码头变形监测实施方案

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江西测绘
2009 年
常采取以下观测方法（当然也适用对码头相对岸
线位移观测）。
c、前方交会法
对于仅有较高测角精度经纬仪测绘单位，采
用传统的前方交会进行位移观测是常用方法,该
方法具有对现场场地要求不高, 作业方便、 灵活
的优点，但对于位移观测点应与基点构成较好的
图形十分重要，观测精度主要 取 决 于 测 角精度,
需配备高精度经纬仪， 仪器与监测点需要强制对
中。 前方交会不适合时时作业，外界对其观测条件
影响较大。
d、极坐标法、小角法
测站点即工作基点, 在每次观测中均要通过
后方控制点来测定其点位, 忽略已知点和已知方
向误差, 测站 点 的 点 位 测 定 误差为： m2p=m2s+S2
m2B ρ2
式 中 :mS2=(a
1 概述
为适应国内外运输的形势，提高港口码头吞
吐能力，许多港口在原有码头的基础上采取加固
水工构件、减小岸坡比例、码头泊位浚深、航道改
造等措施，增加原有泊位的吞吐能力。 在码头泊位
浚深过程中，由于原有的受力平衡被打破，水工构
件(沉箱、挡土墙、高桩)所受到的侧向压力增大，造
成码头整体或局部变形。 码头水工建筑物，尤其是
变形观测点的观测精度
表2
等级 一等 二等 三等
点位中误差 (mm) ±1.5
±3.0
±6Leabharlann Baidu0
高程中误差 (mm) ±0.5
±1.0
±2.0
适用范围
对变形特别敏感 的水工建筑物 对变形比较敏感的 水工建筑物 一般性水工 建筑物和岸坡
四等
±12.0 ±4.0
对观测精度要求 比较低的水工建 筑物和岸坡
在确定监测等级后，码头变形测量应根据各
a、视准线法 在码头的变形影响范围以外码头两侧，设置 两个强制对中观测基点，构成一条视准线。 码头 水平位移监测点布设在视准线上，定期观测这些 点偏离方向线的距离, 算出各点在不同时期测得 的偏离值之差, 即得其水平位移值。 视准线法具有对现场场地要求不高, 作业方 便、灵活的优点, 但其受外界气象条件影响大,大 气折光的影响使其观测条件受很大限制, 观测精 度降低。
b、测量必须严格按规范要求进行，二等以上 水准测量尤其重要。 如： 仪器避免阳光直射、风 力、温度、作业时间段等等。
c、 每次测量前必须进行测量仪器 i 角检定、 校准，i 角控制在相应等级水准测量要求之内。 由 于码头工作环境较为复杂，测量观测路线、视距 难以固定不变。 下表是 i 角、视距差对高差影响， 因此，有必要进行改正计算，保证测量数据的准 确。
改进, 目前 GPS 越来越多用于精密工程测量和
工程变形监测。
(1)数据采集
GPS 数 据采集 分 基 准 点和监测点两 部 分,
为提高监测的精度与可靠性, 监测基准点宜选
2～3 个, 点位稳定且满足 GPS 观测条件, 尽量使
基 准 点 距 监 测 点300m 以 上 且 分 布 在 码 头 两 侧 。
测方法：视准线法、支距法、引张线法，前方交会 法、极坐标法、小角法、GPS 测量等等。 一、二等监 测必须设置强制对中装置，对拟采用的监测方法及 情况作精度估算， 选择哪种或几种监测方法应根 据要求及具体情况确定。 当然，在满足精度的情 况下，尽可能采用简单方法以提高作业效率。 4.2 监测方法的比较
5 温度对平面位移观测的影响及解 决方法
在监测工作中发现，码头钢筋混凝土构件存 在着明显的由于温度变化产生的热胀冷缩现象， 且变化较不均匀，这种自然变形有时掩盖了真实 的变形情况，因此，在变形数据计算分析过程中， 需根据具体情况进行膨胀误差改正，使变形数据 真实体现由于施工原因造成的平面位移情况，从 而保证施工的顺利进行。
并以 2~3 个一组为构点方式。 应在变形影响范围
以外且便于长期保存的位置， 无机动车辆往
来 ， 较 隐 蔽 的 地 方 ， 点 的 埋 设 深 度应在 1mm 左
