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摘要：高桩码头自建成投入运营后，由于受多重荷载作用，码头结构体会持续发生变形，因此需要对码头进行周期性的变形监测，以判断其运行状况是否正常，并根据观测中发现的问题，分析原因并及时采取必要的措施以保证码头的安全运行。本文介绍了高桩式码头变形监测观测点布置、监测计划、观测方法、数据处理与变形分析，以及对码头变形监测的认识和体会。
关键词：高桩码头；水平位移；垂直位移；变形分析
Abstract：since the high pile wharf has been put into operation，because of multiple loads，the structure of the wharf is constantly distorted. Therefore，the periodic deformation monitoring of the wharf is needed to judge whether the operation condition is normal or not，and according to the problems found in the observation，the original cause is analyzed and the necessary measures are taken to ensure it in time. The safe operation of the wharf. This paper introduces the observation point arrangement，monitoring plan，observation method，data processing and deformation analysis of the high pile wharf deformation monitoring，and the understanding and experience of the deformation monitoring of the wharf.
Key words：High Piled Wharf Horizontal displacement vertical displacement deformation analysis
1、引言
随着皖江城市带承接产业转移示范区政策的落实，安徽长江两岸码头建设迎来了大发展。长江安徽段传统的码头形式多以浮码头、重力式等形式为主，随着建材工艺和施工技术的发展以及码头形式自身的优点，高桩式码头成为大型深水码头的主要形式。高桩式码头由上部结构和桩基两部分组成。上部结构构成码头地面，并把桩基连成整体，直接承受作用在码头上的水平力和垂直力，并把它们传给桩基，桩基再把这些力传给地基。高桩码头自建成投入运营后，由于受自身重力、内部应力、外部水流和施工作业荷载的多重作用，码头结构体会持续发生变形，因此需要对码头进行周期性的变形监测，以判断其运行状况是否正常，并根据观测中发现的问题，分析原因并及时采取必要的措施以保证码头的安全运行。下面结合芜湖港某高桩式码头的监测对高桩码头变形监测方法进行探讨。
2、变形监测网点的布置
变形监测网一般布设为基准网和监测网两级。基准网由基准点和工作基点构成；监测网由部分基准点、工作基点和变形观测点构成。
基准点是变形观测的基准，应布设在变形影响区域外稳定可靠的位置。每个工程应至少布设三个基准点。本工程的基准点利用工程附近芜湖长江二桥的测量控制点，点位形式为观测墩，点位稳定可靠。
工作基点是直接测定观测点的控制点，在一周期变形监测过程中应保持稳定，可选在比较稳定且方便使用的位置。本工程的工作基点布设在码头对应的繁昌江堤上，江堤走向与码头大致平行，选取上下端点GPS1、GPS4连线作为码头变形监测参考基线。
变形观测点应布设在结构体能反映变形特征的敏感部位。根据变形监测的目的、高桩板梁式码头的结构特点，码头面内外布设两排变形观测点，同时观测水平位移和垂直位移，栈桥两侧布设两排垂直位移观测点，变形观测点在梁板拼接处成对布设，观测点布置图如右图所示。
3、观测计划
变形观测周期的确定应以能系统地反应变形体的变形过程且不遗漏其变化时刻为原则，根据变形体的变形特征、变形速率、观测精度及外界影响因素等综合确定。
根据《港口设施维护技术规程》的要求，结合新建码头变形由快到慢的特点，制定了为期3年的观测计划，如下表所示。
第1、2两次的观测结果平均值作为变形观测点的初始观测值。
变形观测过程中，变形发生显著变化时，应及时增加观测频率。
4、变形观测
变形观测是通过测量位于变形体上有代表性的离散点（变形观测点）的变化来描述变形体的变形。变形观测内容主要包括水平位移、垂直位移、偏距、倾斜、挠度、弯曲、扭转等。偏距、倾斜、挠度等也可归结为水平和垂直位移。
变形监测方法分静态观测和动态观测两种，静态观测方法包含常规大地测量方法、GNSS测量方法、合成孔径雷达干涉测量方法、准直测量方法等；动态测量方法有GNSS實时动态测量方法、近景摄影测量方法、地面三维激光扫描方法等。监测方法的选取需结合监测目的、监测范围、时间要求及结构体的特征等因素综合确定。
考虑到码头工程的特点和监测的目的，本工程采用静态监测方法。水平位移观测中，工作基点采用GPS法，按D级网精度布设观测，主要技术要求见下表。
