徐 銘，李 欣，陳培然

（江蘇省洪澤湖水利工程管理處，江蘇 淮安 223100）

1 概述

水閘觀測工作是準確掌握工程狀態(tài)和運用情況，及時發(fā)現(xiàn)工程隱患的基礎(chǔ)性技術(shù)工作。水閘在建造和運用過程中，由于地基基礎(chǔ)、擋水水頭以及泄洪沖刷等因素，建筑物會產(chǎn)生不均勻沉陷、揚壓力異常、河道沖刷嚴重等情況，如不及時發(fā)現(xiàn)，掌握變形規(guī)律，采取預(yù)防和改善措施，將會造成水閘失事等嚴重后果。大型水閘一般變形觀測項目有垂直位移、閘基揚壓力、河道斷面以及伸縮縫等[1-2]。近年來，按照《江蘇省水利工程精細化管理指導意見》的要求，江蘇省洪澤湖水利工程管理處以三河閘工程為依托，在水閘技術(shù)管理上深入開展精細化管理嘗試，收到了較好的效果。本文重點介紹三河閘觀測工作的精細化管理，以期對大中型水閘技術(shù)管理工作有所幫助。

2 工程概況

三河閘工程建成于1953年7月，位于江蘇省洪澤區(qū)蔣壩鎮(zhèn)南，為淮河下游入江水道的控制口門，是建國初期我國自行設(shè)計自行施工的大（Ⅰ）型水閘。

三河閘為鋼筋混凝土胸墻式結(jié)構(gòu)，共63孔，每孔凈寬10 m，閘身總寬697.75 m，設(shè)計流量為12000 m3/s，底板為三孔一聯(lián)，共21塊，底板頂面高程7.5 m，閘門為鋼結(jié)構(gòu)弧形門，每孔設(shè)2×100 kN卷揚式啟閉機1臺套。閘室上游（洪澤湖側(cè)）設(shè)長35 m厚30 cm鋼筋混凝土防滲鋪蓋，閘室下游（入江水道側(cè)）設(shè)長23 m 深1.3 m坎式消力池，其后為長10 m厚50 cm的條石護坦，和長32 m厚50 cm的漿砌石海漫，末端設(shè)2 m×2 m干砌石防沖槽。

三河閘工程建成60多年來，充分發(fā)揮了工程效益，已累計安全泄洪1.3萬億m3，為里下河地區(qū)200萬hm2農(nóng)田和2600萬人民生命財產(chǎn)安全作出了巨大的貢獻。

3 觀測基本要求

3.1 觀測人員及設(shè)備

觀測工作是一項嚴謹細致的基礎(chǔ)性技術(shù)工作，施測人員需熟練掌握水利工程變形觀測的基本原理、基本方法和實際操作，要具有嚴謹細致的工作態(tài)度和團隊合作的工作擔當，觀測中必須堅持尊重客觀、遵守規(guī)范，切不可似是而非、隨心所欲。

3.2 觀測儀器設(shè)備

觀測儀器和設(shè)備需滿足觀測項目、觀測精度等級的要求，并經(jīng)檢定合格。三河閘工程垂直位移觀測采用天寶DINI03電子水準儀，水準標尺采用2 m和3 m銦鋼尺，測壓管采用電測水位計，伸縮縫寬度采用游標卡尺，混凝土溫度采用紅外線測溫儀，水溫采用水溫計，河床斷面及水下地形圖觀測采用GPS全球定位系統(tǒng)結(jié)合測深儀。

3.3 觀測要求

觀測工作應(yīng)保持系統(tǒng)性和連續(xù)性，按照規(guī)定的項目、測次和時間，進行現(xiàn)場觀測。應(yīng)做到隨觀測、隨記錄、隨計算、隨校核，無缺測、無漏測、無不符合精度、無違時，人員固定、設(shè)備固定、測次固定和時間固定。

3.4 觀測記錄

外業(yè)觀測值和記事項目均應(yīng)現(xiàn)場直接記錄于手簿中，需現(xiàn)場計算的檢驗項目，應(yīng)在現(xiàn)場計算填寫；外業(yè)原始記錄內(nèi)容應(yīng)真實、準確，字跡應(yīng)清晰端正，記錯處應(yīng)整齊劃去，并在上方另記正確的數(shù)字或文字。需要鉛筆記錄的，應(yīng)使用不低于2H硬度的鉛筆。原始記錄手簿每冊頁碼應(yīng)連續(xù)編號，中間不應(yīng)有空頁、缺頁或插頁。

4 觀測設(shè)施布設(shè)

4.1 觀測基點

三河閘工程觀測工作基點包括1個國家一等水準點DH522，2個二等水準點，分別為HX281 BM2，采取廢黃河國家高程基準，3個基點分設(shè)在三河閘閘南（DH522、HX281）、閘北（BM2）兩側(cè)，埋設(shè)堅實、便于引測，觀測工作基點布設(shè)滿足《水利工程觀測規(guī)程》（DB32/T 1713-2011）要求[3-4]。工作基點布設(shè)如圖1。