右。 水准基准点、工作基点测量，沉降观测点测
量，按相应等级水准要求观测。
高程监测网观测的主要技术要求
表3
等级 每测站高差中误差(mm) 往返观测较差或环闭合差(mm)
一等
±O.15
±O.3姨 n
二等
±0.30
±O.6姨 n
三等
±O.70
±1.4姨 n
四等
±1.50
±3.0姨 n
注：表中 n 为各测段或闭合环的测站数
总第 77 期 第 1 期
码头变形监测实施方案
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3.2 码头沉降点布设 码头沉降点应选择在能反映变形体变形特
征又便于监测的位置，并尽量结合水平位移监测 点布设。 如：码头承台各部分的转折角、码头接岸 处、吊装机台等，码头沉降点布设间距一般控制 在 20~30 米以内。 3.3 基准网及沉降点测量
误差改正方法步骤是： (1)测定测距时的空气温度(t)及气压(p)。 (2) 测定承台钢筋混凝土构件上部、 下部温 度，并取其平均值(T)。 (3)对仪 器 所 测 距 离 进 行 气 象 、加 常 数 、乘 常 数，周期误差改正计算，求得工作基点到监测基 点的实际距离 S。 (4)计算温度为 T、长度为 L 的 钢 筋 混 凝 土 构 件 与 标 准 气 温 ( 20 ℃ ) 状 态 下 的 构 件 长 度 之差 (⊿L)，计算公式如下： ⊿L：L×(T-20)×1.5×10-5 (钢筋混凝土构件膨 胀系数取 1.5×10-5)。 (5)计算改正后距离: Sˊ=S-⊿L 通过上述方法的改正计算，基本消除了由于 温度变化产生的误差。 由于测量码头构件温度具 有一定的难度，存在着 1℃ 左右的温度测量误差， 经对资料统计分析，估算改正精度为±0.3mm。
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江西测绘
2009 年
码头变形监测实施方案
万先斌
（江西省水利规划设计院 江西南昌 330029）
摘 要 本文介绍码头变形观测及各种技术方案比较，通过近年工程实践，对不同的变形观测方法的 适应性作了一定的分析，并对作业中遇到的问题进行了讨论，提 出 了 一 些 有 用 建 议 ， 供 码 头 变 形观测 和其它工程变形观测参考。 关键词 码头变形 技术方案 分析比较
以及码头结构、周边环境等特点，制定监测技术
方案进行施测，提供准确可靠的码头变形数据。
2 码头监测等级及精度
依 据 《 水 运 工 程 测 量 规 范 》 （JTJ203-2001） 及
设计要求确定监测等级。各监测等级要求见表 1、
表 2。
监测网的精度要求
表1
相邻基准 相邻基准 点或工作 点或工作 等级 基点相对 基点高差 点位中 中误差 误差(mm) （mm）
沉降观测的遵循“五定”原则。 所谓“五定”， 即通常所说的沉降观测依据的基准点、工作基点 和沉降观测点，点位要稳定；所用仪器、设备要固 定；观测人员要固定；观测时的环境条件基本一 致；观测路线、程序和方法要固定。 3.4 基准网及沉降点测量应当注意的几个问题
a、测量仪器必须经过计量检测机构检定，并 在有效期内使用； 水准尺必须进行尺长测定，求 出尺长改正数。
工程需要和特点，进行 现 场 踏 勘 ， 充 分 了 解 工 程
情况，收集和利用已有的测绘成果，制定测量技
术方案。 方案应充分考虑现有的设备精度、监测
效率，制定详细的实施细则。
3 沉降变形监测
3.1 基准网布置
水准基准点是整个监测工程的最基本的控
制点。 水准基准点布设可结合水平监测网点布
设与选埋，埋设位置须考虑稳定可靠、作业方便，
