沉箱安裝調平測量監(jiān)控技術淺析
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了沉箱安裝調平測量監(jiān)控技術淺析范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
摘要：沉箱碼頭在現(xiàn)代港航工程中取得廣泛應用，為典型的碼頭施工形式，但其周期相對較長，易受到風浪等因素的影響，因此難度較大。本文結合深圳港寶安綜合港區(qū)一期工程，根據(jù)沉箱安裝的特點，圍繞其測量監(jiān)控工作展開探討，分析相適應的測量監(jiān)控技術，針對現(xiàn)有問題提出改進措施，以便提高沉箱定位安裝的精度，確保沉箱安裝質量。
關鍵詞：沉箱安裝；測量監(jiān)控
0引言
沉箱碼頭工程量較大，通常在預制場內由專業(yè)人員預制成型，通過半潛駁轉運至現(xiàn)場后安裝到位。沉箱下沉期間處于漂浮狀態(tài)，所在處的風浪、潮流等均會對其造成影響，因此表現(xiàn)出不定周期性起伏，明顯加大沉箱安裝難度，若施工期間的測量監(jiān)控工作不到位，將導致沉箱安裝失敗，造成嚴重損失。
1工程概況
深圳港寶安綜合港區(qū)一期工程建設于深圳市西部南頭半島西側，碼頭總面積27.4萬平方米，碼頭岸線548.7m，其中北圍堰AK1+300~AK1+619段碼頭和南圍堰BK1+078~BK1+550段碼頭均采取沉箱直立式圍堤結構，沉箱總量共計94件，型號為CX1。
2沉箱安裝調平測量監(jiān)控技術
2.1現(xiàn)階段的監(jiān)控方法
沉箱安裝包含的施工工序較多，應按照特定的流程有序施工作業(yè)，如試吊、出運、正式安裝等。施工之前由技術部會同質檢部等共同做好交底工作，使各參與方掌握施工目標、可行施工方法以及注意事項等[1，2]。安裝作業(yè)對海況的要求較高，只有在風力不超過6級同時浪高不超過2.5m時才具備施工條件。結束沉箱的安裝作業(yè)后給予1~2d的靜置時間，再次檢測位置情況，若沉箱安裝存在偏差則要靈活調整。確保沉箱無誤后觀測其沉降以及位移情況。沉箱安裝的具體工序為：施工現(xiàn)場準備→方駁、起重船拋錨定位→沉箱掛吊具→起重船吊沉箱至方駁→解除吊具→沉箱運至現(xiàn)場安裝點，起重船定位→掛吊具、起吊沉箱→測量定位→沉箱安裝→安裝合格后解除吊具。
2.2沉箱安裝期間的問題
沉箱安裝前的各項操作都要依據(jù)規(guī)范落實到位，其中以沉箱的調平至關重要，具體考慮的是縱向水平與橫向傾斜度兩方面的要求，只有在確保沉箱調平到位后，才可以順利完成安裝作業(yè)，以免坐落在基床時出現(xiàn)偏位現(xiàn)象。現(xiàn)階段，水位標尺目測法與GPS實測法是行業(yè)內較為主流的方法。1）水位標尺目測法水位標尺目測法的關鍵在于將水位標尺繪制在沉箱外壁處，待沉箱安裝到位后用于檢測各角點的吃水深度情況，以實際情況為準調整沉箱的傾斜度。伴隨沉箱的持續(xù)下沉，在尚未到位前其始終處于漂浮狀態(tài)，期間沉箱四角的吃水深度并非完全一致，波動幅度通常達到50cm甚至更多。技術人員難以同時觀測到讀數(shù)，導致觀測數(shù)據(jù)的時效性偏差，更傾向于通過技術人員的直觀經(jīng)驗給出判斷，此工作方式將導致沉箱的傾斜度難以得到有效的控制[1]。2）GPS實測法隨沉箱的逐步下沉，當其與基床面相距達到30~50cm時，及時將各個進水閥關閉，安排專業(yè)人員通過手持GPS的方法檢測沉箱的角點標高，以所得結果為依據(jù)調整沉箱的位置。GPS實測法的精度相對較高，但也存在局限之處：①沉箱下放過程中始終處于漂浮狀態(tài)，導致各角點的標高發(fā)生持續(xù)性的變化，測量人員只能通過自身經(jīng)驗給出判斷，以便確定沉箱角點標高，所得結果摻雜大量主觀因素；②測量期間沉箱發(fā)生不同程度的移動，導致立桿難以維持豎直的狀態(tài)，所得結果的準確性不足；③通常GPS的數(shù)量最多為2臺，難以實現(xiàn)全方位的測量，因此各角點讀數(shù)的時效性相對較差，期間存在明顯的偶然誤差，極容易出現(xiàn)誤判調平現(xiàn)象；④測量人員的工作量較大，通常需持續(xù)2h的連續(xù)作業(yè)，長時間工作對人員的身體素質提出較高要求，所得結果易出現(xiàn)誤差。
3改進措施
