董燕楓

(安徽省水利水電勘測設(shè)計院 勘測分院，安徽 蚌埠　233000)

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小角法在渡槽變形監(jiān)測中的應(yīng)用

董燕楓

(安徽省水利水電勘測設(shè)計院 勘測分院，安徽 蚌埠233000)

摘要：小角法是常用的監(jiān)測建筑物水平位移的方法，文章以溫州趙山渡引水工程沙門渡槽變形監(jiān)測為例，介紹小角法的基本原理，簡述小角法的具體實施過程，對兩端設(shè)站法的2種觀測方法進行比較，并對觀測數(shù)據(jù)進行精度分析。結(jié)果證明，采用該方法能使監(jiān)測數(shù)據(jù)達到較高的精度。

關(guān)鍵詞：渡槽；視準線；小角法；基準點

0引言

溫州趙山渡引水工程是飛云江干流中游河段上控制性的水利工程,以供水、灌溉為主,兼顧發(fā)電,工程由引水樞紐工程和輸水渠系工程兩部分組成,于2002年竣工投入使用[1]。

沙門渡槽位于瑞安市陶山鎮(zhèn)沙門村,是輸水渠系工程的一部分。渡槽建于山間洼地,地基為砂礫石及淤泥與淤泥質(zhì)黏土,本身存在不穩(wěn)定性,再加上建筑物自身的荷載作用及輸水流量不斷增加,從而導(dǎo)致渡槽沉降與位移,甚至出現(xiàn)裂縫[2],因此,有必要對渡槽進行變形監(jiān)測。

1小角法基本原理

通過建筑物軸線(例如大壩、橋梁軸線)或平行于建筑物軸線固定不動的鉛直平面為基準面,根據(jù)它來測定建筑物水平位移的方法稱為視準線法。小角法是視準線法的一種常用方法,利用精密經(jīng)緯儀精確地測出基準線方向與測站點到觀測點的視線方向之間所夾的小角,從而計算觀測點相對于基準線的偏離值[3],如圖1所示。

圖1　小角法測偏離值

由圖1可見,AB為基準線,i為觀測點,i′為點在AB上的投影,Δi為偏離值,利用精密經(jīng)緯測量小角αi,并測量A到i′的距離Si,可計算出偏離值為

(1)

其中,ρ=206 265″。將歷次計算所得Δi值加以比對,即可得各監(jiān)測點的水平位移情況。這種方法的優(yōu)點是布點和觀測方法簡捷快速、降低觀測誤差、觀測時間短及處理數(shù)據(jù)速度快,提高了監(jiān)測效率[4]。

2監(jiān)測實施

2.1平面控制網(wǎng)布設(shè)

在渡槽軸線延長線的基巖上,分別埋設(shè)2個基準點B1、B4,在渡槽左側(cè)2個山包的基巖上分別埋設(shè)2個基準點B2、B3,點與點之間兩兩通視。B1、B2、B3、B4構(gòu)成平面控制網(wǎng),采用GPS觀測,等級為二等。根據(jù)工程實際情況,直接利用B1、B4作為工作基點,進行水平位移觀測。

為減少誤差,提高觀測精度,基準點埋設(shè)采用觀測墩,并埋設(shè)具有強制對中裝置的對中盤?；鶞庶c埋設(shè)時基礎(chǔ)開挖至弱風(fēng)化層或者規(guī)范規(guī)定的深度,觀測墩埋設(shè)方法及大小尺寸按照規(guī)范規(guī)定進行,觀測墩建成后至少將15天時間作為穩(wěn)定期[5]。

2.2監(jiān)測點埋設(shè)

水平位移監(jiān)測點埋設(shè)同樣采用觀測墩,并埋設(shè)具有強制對中裝置的對中盤。監(jiān)測點偏離工作基線的角度不超過30″,以盡可能地發(fā)揮小角法觀測的優(yōu)勢[6]。渡槽跨度較大,在渡槽跨與跨的連接處分別布設(shè)2個監(jiān)測點,每2個監(jiān)測點間距離基本相等[7]。共布設(shè)水平位移監(jiān)測點34個,編號為C1、C2…C34。

