Trimble DiNi03在三河闸工程垂直位移监测中的应用

张 状，冯天佑，陈 静

(1.江苏省洪泽湖水利工程管理处，江苏 淮安 223100；2.江苏省交通工程集团有限公司 ，江苏 镇江 212127)

0 引 言

日常管理、维护工作是保证三河闸工程安全、稳定的关键工作。水闸垂直观测是水闸日常管理工作的重要工作内容。通过采用合理的手段对三河闸位移观测成果进行统计、分析，以获取其安全状况，从而为水闸使用、维护提供数据支撑[1-3]。采用传统的水准测量手段对水闸位移进行观测时，其观测成果受人为因素影响较大，测量工作较为繁杂，导致工作效率不高[4-6]。因此，为了提高观测效率和精度，在三河闸垂直观测工作中，使用Trimble DiNi03电子水准仪施测，和传统手段相比，具备自动化程度高、精度高等优势[7-9]。

1 工程概况

三河闸工程位于江苏省洪泽区与盱眙县交界处，洪泽湖的东南角，为淮河入江水道的控制口门，是控制和调节洪泽湖下泄流量、确保入江水道及里下河地区防洪安全的重要水工建筑物。三河闸工程由三河闸及上下游拦河坝组成，三河闸采用钢筋混凝土结构，共设置63孔，单孔净宽10m，孔高6.2m。原设计流量8000m3/s，加固后设计流量12000m3/s，拦河坝迎水面为混凝土坡，背水面为土坡。在工程的长期使用过程中，三河闸工程出现了一定的破坏现象。为了研究三河闸工程的安全情况，选用2018年度在汛前、汛后对三河闸进行垂直位移观测的数据进行分析，为三河闸工程的使用、维修积累基础数据。

2 DiNi03电子水准仪特点及操作方法

2.1 特点

Trimble_DiNi03电子水准仪最显著的特点是：精度高、自动化程度高。Trimble_DiNi03 电子水准仪美千米往返中误差仅为0.3mm，其精度可满足三河闸垂直位移观测的需求。同时，采用Trimble_DiNi03 电子水准仪可实现监测数据的自动存储，降低了人工工作强度，提高了监测效率，仪器内置8种导线测量模式，可实现多样化测量。

2.2 DiNi03电子水准仪操作过程

仪器每年至少应由专业计量单位鉴定1次，每次观测前应对仪器i角进行检验，一、二等观测作业i角应≤15″，三、四等观测作业i角应≤20″，若i角超出规范要求，应在观测前利用仪器自带软件进行校正或者送至专业计量单位进行校正。i角检验方法，见图1。

图1 i角校验方法

线路水准测量操作步骤如下：

1)新建项目名称，打开文件选项，依次选择项目管理--新建项目，输入项目名称、操作者、备注等。

2)设置限差，水准线路的限差根据国家水准测量规范输入，单站前后视距差和水准线路的前后视距累计差也按照国标输入。设置好后，测量时若出现超限情况，仪器会自动报警。

3)设置线路：选择水准线路，新建一条线路，定义名称，根据测量要求选择测量模式一、二等水准测量选用aBFFB，选择奇偶站交替，设置好后按回车键进行下一步，将基准点点号、代码、高程输入，没有高程输入0，测段完成后高差自动算出。

4)SN0：001表示第1个测站，黑色光标落在B上表示先测后视。界面中的竖直线将主界面一分为二，左边表示已操作过的内容，右边表示将要操作的内容，依次测完一个测站的BFFB。

3 三河闸工程垂直位移监测

3.1 三河闸

三河闸垂直位移标点有112个：21块底板共84个标点，上左翼墙4个标点，上右翼墙4个标点，下左翼墙6个标点，下右翼墙6个标点，左岸墙4个标点，右岸墙4个标点。从观测资料来看，上半年大部分测点呈下沉趋势；下半年呈抬升趋势，且规律明显。监测点平面布置图，见图2；监测结果，见图3。

图2 监测点平面布置图

图3 监测结果

上半年，2018年3月与2017年10月相比，间隔位移量-1.4-3.8mm之间，其中最大间隔位移量为3.8mm，它是底板19-1测点。最大累计沉陷量为30.1mm，它是底板1-1测点，下沉速率为0.463mm/a；最大累计抬升量是35.2mm，它是底板3-2测点，抬升速率为0.542mm/a。近20a来这两测点趋于动态稳定。两次测量间隔属枯水位期，大部分测点均下沉，通过对现场勘查与成果表分析，由于观测时段处于枯水位期，降雨量小，水位低，导致底板与上、下游翼墙整体沉降，沉降值在正常范围内变化。

下半年，2018年12月与2018年3月相比，间隔位移量-4.1-0.1mm之间，其中最大间隔位移量为-4.1mm，它是底板15-4测点。最大累计沉陷量为29.2mm，其下沉速率为0.449mm/a，它是底板1-1测点；最大累计抬升量是37.8mm，它是底板3-2测点，抬升速率为0.582mm/a。近20a来这两测点趋于动态稳定。两次测量间隔在丰水期，工作桥，公路桥大部分测点均抬升，通过对现场勘查与成果表分析，由于观测时段处于丰水期，大流量开闸行洪，降雨量大，水位高，导致测点整体抬升，抬升值在正常范围内。

3.2 游拦河坝

三河闸上游拦河坝共26个测点。

上半年，2018年3月与2017年10月相比，上游拦河坝迎水面间隔位移量-2-20mm，呈下沉趋势；背水面间隔位移量-9-1mm，抬升趋势。通过对现场勘查与成果表分析，迎水面为混凝土护坡，间隔位移量较小；背水面为土壤，两次测量间隔水位较高，土壤中有效水的含量开始上升，导致土体松散，测点抬升。

下半年，2018年12月21日与2018年3月23日相比，上游拦河坝迎水面间隔位移量-7-12mm，大部分呈抬升趋势；背水面间隔位移量-4-25mm，呈下降趋势。通过对现场勘查与成果表分析，两次测量间隔温度不断下降，土壤中有效水的含量开始下降，导致土壤冻结，测点下降。其中上游拦河坝2测点，汛前汛后测量变化均较大，但周围无明显异常，有待进一步观察。

3.3 下游拦河坝

三河闸下游拦河坝共26个测点。

上半年，2018年3月2017年10月相比，下游拦河坝间隔位移量-2-8mm大部分测点轻微下沉。通过对现场勘查与成果表分析，测点周围为土壤，下游水位较低，土壤中有效水的含量开始下降，导致测点下沉。

下半年，2018年12月21日与2018年3月24日相比，下游拦河坝间隔位移量-1-22mm，大部分测点下降。通过对现场勘查与成果表分析，测点周围为土壤，两次测量间隔温度不断下降，土壤中有效水的含量开始下降，导致土壤冻结，测点下降。

4 结 论

采用Trimble DiNi03监测仪器对三河闸工程进行垂直位移监测，与传统监测方法相比具备操作简便、精度高、监测连续等优势。通过对三河闸工程个监测的汛前、汛后监测数据分析，上半年大部分测点呈下沉趋势，下半年呈抬升趋势，规律较为显著。整体监测数据表明，三河闸无较大的异常变形数据，整体稳定性较为良好。采用Trimble DiNi03对工程进行垂直变形监测的方法较为可靠。