沉箱安裝與調平期間都必須做好測量監(jiān)控作業(yè)，針對上述所提的問題，此處提出水平管法，以期提高測量監(jiān)控的精度。沉箱調平期間的影響因素較多，主要體現(xiàn)在兩方面：1）沉箱為漂浮狀態(tài)，此過程中各角點的標高存在差異，發(fā)生持續(xù)性的變動；2）各角點的測量缺乏同步性，彼此間存在較大的間隔周期，同期數(shù)據(jù)可比性較差。對此，此處提出水平管法，其在保證測量控制精度的同時還可提高效率[2]。
3.1水平管法工作原理
海水的運動缺乏規(guī)律性，導致沉箱的運動情況極為復雜，引入水平管法后可更為有效地檢測各角點的高差情況，具體采用如下假設：①1個周期內，沉箱各角點的豎向運動幅度具有一致性；②沉箱存在重心軸，其在1個周期內為振動運動；③水平管內共同存在液體與氣體，兩者不具備相互溶解的條件，其不可壓縮。若沉箱兩端存在高差現(xiàn)象，此時在水柱發(fā)生變化時氣泡也隨之移動，管內液體與氣體不具有可壓縮性，因此可以確定氣泡的移動距離，即達到實際高差的1/2。若沉箱漂浮，此時可以重點選取1個周期展開觀測，確定居中氣泡的極值。若沉箱角點A為最高位（對應的B點為最低位），將此時的讀數(shù)設為x；反之，若A點為最低位，此時讀數(shù)設為y，兩點的高差則具有如下關系：ΔH=2（x-y）。根據(jù)此公式，在ΔH＜0時，則A點低；若ΔH＞0，此條件下則為B點低。
3.2水平管法的具體操作流程
1）預制成型后全面檢查各角點的標高，此舉的目的在于對水平管氣泡的實際情況有初步的掌握，即確定初始偏移量。此外，配備一根帶有居中氣泡的長水平管，將其安裝到沉箱的頂部，兩端高出沉箱頂面的部分約1.5m。2）再次檢驗居中氣泡的位置，分析其是否設置在重心軸上，若預制期間角點出現(xiàn)偏差，此時需增加適量的偏移值，通過固定措施以便維持水平管的穩(wěn)定性。3）沉箱安裝到位后檢查氣泡的運動情況，并根據(jù)上述給出的公式求得角點高差，視實際情況靈活調整水閥進水量，最終完成沉箱的調平作業(yè)。需注意的是，沉箱調平期間氣泡具有特定的運行規(guī)律，將沿理論中軸刻度發(fā)生持續(xù)性的往返運動，直至坐底。
3.3水平管法優(yōu)缺點分析
通過水平管法的應用可減小人為誤差，只需確定一次差值讀數(shù)，相比于常規(guī)方法而言誤差累計值得到有效的控制，提高了觀測的便捷性，也更有助于現(xiàn)場控制。當然，水平管法具有優(yōu)點的同時也存在不足之處：優(yōu)點：觀測便捷性大幅提高，誤差累計值相對較??；無需投入過多的測量人員，可減少人為誤差的影響，相比于單點測量而言，此處的誤差可縮減至該法的1/2；人員的工作量隨之減輕，效率得以提高；檢測所需的成本相對較低，表現(xiàn)出可觀的經(jīng)濟效益。缺點：沉箱出運要求高，即必須做好全面的準備工作，否則將對測量結果的精確性造成不良影響。
4沉箱安裝施工中檢測方法
本工程中的沉箱安裝難度較大，為確保沉箱安裝質量，提出精確的要求，具體內容見表1。除上述要求外，軸線的檢查也至關重要，以經(jīng)緯儀為主要設備，方式為墩式，從縱、橫2個方向分別檢測，允許偏差150mm；要求臨水面與施工準線的偏差不超過50mm，可采取岸壁式檢測方法，以經(jīng)緯儀和鋼尺為主要工具，檢驗前沿兩角頂部；對于臨水面錯臺檢測工作，允許偏差為岸壁式50mm、墩式100mm，所用工具為鋼尺；在檢測接縫寬度時，此處的允許偏差要求為岸壁式30mm、墩式50mm，具體采取的是使用鋼尺測量頂部的方式；最后在檢測豎向傾斜情況時，則要確保偏差在H/250mm以內，具體采取墩式方法或以鋼尺為檢測工具。上述所提的H為沉箱高度（mm），砌縫寬度反映的是實測值與設計平均縫寬的差值；接縫的最大縫寬根據(jù)沉箱的高度而確定，沉箱高度≤10m時，為80mm；沉箱高度＞10m時，為8H/1000。
5結語
沉箱安裝是港口碼頭建設領域的重要施工內容，安裝期間的測量監(jiān)控至關重要，在保證測量精度的情況下，才能夠將沉箱安裝到位，以免沉箱坐底時出現(xiàn)偏位現(xiàn)象。作為施工單位，則為根據(jù)實際情況合理選擇測量監(jiān)控方法，提高操作規(guī)范性，從而減小測量誤差。
參考文獻：
[1]于國軍.重力式碼頭沉箱安裝技術探討[J].江西建材，2019,(02):109+111.
[2]林志穎，楊成龍.深水基床整平及沉箱安裝施工工藝探討[J].珠江水運，2018,(11):50-51.
作者:王磊 單位:中交四航局第二工程有限公司