圖1 觀測工作基點布置圖

4.2 垂直位移標點

三河閘工程垂直位移標點埋設(shè)在每塊閘底板四角的閘墩頭部、岸墻四角、翼墻兩端，共計112個，其中21塊底板共84個標點（編號DB，如DB6-1表示6號底板1號點），上左翼墻4個標點(編號SZY)，上右翼墻4個標點(編號SYY)，下左翼墻6個標點(編號XZY)，下右翼墻6個標點(編號XYY)，左岸墻4個標點(編號ZAQ)，右岸墻4個標點(編號YAQ)。垂直位移觀測標點位置如圖2。

4.3 測壓管布設(shè)

三河閘工程測壓管分別布設(shè)在3號、6號、11號、16號、19號底板上，其中3號、6號、16號底板分別布設(shè)4根，16號、19號底板分別布設(shè)7根，共計26根。測壓管采用鍍鋅鋼管，管徑8cm，管口采用不銹鋼盒保護，防止雨水或異物落入。

4.4 伸縮縫觀測

三河閘工程伸縮縫標點共設(shè)置22個，分別為21塊底板20條伸縮縫，兩岸岸墻2條伸縮縫，觀測標點布置于工作便橋及左右岸岸墻上，觀測標點采用金屬標點頂部標識十字線。

圖2 垂直位移觀測標點位置圖

4.5 上下游河道斷面

三河閘上下游引河共設(shè)置17個觀測斷面，其中上游6個，分別布置于0+026、0+060、0+078 0+128、0+178、0+278處；下游引河斷面11個，分別布置于 0+038、0+044、0+081、0+091、0+131 0+181、0+281、0+381、0+481、0+581、0+661 處，起點距均為水閘底板中心線。

5 觀測頻次

5.1 垂直位移觀測

三河閘工作基點埋設(shè)均超過5年，因此工作基點考證每5年1次，當發(fā)生地震、地面升降或受重車碾壓等可能使觀測設(shè)施產(chǎn)生位移的情況時，需及時對其進行考證；垂直位移觀測每年汛前汛后各1次，汛前一般在4月底前完成，汛后一般在10月底前完成。

5.2 測壓管觀測

測壓管管口高程校測每年1次；測壓管靈敏度試驗每5年1次，一般選擇在水位穩(wěn)定期進行，因三河閘工程測壓管水位均低于管口，一般采用注水法試驗，具體試驗方法執(zhí)行《水利水電工程注水試驗規(guī)程》（SL345-2007）；測壓管水位觀測每周1次，如遇測壓管水位反映不正常時應(yīng)加測。

5.3 伸縮縫觀測

三河閘21塊底板及兩側(cè)岸墻計22條主要伸縮縫每季度觀測1次，一般選擇每季度最后1個月底前完成。當發(fā)生歷史最高或最低水位、氣溫，超標準使用等特殊情況時，應(yīng)增加測次。

5.4 河床斷面觀測

三河閘引河斷面觀測每年汛后開展1次，一般在10月底前完成，遇大洪水年、枯水年應(yīng)增加測次；水下地形觀測每5年1次；斷面樁樁頂高程考證每5年觀測1次。測圖比例尺為1:1000，能較為準確計算河床沖淤變化情況。

6 觀測方法

6.1 工作基點考證

三河閘工作基點考證觀測線路從三河閘閘南DH522引測，途徑工作基點HX281，測至布設(shè)在閘北的工作基點BM2，再由閘北測回閘南的DH522，一等水準測量，采用光學測微法單路線往返觀測。觀測線路長2.399 km，計觀測54站。觀測線路相對固定，觀測轉(zhuǎn)點TP和前后視距點在地面或建筑物不易受干擾處標識（下同）。

6.2 垂直位移觀測

三河閘垂直位移每塊底板4個點，其中有2個點布設(shè)在公路橋上，有2個點布設(shè)在工作橋上，因此觀測線路把公路橋和工作橋分開觀測。兩條線路均從HX281到HX281，二等水準測量，采用光學測微法單路線往返觀測，觀測值下降為正、上升為負。其中公路橋線路觀測底板和翼墻垂直位移，長2.544 km，測站64站，工作橋線路僅觀測底板垂直位移，長2.368 km，測站36站。觀測線路如圖3、圖4。

6.3 測壓管管口高程校測

三河閘工程測壓管管口高程每年校測1次，公路橋與工作橋上測壓管管口高程分開觀測，線路類似底板垂直位移觀測，均從工作基點HX281到工作基點HX281，采用光學測微法單路線往返觀測。按四等水準測量，觀測結(jié)果與上次觀測相差1 cm以內(nèi)的可不作修正。

