某航道桥梁左岸滑坡位移测量

摘要:某桥梁是该地一级电站和二级电站与外部连接的重要交通枢纽,随着该地电站建设即将开工,其基础配套设施必须先期完成,因此该桥梁的建设迫在眉睫。文章结合某航道桥梁工程,介绍了滑坡位移测量的主案设计、施测方法,并对观测成果进行了分析和评价,为工程的治理提供了科学的依据。

关键词:桥梁工程;滑坡;位移测量;主案设计;施测方法

中图分类号:U675文献标识码:A文章编号:1009-2374 (2010)15-0041-02

一、桥梁概况

某桥梁是该地一级电站和二级电站与外部连接的重要交通枢纽,随着该地电站建设即将开工,其基础配套设施必须先期完成,因此该桥梁的建设迫在眉睫。该桥梁横跨某江,右岸处于山体较为稳固的岩石上,左岸刚好位于地质条件较差的二级滑坡体上。由于受到两岸连接线和地形条件的限制,桥位没有大幅变动的可能,因此在施工之前需要对该滑坡的稳定性进行评估,以便作出合理的治理方案。

滑坡体后缘高程约为1448m,前缘高程约为1340m,高度平均为181m,长度平均为150m,体积近93万m3。平均自然滑坡30°,其间存在大型崩积块石形成的陡坎。它由一级滑坡和二级滑坡组成,二级滑坡呈锥形,下部靠近江河部分宽约180m,它是在一级滑坡的基础上经过数年的滑动而形成。

二、方案设计

(一)测区简介

滑坡区位于某县城境内的磨房沟的对岸,东南向距离邻县约74公里,东北向距离另一县城约89公里。测区属亚热带湿润气候区,主要受高空西风环流和西南季风影响。每年7～10月为雨季,水汽充沛,气候湿润。降雨量约占全年的90%。每年11月至次年6月为旱季。具有气温日差较大,年差较小,四季不分明,干湿季明显,冬春干旱,晴朗多云,无严寒,夏秋温湿,雨量集中等特点。

滑坡所处地区属剥蚀高山峡谷地貌。江河谷断面呈不对称的“U”形;河床狭窄,宽102～124m,水流湍急;从上游至下游河流总体呈SW220°至正南向至SE170°的弧形展布;观测期间该江水位在1335～1346m之间变动。

山顶高程为1600～1635m,地形相对高差为260～300m。

分界线高程为1450m;坡体上部的坡面角约为37°,表面覆盖以坡积物为主,局部存在巨型崩积块石,植被均为低矮灌木;坡体下部的坡面角约为32°,表层覆盖在上游以崩坡积物为主,在下游以残坡积物为主,坡面大部分开垦为耕地,植被以庄稼为主,局部存在低矮灌木或被高大杂树所覆盖。

(二)监测等级

根据《建筑变形测量规程》的要求,本滑坡位移监测等级按三级要求执行。平面位移监测基准网观测点坐标中误差≤±10mm,测角中误差≤±2.5″,最弱边边长相对中误差≤±1/50000;沉降位移监测基准网观测点站高差中误差≤1.5mm。

(三)选点布网

在该江右侧即磨房沟岸共布设四个稳固的监测基点,为C1、SB1、SB2、SB3,其中C1、SB1布设在二级滑坡体上,SB2、SB3布设在山体基岩上。在左岸均匀的布设了五个位移观测点,即PB1、PB2、PB3、PB4和PB5,其中PB1布设在二级滑坡体上,其余四个布设在一级滑坡体上,滑坡及滑坡位移监测网如下图所示:

(四)测量基准及监测方法

本项目测量平面基准采用发电站辅助洞施工坐标系,高程基准采用1956黄海高程系。

由于测区山势陡峭,且滑坡体上存在高大的树木,平面位移监测如采用GPS观测,接收机天线接收的卫星信号势必会有所影响,从而影响到监测成果,故采用常规的三角测量方法,沉降监测由于受地形条件的限制,无法采用几何水准测量法,故采用三角高程测量法。

(五)监测周期及次数

由于该桥即将开工,首次监测距大桥开工只有3个多月的时间,期间有2个月是测区的雨季,因此根据滑坡体的活跃

程度决定雨季中每月监测一次,雨季后监测一次,共监测3次。

三、监测实施

(一)监测基点及位移监测点的埋设

监测基准点埋设在变形影响范围以外且便于长期保存的位置。SB2、SB3埋没在该江右岸稳定的基岩上,SB1、C1埋设在基岩上的房顶上;位移监测点分别埋设在一、二级滑坡体上。位移监测点标石的埋设均采用现场开挖基坑、现浇混凝土的方式完成,埋深1.8m,并在标石顶面铜钉上凿刻十字丝标示其测量位置。

