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船閘工程安全監(jiān)測(cè)及自動(dòng)化研究

文檔作者：馬楠文檔來源：江蘇省泗陽船閘管理所		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月30日
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2019年9月
船閘工程安全監(jiān)測(cè)及自動(dòng)化研究
馬楠
（江蘇省泗陽船閘管理所，江蘇宿遷223700）
［摘 要］安全監(jiān)測(cè)是船閘安全運(yùn)行的重要保證，監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)是船閘設(shè)計(jì)的重要組成部分。在本文中，鎖
定安全監(jiān)測(cè)的技術(shù)特征和設(shè)計(jì)原則被總結(jié)為已完成工作的一部分，同時(shí)考慮到安全監(jiān)視技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)為
每個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目提出了監(jiān)測(cè)以及自動(dòng)化研究。
［關(guān)鍵詞］安全監(jiān)測(cè)；船閘；設(shè)計(jì)；監(jiān)測(cè)技術(shù) 文章編號(hào):2095 -4085 （2019）09 - 0006 - 02
1船閘特點(diǎn)及安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)原則
1. 1船閘工程特點(diǎn)
船閘由結(jié)構(gòu)元件組成，如閘首，閘室，輸水系
統(tǒng)，閘門，閥門，引航道和相應(yīng)的設(shè)備。船閘的主要
特點(diǎn)如下。（1）監(jiān)測(cè)上下閘門能夠進(jìn)行直接擋水,
在注滿水頭和下游壁的作用下，可能發(fā)生水平位移。
閘室墻壁受到側(cè)向水頭和壁后填充物的影響，容易產(chǎn)
生傾斜以及變形。（2）監(jiān)測(cè)土質(zhì)基礎(chǔ)上的船閘容易
產(chǎn)生過多不規(guī)則沉積物。（3）在上游源頭的作用下,
閘首以及閘室底部可能會(huì)出現(xiàn)基底滲流等現(xiàn)象發(fā)生。
1. 2安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)原則
（1）監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)施的布置，有必要明確監(jiān)督
的目標(biāo)，與工作實(shí)際緊密結(jié)合，考慮整體以及協(xié)調(diào)有
關(guān)項(xiàng)目的安排并配合布置。必須確保重要項(xiàng)目能夠在
惡劣的氣候條件下得到監(jiān)測(cè)。（2）監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)備
必須耐用，可靠，實(shí)用，有效推動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器的自動(dòng)化
監(jiān)測(cè)的研究與開發(fā)。
2監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的設(shè)置分析
2. 1變形監(jiān)測(cè)分析
（1）船閘的水平位移監(jiān)測(cè)是由自動(dòng)監(jiān)測(cè)的張力
線：一個(gè)工作基礎(chǔ)設(shè)置指向的位置邊碼頭上下門頭的
張力的終點(diǎn)線，然后收緊一個(gè)鋼絲為基本標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)
點(diǎn)之間的界限，和一個(gè)倒錘線收緊兩個(gè)工作基點(diǎn)之間
的參考點(diǎn)。（2）控制船閘的垂直運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用靜力水
準(zhǔn)自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)，在靜態(tài)層的位置對(duì)應(yīng)于引線，鋼管
