王帥

中交第一航務勘察設計院有限公司，中國·天津 300222

1 引言

變形監(jiān)測包括水平位移監(jiān)測和沉降監(jiān)測。在進行碼頭沉降監(jiān)測的作業(yè)過程中，由于環(huán)境、路況等原因，導致外業(yè)組每天能夠采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)較少，直接影響了沉降監(jiān)測的作業(yè)效率，達不到項目的工期要求，由于工期延長，投入的人員和設備的增加直接影響項目的經(jīng)濟效益。論文以中國境內某碼頭監(jiān)測項目為依托，從影響沉降監(jiān)測作業(yè)效率的因素為出發(fā)點，探討提高工作效率的解決辦法，并在實際工程中應用。

2 沉降監(jiān)測的基本要求

2.1 對儀器設備、人員素質的要求

沉降觀測精度要求較高，可以準確反映連續(xù)荷載下碼頭的沉降情況，測量誤差應小于變形值的1/10-1/20[1]，為此要求沉降觀測應使用精密水準儀(S1 或S05 級），水準尺也應使用受環(huán)境及溫差變化小的高精度銦合金水準尺。人員必須接受專業(yè)學習及技能培訓，熟練掌握儀器操作規(guī)程，熟悉測量理論，能針對不同工程特點的具體情況采用不同的觀測方法及觀測程序，能夠分析工作中出現(xiàn)問題的原因，并正確運用誤差理論進行平差，以便快速、精確地完成觀測任務。

2.2 對觀測時間的要求

碼頭的沉降觀測對時間有嚴格的限制，特別是第一次觀測必須按期按時進行，否則沉降觀測會因得不到原始數(shù)據(jù)，而使整個觀測無法達到目的。其他各階段的復測必須根據(jù)項目進度定期定時進行，不得漏測或補測。

2.3 觀測點的要求

為了準確反映出碼頭沉降，沉降觀測點一般埋設在碼頭前沿系纜柱上，且相鄰點之間間距為15 ～30m。

2.4 沉降觀測遵循“五定”原則

所謂“五定”，即通常所說的沉降觀測依據(jù)的基準點、工作基點和變形體上的沉降監(jiān)測點的點位要穩(wěn)定；所用儀器、設備要穩(wěn)定；觀測人員要穩(wěn)定；觀測時的環(huán)境條件基本一致；觀測路線、鏡位、程序和方法要固定。以上措施可以客觀地降低觀測誤差的不確定性，使測量結果具有統(tǒng)一的趨勢，保證每次復測結果與首次觀測的結果具有可比性，使觀測的沉降量更真實。

2.5 施測要求

儀器、設備的操作方法和觀測程序應正確。在每次觀測前，應檢測校正儀器的各項指標，并經(jīng)計量單位予以鑒定。

2.6 觀測精度要求

對碼頭進行沉降觀測，采用二等水準測量的方法就能滿足沉降觀測點的要求。各項觀測指標要求如表1所示[2]：

表1 碼頭沉降觀測指標

2.7 成果整理及計算要求

原始數(shù)據(jù)應真實可靠，記錄計算應符合施工測量規(guī)范的要求，依據(jù)“正確、嚴謹有序、步步校核、結果有效”的原則進行成果整理及計算。

3 作業(yè)效率影響因素

作業(yè)效率一般指作業(yè)時的投入和產出之比。論文將作業(yè)效率定義為：單位時間內（每天）采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)的個數(shù)。作業(yè)效率的高低采用每天采集監(jiān)測數(shù)據(jù)個數(shù)的多少來衡量。

改進作業(yè)效率前，在碼頭區(qū)域小組每天采集的數(shù)據(jù)平均為160 個左右。為了確認影響作業(yè)效率的主要原因，測量小組對青島港過去三年期間現(xiàn)場采集的近7000 個監(jiān)測數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計分析，具體情況如表2所示：

表2 影響作業(yè)效率情況統(tǒng)計表

從排列圖不難看出，“數(shù)據(jù)采集困難”“高差之差超限”兩項累計百分比占85.7%，我們可將其確定為影響作業(yè)效率的癥結所在。然后從設備、環(huán)境及測量方法三方面因素對影響作業(yè)效率的癥結進行分析。

3.1 設備因素

（1）光敏電子原件受光照影響較大。由于電子水準儀具有讀取速度快、精度高、勞動強度低，易于輸入計算機的優(yōu)點，本項目采用電子水準儀進行沉降監(jiān)測。電子水準儀使用條形碼標尺，人工完成照準和調焦之后，標尺條碼一方面被成像在望遠鏡分化板上，供目視觀測，另一方面通過望遠鏡的分光鏡，標尺條碼又被成像在光電傳感器上，即線陣CCD 器件上，經(jīng)處理后，即可求得水平視線在水準尺上的讀數(shù)和儀器至水準尺的距離[3]。如果光照在標尺和水準儀上的強度不一致，很容易導致水準儀自身無法處理采集的圖像信息，造成數(shù)據(jù)讀取失敗。

