武廣軍 張佳

（1.黃河水利委員會山東水文水資源局 山東濟南 250100；2.黃河水利委員會濟南勘測局山東濟南 250100）

1 項目背景

在建的濟南黃河隧道被譽為“萬里黃河第一隧”，是目前國內(nèi)在建的直徑最大的公路地鐵合建的盾構(gòu)隧道。該隧道南起濼口南路，北至鵲山水庫，橫跨黃河南北大堤兩側(cè)，總長3.7km。該隧道和濼口水文站斷面的距離僅有70m。為監(jiān)測該工程施工建設(shè)期間對濼口水文站監(jiān)測設(shè)施產(chǎn)生的影響，保證測驗設(shè)施的安全穩(wěn)定運行和水流沙測驗精度，以及水文資料的連續(xù)性、一致性和代表性，需要對濼口站的水文監(jiān)測設(shè)施和吊箱纜道房進行沉降觀測。

依據(jù)《濟南市濟濼路穿黃隧道（道路+地鐵）工程防洪評價報告》《濟南市濟濼路穿黃隧道（道路+地鐵）工程對水文監(jiān)測影響分析評價報告》及現(xiàn)行水文行業(yè)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)，為保證水文監(jiān)測工作的正常進行，保證水文要素監(jiān)測的精度和質(zhì)量，保障測驗安全，通過增加沉降觀測點進行沉降觀測，以獲取隧道建設(shè)期間水文設(shè)施的沉降值。當(dāng)觀測的水文設(shè)施沉降值超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，或超過有關(guān)規(guī)定的限差、要求，抑或發(fā)生影響結(jié)構(gòu)安全的現(xiàn)象時，應(yīng)積極制定應(yīng)急處理措施，編制合適的解決方案，將水文測報工作受到的影響降到最小，確保水文測報工作正常運行，保障測驗安全［1］。

2 壓差式靜力水準(zhǔn)儀

2.1 靜力水準(zhǔn)工作原理

該系統(tǒng)主要由儲液罐、基點、測點、采集設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備組成，靜力水準(zhǔn)儀包括主體容器、連通管、傳感器等部件［2］。靜力水準(zhǔn)儀是利用連通液的原理進行沉降觀測，通過測量不同儲液罐的液面高度，經(jīng)過計算，可以得出各個靜力水準(zhǔn)儀的相對差異高度值［3］。

2.2 沉降計算方式

測點：當(dāng)前測量值－初始測量值=沉降變化值。

基點：初始測量值－當(dāng)前測量值=基點變化值。

沉降變化量計算：（沉降變化值－基點變化值）×-1=最終沉降值。

2.3 與傳統(tǒng)觀測方法的對比

傳統(tǒng)觀測方法為人工采用電子水準(zhǔn)儀進行現(xiàn)場測量，并將觀測結(jié)果與內(nèi)業(yè)分析評價相結(jié)合，該方法是離散的、非在線的，無法做到連續(xù)監(jiān)測，不能及時地發(fā)現(xiàn)站房的沉降變化，也不能對隧道和站房變形的突發(fā)性事件進行預(yù)警。要有效地保證結(jié)構(gòu)的安全性，除了嚴(yán)格控制施工措施外，還應(yīng)對其進行遠程、實時、在線、自動地監(jiān)測［4］。

自動化在線監(jiān)測系統(tǒng)具有全天24h不間斷工作的特點，它的核心組成是靜力水準(zhǔn)儀（壓差式），具有高精度、小體積、輕重量、大量程、方便安裝、觀測墩無需獨立設(shè)置等優(yōu)點，故以該系統(tǒng)進行沉陷觀測更能滿足應(yīng)用需求。

3 隧道沉降觀測應(yīng)用

3.1 監(jiān)測依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

（1）《水文測量規(guī)范》（SL 58-2014）。

（2）《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》（GB/T 12897-2016）。

（3）《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ 8-2007）。

（4）《水文纜道設(shè)計規(guī)范》（SL 622-2014）。

（5）《水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)》（SL 276-2002）。

3.2 監(jiān)測范圍及次數(shù)

為掌握隧道工程對水文監(jiān)測設(shè)施的影響，故對所有在影響范圍內(nèi)的監(jiān)測設(shè)施布設(shè)沉降觀測點進行沉降觀測，布設(shè)包括吊箱、吊船鋼支架基礎(chǔ)、地錨、碼頭、斷面標(biāo)、纜道操作房等41個觀測點。

隧道施工期間，隧道開始施工后，1周測1次，當(dāng)施工位置與水文設(shè)施間距小于300m時，1日測1次，異常情況加密測次，沉降觀測時間為8年。

3.3 工作基點的埋設(shè)

在各個監(jiān)測區(qū)域的設(shè)計位置安裝工作基點，采用304不銹鋼沉降標(biāo)志。先鉆孔，插入沉降監(jiān)測標(biāo)志，然后，采用植筋膠固定，進行安裝。

3.4 隧道沉降觀測

在隧道開挖期間，按照監(jiān)測任務(wù)書的監(jiān)測頻率開展監(jiān)測，如果出現(xiàn)監(jiān)測異常情況，除加大監(jiān)測頻率外，還應(yīng)該加強現(xiàn)場巡檢，加以記錄，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

二等水準(zhǔn)測量精度要求如表1所示。

表1 二等水準(zhǔn)測量精度要求（單位：mm）

靜力水準(zhǔn)沉降監(jiān)測成果報表如表2所示。

表2 靜力水準(zhǔn)沉降監(jiān)測成果表

3.5 監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集與處理

獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)后，對數(shù)據(jù)及時進行匯總，并對數(shù)據(jù)及時進行分析，按時上報監(jiān)測數(shù)據(jù)，如果觀測點沉降變化出現(xiàn)異常時，應(yīng)采取措施及時進行復(fù)測和校核［5］。根據(jù)施工進展情況，定期進行月報告的匯總工作，將成果整理、分析和總結(jié)后，形成監(jiān)測月報告，并及時上報，月報告的主要內(nèi)容為每月測點的沉降量變化線列曲線、沉降趨勢圖、累計沉降量變化曲線圖等。

4 技術(shù)創(chuàng)新點

（1）高精度，小體積，輕重量，大量程，串聯(lián)方便安裝，電壓具有很強的兼容性，另外，還帶有溫度補償。

（2）防護等級：IP67支持埋設(shè)安裝。平均無故障時間：MTBF 大于50 000h。對于地鐵軌道的沉降具有很好的監(jiān)測性。

（3）具有良好的過載線性度，單個測點誤差小于0.2mm，系統(tǒng)不間斷誤差小于0.3mm。

（4）與系統(tǒng)相互配合，可以提高監(jiān)測預(yù)警能力，對地鐵下沉實現(xiàn)無線智能監(jiān)測。

（5）由于儀器本身體積不大，不受地理、地勢及地質(zhì)的限制，不會侵界，不會影響施工安全［6］。

5 結(jié)語

該技術(shù)的應(yīng)用既減輕了外業(yè)測量人員的勞動強度，提高了工作效率，又保證了沉陷監(jiān)測的準(zhǔn)確性、可靠性和實時性，對于監(jiān)測周期長、監(jiān)測頻率高的水文測量項目可廣泛推廣應(yīng)用。該技術(shù)可用于水文站的過河纜道鋼架等水文設(shè)施設(shè)備的常年監(jiān)測，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值和良好的經(jīng)濟效益。