被標(biāo)記為靜水準(zhǔn)面的基點(diǎn)。設(shè)備之間的空間通過連接
管道連接，每個(gè)基點(diǎn)的沉降是通過每個(gè)裝置中液面的
變化來測(cè)量的。
2. 2 （應(yīng)）力的監(jiān)測(cè)分析
（1）混凝土應(yīng)力選取墩身、底板和澆口墻的典
型截面，設(shè)置應(yīng)變儀監(jiān)測(cè)混凝土的應(yīng)力。（2）由于
作者簡介:馬楠（1983-），男，江蘇淮安人，本科，中級(jí)工程
師。研究方向:工程管理。
船閘底板的應(yīng)力比較復(fù)雜，船閘底板的加固應(yīng)力承受
了很大的載荷。因此，應(yīng)選擇接近鋼筋直徑的量規(guī)。
（3） 土壓力應(yīng)該從閘首以及閘墩和閘室的1?3個(gè)斷
面中去選擇。土壓力計(jì)和滲透壓力計(jì)應(yīng)沿墻高布置以
每節(jié)上的測(cè)量點(diǎn)不得少于3個(gè)。（4）基底反力分別埋
在水閘底板下方和滲漏壓力表旁邊的地基土中，用于
監(jiān)測(cè)底板上的基底的反力情況。
2. 3滲壓、滲流的監(jiān)測(cè)分析
（1）監(jiān)測(cè)閘底板壓力的增大對(duì)船閘結(jié)構(gòu)浮力的
穩(wěn)定性非常重要，因此，在船閘底板下設(shè)置一個(gè)滲漏
計(jì)，監(jiān)測(cè)底板壓力的增加。（2）通過在側(cè)壁后埋設(shè)
測(cè)壓管來監(jiān)測(cè)船閘周圍的側(cè)向滲流，并在水位不同時(shí)
對(duì)船閘周圍的側(cè)向滲流進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在管道中安裝了滲
透儀，以自動(dòng)監(jiān)測(cè)管道中的水位。（3）監(jiān)測(cè)船閘的
水流還會(huì)產(chǎn)生影響船閘內(nèi)應(yīng)力分布的流量壓力，因此
需要在船閘上放置入滲壓儀，可以監(jiān)測(cè)閘體之中的壓
力情況。
2. 4水位觀測(cè)
為了研究以及實(shí)現(xiàn)船閘水位的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，我們
在船閘的上下游的水位計(jì)設(shè)置在導(dǎo)槽翼墻和閘門槽壁
上的水位，可以借此來監(jiān)測(cè)上下游的水位變化的情
況。
3安全監(jiān)測(cè)技術(shù)
3. 1外部變形監(jiān)測(cè)
船閘外部變形的監(jiān)測(cè)包含水平位移監(jiān)測(cè)以及垂直
位移監(jiān)測(cè)等。水平位移監(jiān)測(cè)主要是應(yīng)用引線法，瞄準(zhǔn)
線法，激光瞄準(zhǔn)直法，交會(huì)法等等。垂直位移監(jiān)測(cè)主
要是應(yīng)用精密水準(zhǔn)測(cè)量法以及靜態(tài)水準(zhǔn)測(cè)量法等兩種
方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在大壩下游的監(jiān)測(cè)lkm?5km處可選
擇垂直位移參考點(diǎn)，采用雙金屬標(biāo)記。
3. 2內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)
結(jié)構(gòu)之間的相對(duì)變形通常通過測(cè)量儀器來監(jiān)控,
該儀器以單向，雙向和三向方式測(cè)量的測(cè)縫計(jì)。測(cè)縫
計(jì)應(yīng)分別布置在不良地質(zhì)區(qū)，不良地質(zhì)和良好地質(zhì)跨
段區(qū)，依據(jù)結(jié)構(gòu)分段的數(shù)量，建議按結(jié)構(gòu)縫數(shù)量的
? 6 ?
10%?30%進(jìn)行組織以及設(shè)置，圖1為三向測(cè)縫計(jì)示
意圖。
圖1監(jiān)測(cè)三向測(cè)縫計(jì)示意圖
3. 3滲流監(jiān)測(cè)
滲透監(jiān)測(cè)應(yīng)依據(jù)建筑類型以及工程規(guī)模、地質(zhì)條
件等進(jìn)行組織。監(jiān)測(cè)方法建議使用基巖將壓力計(jì)結(jié)合
到下面的巖石中。船閘的基本滲透監(jiān)控部分主要是一
個(gè)橫截面，其中制動(dòng)器的頂部和底部必須各有一個(gè)監(jiān)
控部分，監(jiān)控部分可沿滲透控制環(huán)設(shè)置為50m?
