湛江某围堰海堤变形监测实施研究

摘要： 以湛江某围堰海堤变形监测为例，尝试了多种位移监测方法并比较其利弊，以求达到高精度位移监测的目的，为项目实施效果提供技术保障。

Abstract： Taking a cofferdam seawall deformation monitoring in Zhanjiang for example， a variety of displacement monitoring methods are tried and their advantages and disadvantages are compared， in order to achieve the purpose of the precise displacement monitoring， so as to provide technical support for project implementation effect.

关键词： 吹填围堰；水平位移；深层水平位移；测边网；视准线法；大气折光

Key words： land reclamation cofferdam；horizontal displacement；deep horizontal displacement；line network；collimation method； atmospheric refraction

中图分类号：TV551 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）10-0125-02

0 引言

湛江某海堤是采用吹填围堰软淤抛石的方法围海而成，其施工工艺是：先在海水中沿海堤设计线逐步抛石合拢形成石垄，在石垄上添加混凝土垫层并砌防洪墙形成海堤，在石垄外侧采用巨型砼制防浪栅格板自然叠加形成加固斜坡，再利用粗管道从外海中抽取淤泥填入围堰区域聚土排水，当围堰区淤泥风干到一定程度时在淤泥上铺设专用薄膜，再在薄膜上铺设三公分见方网洞的塑料格网，然后在塑料格网上填沙挤压淤泥。本项目即是在填沙过程中对该海堤进行水平位移和深层水平位移监测，保证海堤安全，为围堰场平设计与施工提供参考依据。

1 监测方案设计与实施

该护岸全长2000米，宽12米，落差8米，平面位移监测等级为国家二等水平位移监测，主要监测主滑方向的水平位移。项目的重点在于如何布设一个稳定、有效、高精度的平面基准，难点在于如何保证监测网的可靠性、经济性与高精度。护岸监测初期，按业主要求，我们在海堤防洪墙顶端沿线布设了一排总计40个的水平位移监测点，点间距50米。

由于这40个位移监测点呈直角“M”形分布在4段海堤上，海堤全长2000米，海堤外侧是海域，内侧是围堰水域或淤泥区，海岸距围堰150米至600米不等，监测点分布图详见图1。鉴于这种情况，采用最简单的极坐标监测法显然难以达到监测精度要求；采用视准线法则方案复杂，且很难找到稳定工作基点，有的地方则根本无法布设工作基点；采用静态GPS法则工作量浩大且精度难以达到，还有海域多路径效应干扰。采用测边网则成了本项目简单可靠的常规水平位移监测方法。

本项目在围堰海岸边均匀埋设了8个工作基点，采用附近较稳定的4个三等GPS点为基准点，以工作基点和基准点构成三等GPS网，作为平面位移监测基准网，同时将各工作基点按四等导线的精度施测水平角和边长，以检验GPS网的可靠性，保证工作基点之间的内精度。在工作基点上采用测边网的方法施测各位移监测点，每个位移监测点采用三条或三条以上的边长交会坐标，以保证其成果可靠性。事实证明这是一个可靠的监测方案，测边网的观测点坐标中误差可以控制在±2mm以内，满足二等水平位移监测观测点坐标中误差±3mm的要求。

2 二次监测方案设计与实施

在经过一段时间的监测后，在B区海堤的北段100米-200米处出现了较明显的位移累计，引起业主担忧，在经过地质勘察专家讨论后，认为该部位恰好是淤泥最厚的区域，业主为了弄清楚究竟是整个海堤（含抛石）在淤泥上向海里滑移还是只是海堤顶端的防洪墙发生位移，要求在B区海堤外侧对应加密三排位移监测点，并在重点监测区域均匀布设三个深层水平位移监测点研究深层水平位移变化规律。新增位移监测点有两个难点：一是监测方案选择，二是监测点埋设。

