mm）及铟钢尺等分别对变形监测网进行平面和水准测量，测量精度满足规范要求，测量成果准确。
⑴变形观测点布设
变形观测点的埋设位置分别布设在底板后沿、墙身、消浪墙、压顶、帽梁等上，变形观测点采用φ20mm的长度30cm的钢筋，钢筋顶部磨平刻“十”字标志，距底部5cm处做成弯钩，在混凝土浇筑后初凝前埋入混凝土内，埋设时高出混凝土表面1cm，用油漆写上点号，在混凝土终凝后将坐标与高程测设到变形观测点上。
⑵变形观测数据传递
本工程变形观测成果是指施工过程中同一建筑物（每节护岸长度10米）变形观测的累计位移数据，因此需在同一个建筑物同一航道断面线上根据施工工序设立不同的观测点，并对不同观测点的观测数据进行累加，例如观测点S1的变形位移成果是由S1-1、S1-2、S1-3等三个变形观测点的变形位移量的累计。由于护岸施工过程中工序较多，受墙后回填土、降排水、加载等影响，在墙身、压顶等施工结束，需及时把变形观测点移至墙身、压顶等上，移动前、后对变形观测点的位移、沉降等进行了加测，以确保变形监测成果传递的准确，监测资料连贯。
⑶设立变形观测点的保护标志
在整个施工工期内，保护变形观测点不受外力的影响。变形观测点埋设后，安排专人设立了明显标识，安排专职人员负责保护，并通知现场施工人员注意标识，严防破坏。
5.3垂直位移观测
（1）垂直位移监测方法采用四等水准测量法进行监测，采用Ni007自动安平水准仪配铟钢尺进行观测，每次组成闭合路线。
（2）观测前，测量人员认真检查仪器，观测时力求前、后视相等，认真操作、记录，并及时整理好观测成果。
（3）垂直位移监测频率，在底板浇筑后进行第一次观测，然后按每次增加荷载（浇筑混凝土、施工墙后回填土等）后进行观测。
底板：底板完成后，墙体浇筑前为第一阶段观测。砼基础成型后测第一次，以后每天观测一次，当最后连续三次观测结果变形量不超过点位误差控制标准，判别为稳定，才进入下道工序施工，确保构筑物安全。
墙身：墙身浇筑终凝后，把变形观测点移至墙身顶面，观测频率同底板，观测稳定后，才进入下道工序。
回填：墙后土方回填在墙体观测稳定，满足回填要求后进行回填。墙后回填分四个阶段观测（墙后填土平均分四阶段观测，原则上填土1/4、2/4、3/4及到顶）。填土到观测部位时进行观测，观测频率同底板，观测稳定后，才进入下道工序。
消浪墙：墙体观测稳定后进行消浪墙等施工工作，消浪墙完成后，观测点移至消浪墙上，观测频率继续按底板观测频率观测，观测稳定后，再按第一个月每周一次观测，第二个月每半月一次观测，以后每月观测一次，直至交工验收。
5.4 水平位移观测
水平位移观测采用GPS法进行监测，采用南方灵锐south s82 GPS进行观测，把GPS的固定站架设在项目部的基站上，然后测量人员采用GPS的移动站直接在施工现场的观测点采集观测数据，并及时进行整理好观测成果，对观测成果进程比较分析，前后两次观测成果在允许误差范围内，确保构筑物稳定后才进入下道工序施工。水平位移观测频率与垂直位移的观测频率相同，与垂直位移同时观测。
5.5 监测数据处理
变形点的垂直位移和水平位移观测数据收集整理完成后，直接利用Microsoft Office Excel对观测数据进行处理，采用Excel下的VBA编程工具编制了相应的数据处理软件，其核心包括数据输入与更新、数据计算、数据维护和图表打印输出。每次数据处理时，均计算出本期变形量和累计变形量，分别填入垂直位移成果表和水平位移成果表中，形成表1和表2的成果表，根据观测数据成果，及时分别绘制成垂直位移和观测时间、水平位移和观测时间的变形曲线图，直观描述出变形观测成果。
水工建筑物沉降观测记录
6、观测过程中的注意事项
1、应明确变形监测责任人，端正观测人员思想认识，充分认识变形监测工作重要性，特别是对于地基软弱或者不够稳定的地段，或者建筑物上部荷载突变情况下，直接关系到建筑物的安全稳定性。
2、变形观测点布置和观测频率严格按规范要求进行观测，确保变形观测的成果能及时反映建筑物的垂直位移和水平位移的变形状况。
3、每次观测应遵守“四固定”原则，即：观测所用仪器固定、观测人员固定、观测路线固定、观测环境和条件基本相同。
4、每次观察均采用环形闭合方法，或往返闭合方法当场进行检查。同一观测点的两次观测之差不得大于1毫米。
5、布设观测路线时，前后视距不超过40m，前后视距差不超过1.0m，以控制i角的误差影响，同时提高观测时的清晰度。
6、观测时间及环境：不在日出前后1小时、中午时分进行观测，更不能在大风或有雾的情况下进行观测。
7、变形观测原始数据收集准确、完整、及时归档，及时进行数据处理，发现位移突变现象，先认真复查，准确无误后及时上报。
7、变形监测成果分析及结论
7.1垂直位移分析
本工程垂直位移自2009年7月19日进行首次观测，末次观测于2011年3月2日，根据工程进度情况不同，36个变形观测点中最多的观测了35期，最少的观测了23期，累计沉降量分别为10mm～24mm，最大日沉降量为4mm，垂直沉降过程变形曲线图变化规律正常。
7.2水平位移分析
本工程水平位移自2009年7月19日进行首次观测，末次观测于2011年3月2日，根据工程进度情况不同，36个变形观测点中最多的观测了35期，最少的观测了23期，累计位移量分别为8mm～27mm，最大日位移量为3mm，水平位移过程变形曲线图变化规律正常。
7.3分析结论
本工程一级护岸的变形产生的水平位移主要是向航道内侧位移，垂直位移位移主要是垂直沉降，引起的位移原因比较复杂，有地基的力学性质、航道水位和地下水的变化状况、农田灌溉向坡面渗水、护岸混凝土、墙后回填土、施工机械、船舶等的增加的不均匀荷载的增加等影响。施工过程中，我部根据上报的沉降位移观测方案，按制定的观测频率，从底板浇筑开始进行观测，一直观测至交工验收申请，并对观测成果进行整理，36个观测点的水平位移、垂直沉降等的累计观测成果均在允许误差范围内，符合规范要求，为护岸的结构安全提供了可靠的依据。
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