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摘要： 结合沉降观测的目的和内容，介绍了洙水河嘉祥船闸主体建筑物沉降观测方案，具体阐述了观测仪器、观测路线、观测周期、观测方法四方面要点，为今后同类工程提供借鉴。
关键词：船闸，沉降观测，精度，注意事项
一.工程概述
嘉祥船闸为Ⅳ级船闸，设计船型为500t级船舶（可兼顾通过1000吨级船舶），建设规模为230×23×4m（闸室长×宽×槛上水深），船闸设计通过能力为1960万吨。本项目所在航道为苏北运河，二级通航标准，设计最大船舶等级为2000吨级；皂河三线船闸建设级别为Ⅱ级，船闸基本尺度为23×260×5（米）（口门宽×闸室长×最小槛上水深）。
上闸首采用钢筋混凝土实体底板和箱型边墩组成的整体式结构，平面尺寸27.0×39.0m（长×宽），口门宽23m，边墩宽8m，墩顶高程37.50m，门槛顶高程30.30m，底板厚2.2m。上闸首设置格栅式帷墙消能室，输水廊道段面尺度为2.5m×3m（宽×高）。
下闸首采用钢筋混凝土实体底板和箱型边墩组成的整体式结构，平面尺寸均为27.3×39.0m（长×宽），口门宽23m，边墩宽8m，墩顶高程37.50m，门槛顶高程29.90m，底板厚2.5m。下闸首设消力槛进行对冲消能，输水廊道段面尺度为2.5m×3m（宽×高）。
闸室长度为230m，采用C25钢筋混凝土整体式结构，沿长度方向设沉降—伸缩缝，间距布置为（10000+14×15000+10000）mm。闸室墙口宽为23.2m，净宽23m，迎水面布置10cm厚钢护木。闸室墙顶高程37.50m，胸墙顶高程38.45m，上设0.25m扶手。闸室底板厚2.1m，闸室墙底宽2.1m，顶宽0.9m。闸墙两侧设钢护木、爬梯、固定式系船柱及系船钩，结构段沉降—伸缩缝设置紫铜和遇水膨胀橡胶两道止水。
二.沉降观测目的和内容
沉降观测非常重要，通过沉降观测，可以监测建筑物的沉降变位情况，不但为今后的船闸底板内力计算提供数据，提高了准确性，而且能便于及时发现异常情况，及时采取措施，保证工程的安全运行。
通过定期进行沉降观测，可以掌握软基的固结过程，用来确定预留施工宽缝对内力的影响，同时为确定封铰时机和地下水位控制、加载速率提供依据。
三、沉降观测方案
3.1精度指标与观测仪器的选择
根据设计要求和现行国家《工程测量规定》、《建筑物变形测量规程》及交通部《水运工程测量规范》中对沉降观测的各项规定，结合皂河三线船闸工程具体的特点，我们选择变形测量的二级标准作为本项沉降观测的精度指标，详见表1。
特高精度要求的特种精密工程和重要科研项目变形观测
高精度要求的大型建筑和重要科研项目变形观测
中等精度要求的建筑物和科研项目变形观测，重要建筑物
低精度要求的建筑物变形观测，一般建筑物主体倾斜观测
沉降观测是船闸工程中精度较高的测量工作，仪器设备、布设路线、观测方法及人员素质等多方面都会影响观测数据的精度。在该测量工作中我们选择拓普康TOPCON-AG2精密水准仪，配合铟钢水准尺进行作业，省测绘局鉴定部门对仪器的各项指标进行了技术鉴定，在作业期间我们多次对仪器i角差进行检核，为观测工作提供了技术保证。
3.2 观测路线的布设
3·2·1 水准基点、工作基点的设置
水准基点由测区原有等级水准点（设计部门提供）BM5（38.671m）、K1（33.725m）组成，该两点高程数据经多次联测检核，高差误差均小于1.0mm。且因水准基点均位于水利节制闸区 较为偏僻地方，是水利节制闸施工期间（1968-1971年）设置的，点位稳定可靠。我们以观测条件较好的K1作为工作基点，BM5做为校核点。与K1、BM形成一个闭合环，检测起始数据的正确性。