2.3小角法測量

使用索佳NET05X全站儀,測角精度為0.5″,標準單棱鏡的測距精度為(0.8+10-6)mm。在儀器安置在B1后視 B4,構(gòu)成一條固定的視準線,然后在C1、C2…C17等監(jiān)測點上安置活動覘牌,以測定角度偏離值和垂直角、斜距。通過垂直角、斜距加入氣壓、溫度等,改正得出B1到各點的平距,代入(1)式得出各點與視準線的偏離值。同樣儀器安置在B4后視B1,在C18、C19…C34上安置覘牌,測定出偏離值。觀測水平角時,分別將盤度盤配置在0°、30°、60°、90°附近,觀測4個測回。

3精度分析

由(1)式得水平位移觀測誤差公式為

(2)

(3)

(4)

文獻[5]對變形觀測水平位移觀測點坐標中誤差要求為:一級±1 mm,二級±3 mm,取本次變形監(jiān)測等級為二級。觀測點坐標中誤差是指觀測點相對測站點(如工作基點)的坐標中誤差,等價于觀測點相對基準線的偏差值中誤差[7],即二級需滿足|mΔi|≤3 mm。在使用全站儀觀測水平角時,儀器對中誤差、目標偏心誤差和觀測誤差相互獨立,而基準點和監(jiān)測點都采用具有歸心裝置的觀測墩和有強制對中裝置的對中盤,儀器對中誤差和目標偏心誤差可忽略不計[8-9]。

由于渡槽較長,基準線長度為685.125 m,給后視照準帶來了困難。同時,經(jīng)過分析,隨著基準點與監(jiān)測點之間距離增大,測角中誤差整體也呈增大趨勢。因此,本次監(jiān)測采用在兩端設(shè)站法。

(1) 在基準線兩端設(shè)站,每站只觀測靠近這一端監(jiān)測點的偏離值。

(2) 基準線兩端設(shè)站,每站都觀測各個監(jiān)測點的偏離值,然后數(shù)據(jù)做加權(quán)平均[10]。

本次采用方法1可以減小儀器的照準誤差,簡化數(shù)據(jù)處理過程,而精度方面則通過增大測回數(shù)彌補。

首期監(jiān)測時應(yīng)進行2次獨立觀測,共觀測角度8測回,作為監(jiān)測對象的初始觀測值,以后各期監(jiān)測觀測4測回。

首次觀測后,通過計算每個水平角的測量中誤差,監(jiān)測點C18處的測角中誤差最大約為0.7″,此次監(jiān)測最大測距B4C18=347.314 m, mΔi在C18處最大。此時由(1)式得mΔi約為1.18 mm,滿足規(guī)范要求。

4結(jié)束語

本次監(jiān)測通過埋設(shè)強制對中觀測墩、使用高精度的全站儀、增加測回數(shù)等方法,使觀測數(shù)據(jù)達到較高精度。首次觀測后,應(yīng)每月觀測一次,分析觀測數(shù)據(jù)的變化,掌握渡槽的變形規(guī)律。此外,應(yīng)定期檢校基準網(wǎng),隨時檢查工作基點的穩(wěn)定性。

〔參考文獻〕

[1]王育滿，郭文明.趙山渡引水工程建設(shè)管理[J].水利水電技術(shù),2001,32(2):1-4.

[2]金松蘭，林孝亮.趙山渡引水工程沙門渡槽不均勻沉降修復(fù)技術(shù)方案研究[J].水利建設(shè)與管理，2014(6):22-24.

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[4]祝昕剛.小角法變形監(jiān)測中的應(yīng)用[J].地礦測繪，2011，27(4):38-39.

[5]JGJ 8-2007,建筑變形測量規(guī)范[S].

[6]付翔宇,楊麗坤，李富榮.基坑水平位移監(jiān)測新方法的探討與應(yīng)用——固定方位角-視準線法[J].測繪通報，2016(2)：113-115.

[7]李峰,趙衛(wèi),張穎軍,等.大跨度渡槽安全監(jiān)測設(shè)計[J].人民長江，2008,39(11):67-69.

[8]GB 50026-2007,工程測量規(guī)范[S].

[9]黃聲享.變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理[M].武漢：武漢大學(xué)出版社,2010.

[10]杜治國.大壩水平位移視準線觀測方法及精度分析[J].大壩與安全，2006(5)：25-29.

收稿日期：2016-03-28；修改日期：2016-04-05

作者簡介：董燕楓(1990-)，男，山東菏澤人，安徽省水利水電勘測設(shè)計院勘測分院助理工程師．

中圖分類號：TV672.3

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5781(2016)02-0163-02