6.4 測壓管靈敏度試驗

三河閘測壓管靈敏度試驗每5年應(yīng)進行1次，選擇在水位穩(wěn)定期進行，采用注水法。試驗前，先測定管中水位，然后向管中注入清水，記錄注入清水后的水位，然后每2～4個小時觀測1次水位，直至恢復(fù)到或接近注水前的水位。因三河閘底板土質(zhì)為粘性土，如管內(nèi)水位在5天內(nèi)恢復(fù)到接近原來水位的，可認為合格；如管內(nèi)水位長時間未恢復(fù)到接近原來水位的，可以考慮測壓管可能已經(jīng)堵塞；如管內(nèi)水位沒有上升或上升很少且下降很快，就要分析測壓管濾箱是否失效或與上下游貫通。

圖3 三河閘垂直位移公路橋側(cè)觀測線路示意圖

圖4 三河閘垂直位移工作橋側(cè)觀測線路示意圖

6.5 測壓管水位觀測

三河閘測壓管觀測采用電測水位計法。觀測時，將測頭徐徐放入管內(nèi)，待指示器反應(yīng)后，將吊索稍許上提，到指示器不起反應(yīng)時，再慢慢上下數(shù)次，趁指示器開始工作的瞬間，捏住吊索與管口相平處的吊索，量讀管口至管中水面間的距離。測壓管水位等于測壓管管口高程減管口至管中水面間的距離。測壓管水位應(yīng)獨立觀測2次，最小讀數(shù)至0.01 m，兩次讀數(shù)差不得大于0.02 m，取其平均值，成果取至0.01 m。電測水位計的測繩長度標記，應(yīng)每隔3個月用鋼尺校正1次。

6.6 河床斷面觀測

三河閘17個河床斷面34根斷面樁樁頂高程考證分左右岸進行，觀測線路均從工作基點HX281到HX281，采用四等閉合水準測量，左岸觀測線路長3.266 km，測站50站，右岸觀測線路長1.742 km，測站28站。

河床斷面觀測分為岸上和水面部分，斷面從左岸斷面樁開始，由左向右順序施測。岸上部分采用GPS測量高程，在地形起伏處應(yīng)加密測點，測定水邊線時應(yīng)注明施測日期及水位高程，不同日期的水邊線接頭處以點線連接；水面部分由測深儀隨船經(jīng)過各斷面測量水深，水面高程減去水深可得河底高程，水面高程可用水準儀測定。

6.7 水下地形觀測

三河閘水下地形觀測采用GPS全球定位系統(tǒng)配合測深儀進行，測深儀隨船經(jīng)過各斷面測量水深，水面高程減去水深可得河底高程。當測量船不能到達如淺灘處，則采用測深桿或測深錘測量水深。

6.8 伸縮縫觀測

三河閘伸縮縫兩側(cè)埋設(shè)1對金屬標點，用游標卡尺進行測量，觀測精確到0.1 mm。觀測時應(yīng)同時觀測建筑物溫度、氣溫、水位等相關(guān)因素。伸縮縫觀測值以張開為正、閉合為負。

7 觀測資料整編分析

7.1 資料的整理

資料整理工作分為平時整理和年度整理。平時整理為每次觀測結(jié)束后，應(yīng)及時對觀測資料進行計算、校核和審查，主要工作內(nèi)容有核查記錄數(shù)字有無遺漏，計算結(jié)果是否正確，精度是否滿足要求，有無漏測、缺測，各階段人員簽名是否齊全等；年度整理應(yīng)統(tǒng)計觀測成果，繪制各種變形過程圖表，要求文字說明需簡介、圖表尺寸宜統(tǒng)一；編寫年度觀測工作總結(jié)，內(nèi)容包括觀測工作開展情況、觀測成果的初步分析以及年度工程大事記等。

7.2 資料的分析

觀測資料的分析是分析變形原因、找出變化規(guī)律及趨勢的重要技術(shù)手段，也是對觀測成果的延伸應(yīng)用。通過對多年觀測成果的分析，找出建筑物變形、滲流揚壓力的自身規(guī)律，分析河床沖淤與流量流速的關(guān)系，為工程控制運用、維修加固提供第一手基礎(chǔ)資料，也能為類似工程的設(shè)計提供修正依據(jù)。

7.3 資料的歸檔

觀測資料是工程管理基礎(chǔ)性的技術(shù)資料，對工程運行管理有著重要的作用，有些測繪高程點、技術(shù)圖表還是保密資料，因此，每年應(yīng)對觀測資料進行集中整編、全面審查，按照檔案管理的要求進行分類、編目、裝盒，及時存檔。

8 結(jié)語

工程觀測工作細致繁重，既需要較強的業(yè)務(wù)水平，又需要較好的身體條件，對觀測人員的基本素質(zhì)要求較高。目前，管理單位技術(shù)人員流動性較大，觀測工作交接不及時不充分時有發(fā)生，因此，根據(jù)所管工程特點，制定工程觀測精細化作業(yè)指導書，在觀測的項目、頻次、方法以及精度上作出明確的要求，對觀測工作快速交接，接手人員快速上手，保證觀測工作的連續(xù)性十分有益。