抽取2017年的五個月份觀測記錄，每個月份抽查兩天，繪制了數(shù)據(jù)采集狀態(tài)與時間段的關系表（如表3所示），由此表可以看出，電子水準儀采集數(shù)據(jù)受光照影響的時間段占全天工作時段的70%以上。

表3 數(shù)據(jù)采集狀態(tài)與時間段的關系表

（2）鋁制腳架重量輕，易受外界震動影響

（3）測量前儀器溫度與環(huán)境溫度不一致。經(jīng)過現(xiàn)場測試，發(fā)現(xiàn)每天開始測量的最初一段線路，經(jīng)常會出現(xiàn)往返測高差之差超限的現(xiàn)象，根據(jù)《國家一、二等水準測量規(guī)范》要求，使用數(shù)字水準儀前，應進行不少于20 次單次測量的預熱，使儀器與外界氣溫趨于一致[2]。

3.2 環(huán)境因素

3.2.1 碼頭區(qū)域風力較大

經(jīng)過數(shù)據(jù)檢查即經(jīng)驗分析可知，碼頭區(qū)域出現(xiàn)風力較大的頻數(shù)較高，由此造成腳架和水準尺抖動而使數(shù)據(jù)讀取失敗或超限的次數(shù)較多。對過去三年在碼頭觀測時段有風力影響的天數(shù)進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)有風力影響的作業(yè)時段接近60%。

根據(jù)查閱黃海氣候資料和現(xiàn)場作業(yè)記錄，整理匯總了2015-2017三年來風力在青島港碼頭區(qū)域的影響等級和天數(shù)，如表4所示：

表4 風力影響等級及作業(yè)天數(shù)

3.2.2 碼頭區(qū)域物流量大

碼頭區(qū)域物流量大，過往車輛較多，很容易造成水準儀和標尺振動，導致高差之差超限。

3.3 測量方法影響

量距耗費時間較長。為減小視距差對觀測數(shù)據(jù)的影響，在進行監(jiān)測點沉降觀測時，要求前后視距相等。我們常用的測距方法有步測法、皮尺丈量法和電子水準儀測距。不同測距方法的耗時對比情況如表5所示。我們設站一次觀測需要的時間平均約為5 分鐘，可以看出為保持前后視距相等所耗費的時間占用觀測所需時間的比例較大。

表5 測距方法耗時對比

4 改進措施

4.1 削弱外界光照對光敏電子原件的影響

（1）根據(jù)規(guī)范要求，設站時用測傘遮蔽陽光?，F(xiàn)場作業(yè)時發(fā)現(xiàn)測傘對陽光光線強度的減弱有限，依然導致電子水準儀數(shù)據(jù)采集讀取失敗，為此我們在物鏡處加一個長8cm 且不影響觀測的套筒；

（2）在保證往返測站數(shù)為偶數(shù)的情況下，縮短視距，增加設站次數(shù)；

（3）合理安排作業(yè)時間，避開光線輻射強度高的時間；

（4）水準尺面變換方向，適當調整測站位置，使水準儀和水準尺面的光照強度盡量一致。

4.2 減輕風力影響

（1）使用兩根支撐木棍頂住水準尺，要求木棍硬度較高并叉開一定角度，確保水準尺不晃動。

（2）碼頭區(qū)域風力強弱變化不定，指定專人在水準儀側面打傘，減弱或消除風力對儀器的影響。

（3）降低水準儀的架設高度，提高腳架的穩(wěn)定性。

（4）及時關注天氣預報，避開大風天氣。

4.3 提高前后視測距效率

派專人提前用手推式測距輪進行量距，并對前后視中點做好標記，這樣量距耗時在返程觀測的時間占比為零。

5 作業(yè)檢查

經(jīng)過上述改進措施的有效實施，我們提前10 天完成了中國青島港第三期碼頭監(jiān)測工作。經(jīng)過對本期數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，結果如表6所示：

表6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計結果

可以看出，數(shù)據(jù)采集困難和高差之差超限對作業(yè)效率的影響由85.7%下降到24.2%，作業(yè)效率達到了258 個/d（160+160×（85.7%-24.2%）=258.4）。

6 結語

論文提出的改進措施，經(jīng)過實踐驗證切實可行。由于作業(yè)效率的提高，保證了碼頭沉降監(jiān)測工作的順利高效進行，產生了顯著的經(jīng)濟效益。并在最短的時間內，為甲方及時地提供碼頭安全運營所需要的沉降數(shù)據(jù)，得到了甲方的高度評價。另外，我隊測量人員作業(yè)效率得到顯著提高，為以后順利開展沉降監(jiān)測提供了有力技術保障。