搜索
第08卷第5期中国水运Vol.8No.52008年5月ChinaWaterTransportMay2008收稿日期：2008-04-23作者简介：祁寿（1974-），男，宁波市镇海区规划勘测设计研究院。摘要：主要研究了海堤工程施工中变形监测的特点与要求、对于进行水平位移监测的方案设计进行了详细的论述，此方法主要包括基准线法，导线法，摄影测量法，GPS测量法，文中的探讨的结论可为实际标准海堤变形测量提供参考。关键词：海堤；变形监测；工程测量中图分类号：TV641文献标识码：A文章编号：1006-7973（2008）05-0161-02一、引言海堤是海岸带的人工屏障，随着社会经济的发展，各地正大规模规划建设、维修、加固各段海堤。由于各种因素的影响，这些海堤在施工和运营期间，会产生变形。国内外科技人员对变形监测进行了广泛的研究，但对海堤的变形监测的研究所见资料很少，研究海堤变形监测方法和对变形情况的预报，对具有漫长海岸线和江堤的我国在今后的类似工程中的应用具有重要指导意义。本文在分析海堤变形测量意义的基础上探讨了其测量方法。二、标准海堤变形测量的意义建筑工程的变形监测，是用测量仪器或专用仪器测定建筑物在荷载和外力作用下随时间变形的工作。变形监测一方面可以对建筑物的安全运营起到良好的诊断作用，另一方面是在宏观上可及时向管理决策者提供准确的信息。通过监测和分析了解建筑物的变化情况及工作状态，掌握变形的一般规律，在发现不正常现象时，适时增加监测频率，及时分析原因采取措施，防止事故发生，达到被监测建筑物安全运行的目的。变形监测除了及时掌握建筑物的工作状态，确保其安全外，还有多方面的必要性。对海堤进行系统的监测对于诊断、预测、法律和研究等方面都有着重要的意义：（1）诊断的需要:包括验证设计参数与改进设计，对新施工技术的优越性进行评价，对不安全迹象和险情进行诊断，采取措施予以加固以及验证建筑物运行是否处于持续正常状态。（2）预测的需要:利用长期积累的观测资料掌握变化规律，对建筑物的未来状态做出及时有效的预报。（3）法律的需要:对由于工程事故而引起的责任和赔偿问题，观测资料有助于确定其原因和责任，以便法庭做出公正判决。（4）研究的需要:观测资料是建筑物工作状态的真实反映，为未来设计提供定量信息，可改进施工技术，利于设计概念的更新和对破坏机理的了解。正是这些必要性，各国都很重视安全监测工作，使其成为海岸建设和管理工作中极其重要的组成部分。海堤变形监测数据所反映的是海堤运行的过去或现在的状况，为便于决策和早作预防，一般还要根据监测资料对未来一定时期的运行状况进行预报，在预报的时候，对预报的结果要做充分而综合的分析。三、水平位移监测的方法基准线法的原理是以通过水工建筑物轴线或平行于建筑物轴线的固定不变的铅直平面为基准面，根据它来测定建筑物的水平位移。基准线法按其所使用的工具和作业方法的不同，可分为“测小角法”和“活动砚牌法”。测小角法是利用精密经纬仪精确地测出基准线方向与置镜点到观测点的视线方向之间所夹的小角，从而计算观测点相对于基准线的偏离值。活动规牌法则是利用活动规牌上的标尺，直接测定此项偏离值。随着激光技术的发展，出现了由激光束建立基准面的基准线法，根据其确定偏离值的原理，有以激光束替代经纬仪视线的“激光经纬仪准直”和利用光干涉原理的“波带板激光准直”等。在大坝廊道的特定条件下，采用通过拉直的钢丝的竖直面作为基准面来测定坝体偏离值具有一定的优越性，这种基准线法称之为引张线法。由于建筑物的位移值一般来说是很小的，因此，对位移值的观测精度要求很高，因而在各种测定偏离值的方法中都采取了一些提高精度的措施，对基准线端点的设置、对中装置构造、规牌的设计及观测程序等均进行了不断的改进。基准线法对于直线型建筑物的位移观测具有速度快、精度高的优点，但对于非直线型建筑物，如重力拱坝、曲线型桥梁以及一些高层建筑物的位移观测就不如导线测量法、地面摄影等方法有利，这些方法可以同时测定建筑物上某观测点在两个方向上的位移。对于非直线型建筑物，在建筑物的适当位置与高度上布设导线点，通过定期导线测量的方法测定导线点的水平位移。