考虑到码头工作面作业设备多，障碍物多的特点，变形观测点采用极坐标法，按建筑物水平变形三级精度进行观测。在工作基点上架设仪器，在后视方向点架设固定觇牌。采用方向观测法测定待测点与后视方向的水平角度，水平角观测均为2测回，每测回2C互差均不大于±8″。半测回归零差不大于±5″，二次照准目标计数差不大于±4″，水平距离测量为一次照准重复测距4次取平均值。 垂直位移观测采用几何水准测量法，采用DiNi-12数字水准仪配合条型码水准尺按建筑物变形观测二级精度施测。水准观测限差要求见下表：
2 表中n为测站数。
5、数据处理及变形分析
（1）数据处理 每次变形观测结束后，应依据测量误差理论和统计检验原理，对获得的观测数据及时进行平差计算和处理，并计算各种变形量。
GPS观测数据采用专用的测量平差软件进行数据传输、基线解算和严密平差，确保基线边相对误差小于1/100000，最弱点点位中误差小于±5mm。
对全站仪采集的数据进行细致的检查，以保证观测数据成果的正确性。进行坐標计算前，首先进行气象改正、加乘常数改正、倾斜改正、边长投影改正、边长高斯投影改正，计算各监测点的实时坐标，编制各测次监测点坐标表，统计近期坐标增量、相对参考基线增量、累计坐标增量，如下图所示。
垂直位移观测根据水准线路构成的闭合条件采用严密平差方法推求各点高程，各测段根据平差后高程按距离进行改正计算，求得垂直位移监测点各测次的高程。依据各监测测点垂直位移量和时间的关系绘制监测点垂直位移过程曲线，根据相同监测点垂直位移量与位置（距离）关系绘制各次观测的纵断面图。
（2）变形分析
①水平位移分析
通过观测点坐标数据比对结合变形监测参考基线，水平位移变化上游段一般在30.0mm左右，下游段一般在15.0mm以内，码头水平位移变化呈随机分布特点，整体变化量不大，码头平面整体稳定。
②垂直位移分析
通过原始数据对比分析和垂直位移过程曲线可以看出，工程区域内各监测区均出现不同程度的沉降，少见抬升；垂直位移变化先快后慢，累计变化量大多在15mm以内。
6、几点认识和体会
1、码头变形监测是一项精密、细致的工作，应严格按照国家有关测量规范进行操作，观测人员需要熟练掌握操作规程，尽量采用相同的观测线路和测量方法，使用同一仪器设备，观测人员相对固定，观测环境相近。
2、码头变形观测期间应停止作业，禁止停靠船只，减少外界因素对变形观测结果的影响。
3、考虑到长江河势变化对码头变形的影响，应持续进行码头变形观测。遇长江流域大洪水时，河势演变将加速进行，应适时增加观测次数。
4、相对于水平位移通过坐标量增减分析变形情况，采用变形监测参考基线能够更加直观明确地掌握水平位移沿参考基线方向的变化。
参考文献：
[1]黄声享，伊晖，蒋征.变形监测数据处理[M].湖北：武汉大学出版社，2010.
[2]国家测绘地理信息局职业技能鉴定指导中心.测绘综合能力[M].北京：测绘出版社，2015
[3]万进桃.凤凰颈闸垂直位移观测方法的探讨[J].科技资讯，2013，348（27）：38-39
[4]吴锦发.变形监测在工程建设上的应用[C].安徽地质，2014增刊：188-190.
关键词：高桩码头；水平位移；垂直位移；变形分析
Abstract：since the high pile wharf has been put into operation，because of multiple loads，the structure of the wharf is constantly distorted. Therefore，the periodic deformation monitoring of the wharf is needed to judge whether the operation condition is normal or not，and according to the problems found in the observation，the original cause is analyzed and the necessary measures are taken to ensure it in time. The safe operation of the wharf. This paper introduces the observation point arrangement，monitoring plan，observation method，data processing and deformation analysis of the high pile wharf deformation monitoring，and the understanding and experience of the deformation monitoring of the wharf.
Key words：High Piled Wharf Horizontal displacement vertical displacement deformation analysis
1、引言
随着皖江城市带承接产业转移示范区政策的落实，安徽长江两岸码头建设迎来了大发展。长江安徽段传统的码头形式多以浮码头、重力式等形式为主，随着建材工艺和施工技术的发展以及码头形式自身的优点，高桩式码头成为大型深水码头的主要形式。高桩式码头由上部结构和桩基两部分组成。上部结构构成码头地面，并把桩基连成整体，直接承受作用在码头上的水平力和垂直力，并把它们传给桩基，桩基再把这些力传给地基。高桩码头自建成投入运营后，由于受自身重力、内部应力、外部水流和施工作业荷载的多重作用，码头结构体会持续发生变形，因此需要对码头进行周期性的变形监测，以判断其运行状况是否正常，并根据观测中发现的问题，分析原因并及时采取必要的措施以保证码头的安全运行。下面结合芜湖港某高桩式码头的监测对高桩码头变形监测方法进行探讨。