3·2·2 观测点的布设
上、下闸首及闸室坞式段均在边墩底板及施工宽缝的两端各布设8个沉降钉计16个观测点、闸室14节扶壁段均在闸墙底板两端各布设4个沉降钉计56个观测点；沉降钉的制作采用40cm ? 16铜钉，埋设时配以斜钢筋接在底板面层及竖向钢筋上，顶端突出砼表面1.5cm～2.0cm左右，以保证点位稳固。
由工作基点K2至观测点路线基本沿闸塘外围原状土上设置，中间转点全部埋设测桩，采用50～100 cm ?20螺纹钢打入土层，表面浇筑20～30㎝厚砼，进入闸塘边坡段，除转点采用同前设置外，测站架镜的位置也埋设30㎝厚砼，以保证观测时仪器的稳定。
3.3 观测方法及注意事项
本次沉降观测工作采用精密几何水准测量方法进行，观测过程中，各项偏差控制及内业数据处理按照国家《建筑物变形测量规程》中各项规定执行。 进行沉降观测过程中，须注意的几个问题：⑴、每次观测应遵守“四固定”原则，即：观测所用仪器及水准标尺固定；观测人员固定；观测路线固定；观测环境和条件基本相同。⑵、水准仪i角是一个变化值，每次作业前，对i角进行检查，若发现i角大于10秒，应及时进行检验校正。 ⑶、布设观测路线时，前后视距不超过30m，前后视距差不超过0.5m，以控制i角的误差影响，同时提高观测时的清晰度。
⑷、观测时间及环境：不在日出前后1小时、中午时分进行观测，更不能在大风或有雾的情况下进行观测。 ⑸、为保证水准尺气泡稳定居中，自制一些简单的水准尺辅助标杆，以使扶尺员快速稳定地坚直标尺，提高观测效率。
3.4观测周期
对于建筑物变形观测周期，有关测量规范、规程都没有作统一规定，我们根据以往同类型船闸经验，结合本工程闸室墙采用龙门架支撑大模板一次到顶浇筑砼的施工方案，分析基础加载的情况，制定如下观测周期：施工初期20天，封铰前期至封铰期间10天，封铰后至观测点移测到闸室墙顶部30天。
船闸主体建筑物施工期间，如遇到特殊情况（回填土与地下水位发生较大变化，底板或墙体产生裂缝，沉降缝两侧出现较大不均匀沉降等），应立即进行逐日或几天一次的连续观测，及时提供观测数据，确保建筑物安全。
四、沉降观测成果
从2010年8月至2012年1月，共完成31次沉降观测2012年1月06日以后移测到闸室墙顶部观测），闭合环线的高差闭合差在-0.3～+1.5㎜之间，满足二等水准测量精度要求。
五、结语
1、观测数据表明，本工程整个施工阶段基础的沉降量及回弹量的变化与施工顺序、地基上的加载大小、施工进度、地下水位情况等密切相关。
2、沉降观测资料反映施工阶段的实际沉降量，所以与设计部门提供的理论预留沉降量相符，其主要原因是理论计算假设条件变化出入较大，计算无法考虑施工期各种动态影响因素，另外地质条件复杂。目前理论计算虽考虑土体的固结过程，把地基作为粘弹性模型进行计算，但由于计算参数随不同土质而不尽相同，难以正确选取，故只能通过现场观测，采用反分析法来确定计算参数，才能为投计提供有效的数据。
3、船闸工程沉降观测工作是一项非常繁杂的工作，技术要求高，需要付出艰辛的劳动。闸室墙后回填土施工时部分观测线路须临时调整，且达不到固定如初，这是影响观测精度的主要原因。采用全站仪在固定测站及镜高的情况下，通过三角高程的方法来代替几何水准进行沉降观测，可以减少劳动强度，但能否满足精度要求，是值得在今后船闸建设中加以研究的。
参考文献：
[1] 汤渭清，刘允田。解台二线船闸主体建筑物沉降观测【J】江苏交通科技，2003（1）：5-8
[2]《水运工程测量规范》JTJ203-2001