与一般测量工作相比，由于变形观测是通过重复观测，由不同周期观测成果的比较中确定观测点的位移，因此这种导线162中国水运第08卷在布设、观测以及计算诸方面都具有其自身的特点。在变形观测中，认为各个观测点的位置是随时间在变化的。为了便于成果的分析，各点的位置应该同时测定。同时，为了掌握整个建筑物变形的情况，又希望能多一些观测点。用一般测量方法进行观测时，这二者是矛盾的，但用摄影测量方法，就可以圆满地解决这一问题。摄影测量还可以观测动态的目标、振动以及其他变化的过程，可以观测不易到达的目标。此外，所获得的像片资料，是当时的实况记录，可以随时用它们进行量测，这是其它方法所不及的。用摄影测量方法观测变形，就是通过像片量测，确定观测点的空间坐标，而将其与起始的或设计的数值相比较。工作时按照任务要求、建筑物的型式以及当地的观测条件，可以在一个平面内测量变形，也可以测量空间的变形。用摄影测量方法进行变形观测的过程较为复杂，需要使用昂贵的测量仪器，并进行摄影处理，有时还需要人工照明，所以在采用此法时，应从效率、经济以及精度方面加以比较分析。地面摄影测量技术在变形监测中的应用虽然起步较早，但是摄影距离不能过远，绝对精度较低。近几年发展起来的数字摄影测量和实时摄影测量为摄影测量技术在变形监测中的应用开拓了非常广阔的前景，使摄影测量方法越来越广泛的应用于大型工程建筑物(例如高层建筑)的变形观测。摄影测量可以同时测定变形体上任意点的变形，提供完全和瞬时的三维空间信息，不需要接触被测物体，通过不同时段的观测可以观测到变形体变形前后的状态。随着电子技术的发展，新的监测技术也不断引入到工程变形监测中，新技术的应用必然带来监测技术、数据处理等一系列的技术问题。GPS作为现代测量技术的代表，是一种全新的现代空间定位技术，己逐渐在越来越多的领域取代了常规光学和电子测量仪器。它使建立三维网的监测变得简单，将测绘定位技术从静态扩展到动态。数据通讯技术、计算机技术和以GPS为代表的空间定位技术的日益发展和完善，使得GPS由原来的周期性观测逐渐走向高精度、实时、连续、自动监测。水电工程中，滑坡、高边坡、堤坝的变形监测越来越需要这种自动化程度高、精度高的技术。但由于GPS有别于常规的监测技术，它本身的数据以及变形监测数据都需要进行有效的处理，才能满足变形监测的需要。GPS定位系统的出现是对测量的一次革命，它将观测从地对地变成了地对空，测站间只要对天通视即可，不需要测站间的通视，观测不再受气候条件的影响，白天和夜晚均可观测，甚至在夜晚观测因大气稳定而更有利。GPS的实时导航、静态和动态定位、授时等功能使其在空间大地测量、工程测量、地球物理、地震、航空、航海、铁路和道路交通、林业、农业、气象、空间物理、环保等许多领域得到非常广泛的应用。GPS应用于变形监测可以直接确定监测点的三维位置或相对基准点的三维坐标差，具有常规监测方法无可比拟的优越性。四、结论长期以来，人类在对地质地段的安全监测方面积累了丰富的经验，同时有着深刻教训，长期的经验与教训的积累，使人们认识到地质地段实施安全监测的重要意义。采用先进的技术手段与方法获取真实可靠的变形量是变形分析的基础。随着电子技术的发展，新的监测技术也不断引入到工程变形监测领域，新技术的应用必然带来监测技术、数据处理等一系列的技术问题。通过监测和分析海堤的变化情况，掌握变形的一般规律，在发现不正常现象时，适时增加监测频率，及时分析原因采取措施，防止事故发生。本文对于标准海堤变形测量探讨了几种方法，在这方面还有待于进行更深入的研究。参考文献......第25届全国土工测试学术研讨会会议背景介绍：现场测试”四个尺度的土工测试技术、设备及成果开展广泛的学术交流和讨论。−模型试验−单元体−土工测试技术是岩土工程科学技术进步的基石，是提高岩土工程科研、设计和施工建设水平的重要手段。近年来国内岩土工程界对土工测试的重视程度与日俱增，各科研单位和高校先后引进或研制了一批先进的土工测试设备，并在测试技术和成果方面取得了可喜的发展。为促进相互交流学习，将于2008年10月在杭州举办第25届全国土工测试学术研讨会。所在城市：浙江省杭州市主办单位：中国土木工程学会土力学及岩土工程分会承办单位：浙江大学