2、变形监测网点的布置
变形监测网一般布设为基准网和监测网两级。基准网由基准点和工作基点构成；监测网由部分基准点、工作基点和变形观测点构成。
基准点是变形观测的基准，应布设在变形影响区域外稳定可靠的位置。每个工程应至少布设三个基准点。本工程的基准点利用工程附近芜湖长江二桥的测量控制点，点位形式为观测墩，点位稳定可靠。
工作基点是直接测定观测点的控制点，在一周期变形监测过程中应保持稳定，可选在比较稳定且方便使用的位置。本工程的工作基点布设在码头对应的繁昌江堤上，江堤走向与码头大致平行，选取上下端点GPS1、GPS4连线作为码头变形监测参考基线。
变形观测点应布设在结构体能反映变形特征的敏感部位。根据变形监测的目的、高桩板梁式码头的结构特点，码头面内外布设两排变形观测点，同时观测水平位移和垂直位移，栈桥两侧布设两排垂直位移观测点，变形观测点在梁板拼接处成对布设，观测点布置图如右图所示。
3、观测计划
变形观测周期的确定应以能系统地反应变形体的变形过程且不遗漏其变化时刻为原则，根据变形体的变形特征、变形速率、观测精度及外界影响因素等综合确定。
根据《港口设施维护技术规程》的要求，结合新建码头变形由快到慢的特点，制定了为期3年的观测计划，如下表所示。
第1、2两次的观测结果平均值作为变形观测点的初始观测值。
变形观测过程中，变形发生显著变化时，应及时增加观测频率。
4、变形观测
变形观测是通过测量位于变形体上有代表性的离散点（变形观测点）的变化来描述变形体的变形。变形观测内容主要包括水平位移、垂直位移、偏距、倾斜、挠度、弯曲、扭转等。偏距、倾斜、挠度等也可归结为水平和垂直位移。
变形监测方法分静态观测和动态观测两种，静态观测方法包含常规大地测量方法、GNSS测量方法、合成孔径雷达干涉测量方法、准直测量方法等；动态测量方法有GNSS實时动态测量方法、近景摄影测量方法、地面三维激光扫描方法等。监测方法的选取需结合监测目的、监测范围、时间要求及结构体的特征等因素综合确定。
考虑到码头工程的特点和监测的目的，本工程采用静态监测方法。水平位移观测中，工作基点采用GPS法，按D级网精度布设观测，主要技术要求见下表。
考虑到码头工作面作业设备多，障碍物多的特点，变形观测点采用极坐标法，按建筑物水平变形三级精度进行观测。在工作基点上架设仪器，在后视方向点架设固定觇牌。采用方向观测法测定待测点与后视方向的水平角度，水平角观测均为2测回，每测回2C互差均不大于±8″。半测回归零差不大于±5″，二次照准目标计数差不大于±4″，水平距离测量为一次照准重复测距4次取平均值。 垂直位移观测采用几何水准测量法，采用DiNi-12数字水准仪配合条型码水准尺按建筑物变形观测二级精度施测。水准观测限差要求见下表：
2 表中n为测站数。
5、数据处理及变形分析
（1）数据处理 每次变形观测结束后，应依据测量误差理论和统计检验原理，对获得的观测数据及时进行平差计算和处理，并计算各种变形量。
GPS观测数据采用专用的测量平差软件进行数据传输、基线解算和严密平差，确保基线边相对误差小于1/100000，最弱点点位中误差小于±5mm。
对全站仪采集的数据进行细致的检查，以保证观测数据成果的正确性。进行坐標计算前，首先进行气象改正、加乘常数改正、倾斜改正、边长投影改正、边长高斯投影改正，计算各监测点的实时坐标，编制各测次监测点坐标表，统计近期坐标增量、相对参考基线增量、累计坐标增量，如下图所示。
垂直位移观测根据水准线路构成的闭合条件采用严密平差方法推求各点高程，各测段根据平差后高程按距离进行改正计算，求得垂直位移监测点各测次的高程。依据各监测测点垂直位移量和时间的关系绘制监测点垂直位移过程曲线，根据相同监测点垂直位移量与位置（距离）关系绘制各次观测的纵断面图。
（2）变形分析
①水平位移分析
通过观测点坐标数据比对结合变形监测参考基线，水平位移变化上游段一般在30.0mm左右，下游段一般在15.0mm以内，码头水平位移变化呈随机分布特点，整体变化量不大，码头平面整体稳定。
②垂直位移分析
通过原始数据对比分析和垂直位移过程曲线可以看出，工程区域内各监测区均出现不同程度的沉降，少见抬升；垂直位移变化先快后慢，累计变化量大多在15mm以内。
6、几点认识和体会
1、码头变形监测是一项精密、细致的工作，应严格按照国家有关测量规范进行操作，观测人员需要熟练掌握操作规程，尽量采用相同的观测线路和测量方法，使用同一仪器设备，观测人员相对固定，观测环境相近。
2、码头变形观测期间应停止作业，禁止停靠船只，减少外界因素对变形观测结果的影响。
3、考虑到长江河势变化对码头变形的影响，应持续进行码头变形观测。遇长江流域大洪水时，河势演变将加速进行，应适时增加观测次数。
4、相对于水平位移通过坐标量增减分析变形情况，采用变形监测参考基线能够更加直观明确地掌握水平位移沿参考基线方向的变化。
参考文献：
[1]黄声享，伊晖，蒋征.变形监测数据处理[M].湖北：武汉大学出版社，2010.
[2]国家测绘地理信息局职业技能鉴定指导中心.测绘综合能力[M].北京：测绘出版社，2015
[3]万进桃.凤凰颈闸垂直位移观测方法的探讨[J].科技资讯，2013，348（27）：38-39
[4]吴锦发.变形监测在工程建设上的应用[C].安徽地质，2014增刊：188-190.