精度计算:md=± 姨m20+m′20+m2s+m2f+m2x 式中: me 为仪器对中误差；me′为目标偏心的 影响；ms 为瞄准误差； mf 为望远镜重新对光误差； mz 为大气折光影响。 此方法适合对码头的长期变形进行监测。 b、支距法、引张线法 在码头的后方设一条基线，基线的端点设置 基点, 视情况可将基线的两端延伸并距码头一定 距离的地方另设两点, 作为以后检查基点。 由位 移观测点向基线引垂线, 在垂足设观测点, 定期 测 量 位 移 测 点 与 对 应 观 测 点 之 间 的 距 离 — ——支 距，采用钢尺测定码头位移值。 当采用测距仪测 定 位 移 值 时 ， 观 测 点 均 宜 采 用 强 制 对中，其误差 分别来自观测仪器对中误差 me 和测距仪本身的 精度 mc。 观测精度：md=±姨me2+mc2 此方法具有对现场场地要求不高, 作业方 便、灵活的优点。 观测精度主要取决于测距精度, 需配备高精度的测距仪，仪器与监测点需要强制 对中。 引张线法实质是支距法的一种形式, 即后方 基点连接成一条线, 即为引张线( 细钢丝)。 量取 位移观测点与基线之间的距离即为支距。 在码头 后方两侧各设一个 拉 力墩,在拉力 墩 上 对 引张线 施加水平拉力, 使引张线处于自由悬挂状态,以使 其在水平面上的投影为一条直线,以此直线作为 准直测量的基准线。 点偏离理论直线的值小于 弦线长度的 10-7,即 500m 弦线上观测点最大中误 差<±0.3mm。 引张线法设备简单, 投资少、观测程序简单、 有效观测时间长、精度高，复测 周 期 短 以 便于适 时监测，但其对场地条件要求较高, 在条件允许 的情况下不失为一种简单有效的观测方法。 支距法、引张线法是针对码头相对岸线位移 采用的有效办法，对于需了解码头全方位位移经
i 角、视距差对高差的影响
表4
视距差 (m)
i 角、视距差对高差影响(mm)
i=5
i=10
i=15
2
0.05
4
0.01
6
0.15
8
0.20
10
0.25
0.10
0.15
0.20
0.30
0.30
0.45
0.40
0.60
0.50
0.75
4 水平位移变形监测
4.1 监测方法的选择 水平位移监测相对于沉降监测复杂的多，监
重力式码头结构 (或含重力式接岸结构的码头)在
建设及运营过程中通常会发生位移和沉降， 对码
头工程的安全及正常使用造成不利的影响。 因
此，十分必要进行监测，通过监测工作及时发现
问题，提供码头变形数据，是保证水运工程规划、
设计、施工、运行和船舶安全航行的必要措施。
本文通过码头监测的实践, 根据各工程要求
一等 ±1.5
±O.5
二等 ±3.O
±1.O
三等 ±6.O
±2.O
四等 ±12.O
±4.0
两次观测 基准点或 工作基点 的坐标 互差(mm)
±3.O
±6.0
±12.O
±24.O
两次观测 相邻基准 点或工作 基点高差 互差(mm)
±0.4 姨 n
±0.8 姨 n
±2.0 姨 n
±4.0 姨 n
注：表中 n 为测段或闭合环的测站数。
+b×S
)2 为测距误差；a、b 分别为
仪器的固定误差和比例误差；S 为控制点至工作
基点的距离；mβ 为测角中误差。
此方法是较为常 用 的 观 测 方法。 具有对场
地要求不高, 作业方便、灵活的优点；观测精度主
要取决于测角、测距精度, 需配备高精度的仪器；
仪器与监测点需要强制对中。
e、GPS 测量
随着 GPS 系统的不断完善, 软 件 性 能 不 断
6 结束语
码头的结构、周边环境等因素的不同决定了 码头监测方法的各异, 要根据实际情况选择相应 的监测方法，做到既保证观测精度又保证施工过 程中的码头安全。
监测点要能反映码头的形变, 并能满足 GPS 观
测条件。
(2) GPS 数据处理与分析
利用 GPS 进 行 监 测, GPS 数 量 不 宜 少 于 4
台, 每次观测 2～3 个监测点, 对观测数据进行平
差处理, 求得各监测点三维坐标, 通过多次观测
对码头的变形进行监测。
(3)精度及特点 监 测 点 相 对 于 基 准 点 水 平 精 度 优 于 1.0mm; 垂直精度优于 1.5mm。 GPS 测量精度高，受天气 影响小，可全天候作业，不受码头离岸距离的远 近影响，可对码头进行三维监测；但码头监测点 观测条件不易满足。