[3]《工程测量规范》GB50026-2007
[4]《建筑变形测量规程》JGJ/T 8-2007
[5]水运工程质量检验标准JTS257-2008
关键词：船闸，沉降观测，精度，注意事项
一.工程概述
嘉祥船闸为Ⅳ级船闸，设计船型为500t级船舶（可兼顾通过1000吨级船舶），建设规模为230×23×4m（闸室长×宽×槛上水深），船闸设计通过能力为1960万吨。本项目所在航道为苏北运河，二级通航标准，设计最大船舶等级为2000吨级；皂河三线船闸建设级别为Ⅱ级，船闸基本尺度为23×260×5（米）（口门宽×闸室长×最小槛上水深）。
上闸首采用钢筋混凝土实体底板和箱型边墩组成的整体式结构，平面尺寸27.0×39.0m（长×宽），口门宽23m，边墩宽8m，墩顶高程37.50m，门槛顶高程30.30m，底板厚2.2m。上闸首设置格栅式帷墙消能室，输水廊道段面尺度为2.5m×3m（宽×高）。
下闸首采用钢筋混凝土实体底板和箱型边墩组成的整体式结构，平面尺寸均为27.3×39.0m（长×宽），口门宽23m，边墩宽8m，墩顶高程37.50m，门槛顶高程29.90m，底板厚2.5m。下闸首设消力槛进行对冲消能，输水廊道段面尺度为2.5m×3m（宽×高）。
闸室长度为230m，采用C25钢筋混凝土整体式结构，沿长度方向设沉降—伸缩缝，间距布置为（10000+14×15000+10000）mm。闸室墙口宽为23.2m，净宽23m，迎水面布置10cm厚钢护木。闸室墙顶高程37.50m，胸墙顶高程38.45m，上设0.25m扶手。闸室底板厚2.1m，闸室墙底宽2.1m，顶宽0.9m。闸墙两侧设钢护木、爬梯、固定式系船柱及系船钩，结构段沉降—伸缩缝设置紫铜和遇水膨胀橡胶两道止水。
二.沉降观测目的和内容
沉降观测非常重要，通过沉降观测，可以监测建筑物的沉降变位情况，不但为今后的船闸底板内力计算提供数据，提高了准确性，而且能便于及时发现异常情况，及时采取措施，保证工程的安全运行。
通过定期进行沉降观测，可以掌握软基的固结过程，用来确定预留施工宽缝对内力的影响，同时为确定封铰时机和地下水位控制、加载速率提供依据。
三、沉降观测方案
3.1精度指标与观测仪器的选择
根据设计要求和现行国家《工程测量规定》、《建筑物变形测量规程》及交通部《水运工程测量规范》中对沉降观测的各项规定，结合皂河三线船闸工程具体的特点，我们选择变形测量的二级标准作为本项沉降观测的精度指标，详见表1。
特高精度要求的特种精密工程和重要科研项目变形观测
高精度要求的大型建筑和重要科研项目变形观测
中等精度要求的建筑物和科研项目变形观测，重要建筑物
低精度要求的建筑物变形观测，一般建筑物主体倾斜观测
沉降观测是船闸工程中精度较高的测量工作，仪器设备、布设路线、观测方法及人员素质等多方面都会影响观测数据的精度。在该测量工作中我们选择拓普康TOPCON-AG2精密水准仪，配合铟钢水准尺进行作业，省测绘局鉴定部门对仪器的各项指标进行了技术鉴定，在作业期间我们多次对仪器i角差进行检核，为观测工作提供了技术保证。
3.2 观测路线的布设
3·2·1 水准基点、工作基点的设置
水准基点由测区原有等级水准点（设计部门提供）BM5（38.671m）、K1（33.725m）组成，该两点高程数据经多次联测检核，高差误差均小于1.0mm。且因水准基点均位于水利节制闸区 较为偏僻地方，是水利节制闸施工期间（1968-1971年）设置的，点位稳定可靠。我们以观测条件较好的K1作为工作基点，BM5做为校核点。与K1、BM形成一个闭合环，检测起始数据的正确性。
3·2·2 观测点的布设
