监测项目和设施布置方案

3.6.3.1 监测项目

船闸安全监测的主要项目有变形监测、渗流监测、应力应变监测和水力学监测等。为在施工过程中，控制石方开挖质量，还需在施工期进行岩石开挖爆破振动监测、岩石开挖边坡的变形和局部块体的稳定性监测，以及根据需要对开挖后的基础岩体进行声波监测等。

3.6.3.2 监测设施布置

船闸安全监测设施的布置，通常按照“突出重点，照顾全面”的原则，分别设置关键、重点和一般3 个层次的监测断面。

关键断面通常布置在工程结构最为复杂或基础地质条件很差、对工程的安全起控制作用的部位，断面的数量1～2个，断面的监测项目比较全面，各种监测项目和仪器相互协调配合，组成一个相对独立的单元，在施工结束后，其中大部分仪器将实现联机实时的自动化监测。

重要断面通常布置在工程结构比较复杂、基础地质条件较差或在设计时无成熟设计理论、设计方法、规程规范可循，对控制工程安全比较重要的部位。断面数量可较关键断面稍多，断面的监测项目和布置的监测仪器比较齐全，通常同时采用自动化与人工采集两种方式进行监测。

一般断面是指在其他相对较次要部位布置的监测断面，监测的内容比较单一。通常即为变形监测网的一个监控部位。

（1）变形监测。船闸的变形监测主要监测船闸结构及其基础、较高的岩石边坡的变形、重要断层或夹层的相对位移和主要裂缝及接缝的开度等。当船闸规模较大、需要监测的部位较多时，通常需要以枢纽的监测网为基础，扩建船闸区域的水平位移和垂直位移监测网，提供稳定可靠的监测基点和工作基点。

水平位移监测网通常采用从整体到局部逐层发展的方式，以枢纽监测网的2个基点为固定点，在船闸区域内建立简网，监测船闸各代表点的水平位移量，以简网的网点为固定点，建立其下一层的若干个最简网，作为施工期临时进行监测的基点，并对最简网固定点的稳定性定期进行检查。

通常在船闸的一侧闸墙顶部的管线廊道内布置一条引张线，在闸首部位布置引张线的端点。上闸首及其基础是枢纽挡水前缘的一部分，承担上游面及其迎水面两个方向的水压力和闸门的集中推力，如工作门采用人字形闸门，闸首边墩变形，将影响人字闸门的结构受力和止水的可靠性，以至影响到船闸的正常运行，故为船闸水平位移观测的关键部位。一般在上闸首上，需设置一对正倒垂线，以测量不同高程的水平位移。该垂线的倒垂线可兼作引张线端部的工作基点。

单级船闸的下闸首或多级船闸的第二闸首以至于第三闸首，在闸室与上游引航道的水域接通时，这些闸首连同其上游的闸室墙，均成为枢纽挡水线的组成部分，这些部位，应按重要监测断面设置垂线，配合引张线监测闸首和闸室的水平位移。

多级船闸其他各级闸室的闸墙及基础，可作为一般部位观测其水平位移，可在闸墙顶部设置的管线廊道内布置一条引张线，针对闸墙结构特点，每一段闸墙或间隔一段闸墙设一测点。在需要与可能的情况下，也可采用激光正直系统进行监测。

为测量闸首人字门枢轴的挠度，可在每个闸首的门枢部位布置一条量测挠度的垂线。

对开挖高边坡关键断面的水平位移监测，除布设交会观测的表面位移观测点外，一般还应在边坡马道及监测支洞内布置钻孔倾斜仪、伸缩仪和水平向的滑动变位计等监测仪器；高边坡重点断面的水平位移监测，仪器设备的布置与关键部位相似，但数量相对较少；一般部位的水平位移主要通过表面位移测点进行观测。

垂直位移监测网通常以枢纽垂直位移监测网中的一个水准点为基准点，根据需要在船闸区域内选定几个垂直位移工作基点，将枢纽的监测网适当扩充，组成一个精密水准环线。(www.xing528.com)