2.1 监测点埋设。第一排监测点布设在外侧海堤平台上，不会被涨潮海水淹没；第二、三排监测点则需布设在海堤外侧斜坡面上，会被涨潮海水淹没。第二、三排监测点最初拟在海堤外侧的砼制防浪栅上的钢筋吊钩上钻孔埋设，考虑到防浪栅会因为自身重力和海浪冲击下滑，监测出的位移不能说明是海堤整移，最终将水平位移监测点透过防浪栅的栅格缝隙布设在防浪栅下面的抛石堆中。如何抓住海水退潮的时机，在防浪栅格缝隙下抛石堆中埋设监测点位并和防浪栅保持剥离，以使监测点避免被防浪栅自身重力和海浪冲击影响，经过对埋标方案和标芯的独特设计，最终解决了这个难题。深层水平位移监测点则是抓住海水退潮时机，钻孔埋设在海堤外侧海域浅滩淤泥中，每孔埋深20米。

2.2 监测方案选择。新埋设的三排水平位移监测点位于海堤外侧斜坡栅格上，监测点上设站困难，稍不注意即会滑踢；通视困难，只能通过原来在海堤防洪墙上埋设的监测点来间接观测；点间横向仰角大，达到48°；点横向间距小，1.8米～5.1米不等；点纵向间距为50米，总间距达到800米；监测时间有限制，只能抓住海水退潮的有限几个小时内观测；业主要求对B区海堤加大监测频率，特别是靠近北侧200米变形显著区域，监测频率一度达到2次/日。监测点位横剖面示意图详见图2。

对于B区海堤水平位移（含新增点）监测方案的选择，采用测边网则工作量大，精度差，不安全；采用极坐标法则工作基点布设困难，且仰角太大，测坐标误差大且误差分布不均匀。最终采用了视准线法与轴线测距法相结合的方法，即对B区海堤防洪墙上的水平位移监测点采用视准线法观测绝对位移，对海堤外侧的三排水平位移监测点采用轴线测距法观测相对位移。采用轴线测距法在埋标时需要按点对的方式埋设，四点一组，每组点位于同一横轴线上，每次观测只需要比较测距变化量，即可较准确的测得点间相对位移。业主只关心主滑方向上的水平位移，同时，通过一段时间的监测发现B区海堤南端和北端较为稳定，施工的进度也使得B区海堤两端埋设检核点条件成熟，这都使得在B区海堤上实施视准线法变形监测成为可能。在海堤上采用视准线法观测简单灵活，但有一大弊端，即是受大气折光影响显著，大气折光在日出、日落时和风速较大时影响最为显著，在外业观测时应选择较好的时段观测，并注意加强检核。

3 监测结果

通过一段时间的监测发现，A区围堰海堤水平位移较小，则减小了监测频率，在施工过程中进行监控，为业主节省了费用。B区吹填围堰海堤在靠近北端有一个100米的区域向海中位移显著，深层水平位移与水平位移一致，显示此段整个海堤向海中发生滑移，在B区加载垫层施工时位移加速，以10mm/日的速率向海中滑移，几日内即突破控制值，监测小组进行了及时的预警，业主高层采取紧急措施，采用卸载和延缓施工的方式以图稳定海堤位移，该段海堤在卸载后果然位移减速，在较长时间内达到一个稳定状态。本项目选择了合理、正确的监测方案，实施了可靠、高精度的监测，准确的捕捉出变形显著的海堤区段，进行了跟踪监测并及时预警，为业主和施工决策提供了宝贵的参考数据，保障了围堰大堤的安全，取得了良好的经济和社会效益。

4 结束语

本项目测边网采用前方交会法测定坐标，实施时若要提高精度，除严格遵守规范、规程外还应注意：一是交会角不宜过大或过小，一般规定是在30°-150°之间为好；二是交会边不宜过长，一般不宜大于600米；三是交会边比例不宜小于1：3；四是起算点之间应有较高的内精度。

参考文献：

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