上、下闸首及闸室坞式段均在边墩底板及施工宽缝的两端各布设8个沉降钉计16个观测点、闸室14节扶壁段均在闸墙底板两端各布设4个沉降钉计56个观测点；沉降钉的制作采用40cm ? 16铜钉，埋设时配以斜钢筋接在底板面层及竖向钢筋上，顶端突出砼表面1.5cm～2.0cm左右，以保证点位稳固。
由工作基点K2至观测点路线基本沿闸塘外围原状土上设置，中间转点全部埋设测桩，采用50～100 cm ?20螺纹钢打入土层，表面浇筑20～30㎝厚砼，进入闸塘边坡段，除转点采用同前设置外，测站架镜的位置也埋设30㎝厚砼，以保证观测时仪器的稳定。
3.3 观测方法及注意事项
本次沉降观测工作采用精密几何水准测量方法进行，观测过程中，各项偏差控制及内业数据处理按照国家《建筑物变形测量规程》中各项规定执行。 进行沉降观测过程中，须注意的几个问题：⑴、每次观测应遵守“四固定”原则，即：观测所用仪器及水准标尺固定；观测人员固定；观测路线固定；观测环境和条件基本相同。⑵、水准仪i角是一个变化值，每次作业前，对i角进行检查，若发现i角大于10秒，应及时进行检验校正。 ⑶、布设观测路线时，前后视距不超过30m，前后视距差不超过0.5m，以控制i角的误差影响，同时提高观测时的清晰度。
⑷、观测时间及环境：不在日出前后1小时、中午时分进行观测，更不能在大风或有雾的情况下进行观测。 ⑸、为保证水准尺气泡稳定居中，自制一些简单的水准尺辅助标杆，以使扶尺员快速稳定地坚直标尺，提高观测效率。
3.4观测周期
对于建筑物变形观测周期，有关测量规范、规程都没有作统一规定，我们根据以往同类型船闸经验，结合本工程闸室墙采用龙门架支撑大模板一次到顶浇筑砼的施工方案，分析基础加载的情况，制定如下观测周期：施工初期20天，封铰前期至封铰期间10天，封铰后至观测点移测到闸室墙顶部30天。
船闸主体建筑物施工期间，如遇到特殊情况（回填土与地下水位发生较大变化，底板或墙体产生裂缝，沉降缝两侧出现较大不均匀沉降等），应立即进行逐日或几天一次的连续观测，及时提供观测数据，确保建筑物安全。
四、沉降观测成果
从2010年8月至2012年1月，共完成31次沉降观测2012年1月06日以后移测到闸室墙顶部观测），闭合环线的高差闭合差在-0.3～+1.5㎜之间，满足二等水准测量精度要求。
五、结语
1、观测数据表明，本工程整个施工阶段基础的沉降量及回弹量的变化与施工顺序、地基上的加载大小、施工进度、地下水位情况等密切相关。
2、沉降观测资料反映施工阶段的实际沉降量，所以与设计部门提供的理论预留沉降量相符，其主要原因是理论计算假设条件变化出入较大，计算无法考虑施工期各种动态影响因素，另外地质条件复杂。目前理论计算虽考虑土体的固结过程，把地基作为粘弹性模型进行计算，但由于计算参数随不同土质而不尽相同，难以正确选取，故只能通过现场观测，采用反分析法来确定计算参数，才能为投计提供有效的数据。
3、船闸工程沉降观测工作是一项非常繁杂的工作，技术要求高，需要付出艰辛的劳动。闸室墙后回填土施工时部分观测线路须临时调整，且达不到固定如初，这是影响观测精度的主要原因。采用全站仪在固定测站及镜高的情况下，通过三角高程的方法来代替几何水准进行沉降观测，可以减少劳动强度，但能否满足精度要求，是值得在今后船闸建设中加以研究的。
参考文献：
[1] 汤渭清，刘允田。解台二线船闸主体建筑物沉降观测【J】江苏交通科技，2003（1）：5-8
[2]《水运工程测量规范》JTJ203-2001
[3]《工程测量规范》GB50026-2007
[4]《建筑变形测量规程》JGJ/T 8-2007
[5]水运工程质量检验标准JTS257-2008