通常可在船闸闸顶布置精密水准测点，在基础廊道内布置静力水准测线，用水准测量方法量测船闸结构的垂直位移。

船闸高边坡的关键监测断面的垂直位移的监测，需从边坡的最高一级马道至闸室建基面以下的岩体中，布置多点位移计和滑动测微计等监测仪器，监测岩体深部的相对位移。关键断面边坡表层水平位移监测点，应对应地布置垂直位移监测点，用精密水准法定期监测边坡的绝对垂直位移。对重点部位的垂直位移监测，仪器设备的布置与关键部位相似，但数量相对较少。一般部位的监测主要由变形监测网进行控制。

（2）渗流监测。地下水渗流是与船闸安全运行密切相关的一个重要因素。岩基上的船闸，特别是对于有较高边坡或采用与岩体联合工作的衬砌式结构的船闸，岩体内的渗流状态和结构周围的渗透压力，是船闸岩质边坡和结构的主要荷载之一。对土基上的船闸而言，渗透还可能导致船闸基础或边坡发生渗透破坏，威胁船闸的安全。因此需对船闸地下水渗流进行长期观测。

渗流观测的项目主要包括渗流量观测和渗流压力观测，必要时还需对水质进行分析。

渗流量观测的方法可根据渗流量的大小和汇集条件，采用量水堰法或容积计时法。根据目前观测技术的水平，在有条件的大型船闸，可采用高精度量堰水位计、遥测等进行量水堰流量的自动化观测。

渗压力观测一般在墙后设置长期观测井或测压管，在建基面上埋设测压管和渗压计。

（3）结构应力应变监测。根据船闸结构特点和受力条件，选择若干断面布置结构的应力应变监测仪器，以便随时掌握结构内部应力应变的变化情况。需要进行应力应变监测的部位一般有：上、下闸首，输水廊道，阀门井，整体式船闸的底板，岩石基础，以及衬砌式结构与基岩的接触面和锚索、锚杆等。

应力应变监测仪器有钢筋计、无应力计、应变计、测缝计、锚索和锚杆测力计、多点位移计、基岩变形计等。

温度变化对船闸结构的应力、应变有不同程度的影响，特别是采用在基岩上的薄衬砌结构的船闸，温度应力甚至成为混凝土结构的主要应力，因此在安全监测设计时，应在船闸边墙（墩）和底板的混凝土中，结合施工期测温的需要按网格状布置温度计，以了解混凝土结构温度场的变化，同时对应布置其他与之相关的监测周围环境温度、结构应力、应变的监测仪器。

对较高的岩质高边坡，还应进行对岩石开挖过程中的地应力变化和岩体回弹变形进行监测，对加固支护块体的预应力锚索和锚杆的锚固力进行监测。对主要的断（夹）层的应力、应变进行监测。

（4）船闸水力学监测。船闸水力学条件是直接关系到船闸是否能安全运行的关键因素之一，特别是水头较高的船闸，对设计采用的船闸输水系统布置、阀门设备和规定的充、泄水程序等情况是否与设计的预期相一致，必须通过船闸的水力学监测进行验证。船闸水力学观测的工作，一般在船闸建成正式投入运行前进行，在船闸施工过程中，通常只在输水主廊道的阀门段、主廊道及出水支廊道的测点位置埋设监测仪器的底座，通过在测试工作开始前，临时安设探测仪器和在阀门及其启闭机等有关部位，布置其他静力和动力监测设备，进行全面、系统的输水系统水力学监测。船闸水力学监测的仪器主要有流速仪、脉动压力计、水听器、应力计、动应变计及振动加速度计等。水力学监测应包括设计规定的各种运行工况。但出于安全考虑，监测过程中船闸的工作水头，应由小到大逐级加大，直至达到最大设计水头。船闸水力学监测的内容一般应包括：

1）闸室充、泄水时间及其水位过程。

2）闸室停泊条件。船闸进行充、泄水调试时，主要测试闸室水面的上升速度和观察闸室水面平稳的情况；在船舶进闸试运行后，应进一步监测船舶（队）的纵、横向缆绳拉力。

3）输水廊道阀门段水力学特性，包括：①流量过程、空化噪声、脉动压力（幅值及频率）、阀门井水位变化、阀门通气量、阀门的水动力参数；②闸室超灌、超泄值及通过提前关闭阀门减小超灌、超泄值的提前量；③输水系统时均压力分布和沿程阻力；④阀门启闭时间和启闭力；⑤人字门启闭时间和启闭力；⑥人字门在充泄水过程中由关终位进入合拢位的时间。