150m,每個(gè)橫截面有3至4個(gè)測(cè)量點(diǎn)。
3. 4混凝土應(yīng)力應(yīng)變及溫度監(jiān)測(cè)
應(yīng)力和變形監(jiān)測(cè)必須根據(jù)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行組織，以
便監(jiān)測(cè)結(jié)果反映結(jié)構(gòu)應(yīng)力的分布，以便與其他搜索結(jié)
果和其他監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行完整分析。船閘結(jié)構(gòu)的主應(yīng)力
方向比較清晰，所以可以使用單向或雙向應(yīng)變儀，在
監(jiān)測(cè)1.監(jiān)測(cè)0-1.監(jiān)測(cè)5m范圍內(nèi)，布置1只無應(yīng)
力計(jì)，應(yīng)力測(cè)量點(diǎn)必須布置在重要的鋼筋混凝土部件
中。
4自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
4. 1監(jiān)測(cè)儀器
依據(jù)閉鎖結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器需要具備靈
敏度高，穩(wěn)定性好，測(cè)量范圍小，不受環(huán)境影響等性
能。次項(xiàng)目主要的監(jiān)測(cè)工具包括張力線儀，靜力水平
儀滲流壓力表，水位表，應(yīng)變表，土壓表，鋼筋表,
測(cè)縫計(jì)。
4. 2通信網(wǎng)絡(luò)分析
主要通過使用光纖通信方式，因其具有長距離傳
輸以及防雷擊和性能穩(wěn)定的特點(diǎn)有利于進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
4. 3數(shù)據(jù)采集裝置
安全自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)是數(shù)據(jù)采集設(shè)備的關(guān)鍵點(diǎn)，其
是由密封機(jī)箱，智能數(shù)據(jù)采集模塊，電池，勞動(dòng)比測(cè)
量形式和防雷模塊組成的數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)設(shè)備。
數(shù)據(jù)采集設(shè)備應(yīng)具有測(cè)量控制，顯示打印以及查詢測(cè)
試和系統(tǒng)性能控制的功能。
4. 4監(jiān)測(cè)主機(jī)以及數(shù)據(jù)采集軟件、數(shù)據(jù)管理軟件
監(jiān)控主機(jī)(工作站)位于工程規(guī)劃中心的控制
室，可以接收來自各數(shù)據(jù)采集設(shè)備的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，單獨(dú)
安裝數(shù)據(jù)管理軟件和數(shù)據(jù)采集軟件，允許計(jì)劃采集、
監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)存檔、繪制實(shí)時(shí)曲線和自動(dòng)發(fā)送報(bào)警等裝置。
5結(jié)語
在設(shè)計(jì)階段考慮自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，將更有利于項(xiàng)目
的實(shí)施和安全監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展方向。實(shí)現(xiàn)船閘工程安
全自動(dòng)監(jiān)測(cè)，可以提高工程監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性，及時(shí)性與
科學(xué)性，更好地為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供更加良好的服務(wù)。
參考文獻(xiàn)：
[1]水利電力部水利司.水工建筑物觀測(cè)工作手冊(cè)[M].
北京：水利電力出版1978.
(上接第5頁)向，間距，開合狀況影響，這些因素
控制著地基巖體的強(qiáng)度，并且在一定程度下存在著破
壞巖基的情況，地基巖體的巖石強(qiáng)度是影響地基承載
力的重要指標(biāo)，所以要對(duì)巖層結(jié)構(gòu)進(jìn)行準(zhǔn)確無誤的精
密計(jì)算。
7基地傾斜與地面傾斜
這是關(guān)于地基土的壓縮性與實(shí)驗(yàn)底板的實(shí)際基礎(chǔ)
尺寸比例的影響，相鄰基礎(chǔ)的影響，加荷速率的影響
和地基與其上部結(jié)構(gòu)共同作用的影響等。伴隨著荷載
的增大，地基變形也會(huì)增加，初始極端地基土中的應(yīng)
力處于彈性平衡狀態(tài)下，在一定程度上具有地基安全
承載能力。當(dāng)荷載增大到地基中開始出現(xiàn)小區(qū)域內(nèi)個(gè)
點(diǎn)，其某一個(gè)方向上的平面剪應(yīng)力能夠達(dá)到抗剪強(qiáng)度
時(shí)，小區(qū)域內(nèi)個(gè)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生剪切破壞力而受到極限平
衡狀態(tài)，這樣會(huì)讓中土應(yīng)力發(fā)生重分布。在地基小范
圍的極限平衡狀態(tài)下也可以恢復(fù)到彈性平衡狀態(tài)下。
在某種層面上地基還未穩(wěn)定，仍具有安全承載能力。
此時(shí)，地基變形也會(huì)增大，就必須進(jìn)行驗(yàn)算變形的計(jì)
算值不允許超過允許值。在當(dāng)?shù)鼗奢d不斷增大，地基
出現(xiàn)較大范圍的塑性區(qū)域時(shí)，將會(huì)顯示地基的承載力不
足，而失去穩(wěn)定性能，此時(shí)地基的承載力達(dá)到上限。
參考文獻(xiàn)：
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?7?

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