(二)观测实施

在所有标石的混凝土完全凝固、稳定后再实施观测。观测方法采用收放射线观测网法,监测基点和位移监测点同时观测,整体平差。滑坡体平面位移监测使用TC2002全站仪按方向观测法以三等三角网精度要求对角度观测了6个测回,对基线边及相关边长进行往返观测,并进行气象改正、加常数改正、乘常数改正、倾斜改正及投影改正(由于仪器的贮存器期误差检定值不显著,因此周期误差改正被忽略)。

沉降位移监测采用TC2002全站仪以光电测距三角高程测量方法测量各段高差,边长往返各观测2个测回,垂直角观测4个测回,形成闭和环。

1.第一次监测。首次观测在雨季的前期进行。平面控制网测量;从已知〉枷叩C1、C2联测至SB2和SB1,以SB2的辅助洞施工坐标为起算点,SB2-SB1的方向为起算方位角,对平面监测网进行整体平差,平差后方向观测中误差为±1.03″,最弱点C1的点位中误差为±0.23cm,最弱边C1～SB1的相对中误差为1/82000,位移监测点最弱点PB1的点位中误差为±0.22cm。

高程控制网测量:从已知水准点使用N3水准仪按三等水准要求进行往返观测;联测至监测基点SB2,然后采用TC2002全站仪以光电测距三角高程测量方法测量各段高差,边长往返各观测2个测回,垂直角面测4个测回,形成闭和环。平差后每公里高程测量高差中误差为±2.26mm,测站SB~C1的高差中误差最大值为0.80mm,监测基点中最弱点SB3的精度为±0.85mm,位移监测点中最弱点PB3的精度为±0.93mm。

2.第二次监测。第二次监测在雨季中期进行,这时由于测区经过了近60天的雨季,二级滑坡体发生了明显的位移。平面控制网平差后方误差为±0.22cm,最弱边C1~SB1的相对中误差为1/110000,位移监测点中最弱点PB4的点位中误差为±0.19cm,PB1由于在观测期间在不断位移,因此该点不参与整体平差。

高程控制网平差后每公里高程测量高差中误差为±2.09mm,测站SB3~P孤高差中误差最大值为0.79mm,监测基点中最弱点SB3 精度为±0.74mm,位移监测点中最弱点PB4的精度为±0.85mm。

3.第三次监测。第三次监测在雨季后进行,二级滑坡体经过雨季的位移后趋于堑时稳定。平面控制网平差后方向观测中误差为±1.25″,监测基点中最弱点C1的点位中误差为±0.25cm,位移监测点中最弱点PB1的点位中误差为±0.31cm,最弱边C1~SB的相对中误差为1/94000;高程控制网平差后每公里高程测量高差中误差为±2.24mm,测站SB3～C1的高差中误差最大值为0.94mm,监测基点中最弱点SB1的精度为±0.96mm,位移监测点中最弱点PB1的精度为±1.18mm。

四、结论与建议

从以上三次监测成果比较中可以看出,四个监测基点在三次观测中位移变动最在值均不超过2mm,证明其点稳固,能够满足本次滑坡位移监测的要求。四个一级滑坡移监测点在三次观测中位移变动最大值均不超过5mm,证明一级滑坡体基本处于稳定状态。位于二级滑坡体上的位移监测点PB1每次观测位移变化较剧烈,说明二级滑坡体仍然处于活动中。

由于受观测周期及大桥工期的限制,本期监测只进行了三次,在以后的施工中滑坡体会到人为因素、自然因素及二级滑坡体等条件的影响,一级滑坡体的稳定性还待于进一步的研究。建议在大桥施工前对二级滑坡体进行治理,在大桥施工中及以后的一段时间内还需要对一级滑坡体继续进行观测,以便更准确地对其稳定性进行评估。

参考文献

[1]孔祥元,郭际明.控制测量学(上)[M].武汉:武汉大学出版社,2006.

[2]张正禄.工程测量学[M].武汉:武汉大学出版社,2005.

[3]张正禄,黄全义,等.全站式地面测量工程一体化自动化系统研究[J].武汉测绘科技大学学报,1999,(1).

作者简介:彭浩军 (1969-),男,湖南湘乡人,湖南省航务勘察设计研究院高级技工,研究方向:航务工程测量。