干婷

摘  要：变形监测作为研究变形体变形现象的主要研究手段，已在众多构筑物的变形研究中得到广泛的运用。码头运营阶段的变形监测主要是为了及时掌握结构物的形态变化情况，对其使用状况和寿命进行评估和预测，以确保码头安全运营。该文以某码头变形监测工程实例出发，阐述了变形监测方案的设计流程实、实施步骤、监测方法和点位布设，重点结合码头实际荷载情况对监测数据进行处理和分析，根据监测数据的变化分析码头的变形规律，进而判断其稳定性。

关键词：码头变形  方案设计  数据分析  回归分析

中图分类号：U655.1 文献标识码：A

Abstract： Deformation monitoring， as the main research method of deformation phenomenon， has been widely used in the deformation research of many structures. The deformation monitoring in the operation stage of the wharf is mainly to timely grasp the morphological changes of the structure， evaluate and predict its service condition and service life， so as to ensure the safe operation of the wharf. Based on the example of a wharf deformation monitoring project， this paper expounds the design process， implementation steps， monitoring methods and point layout of the deformation monitoring scheme. It focuses on the processing and analysis of the monitoring data combined with the actual load of the wharf， analyzes the deformation law of the code head according to the change of the monitoring data， and then judges its stability.

Key Words： Wharf deformation; Conceptual design; Data analysis; Regression analysis

伴随着“一带一路”倡议在实体层面的推动，中国在沿线港口的建设蔚为大观。码头运营阶段的变形监测主要是为了及时掌握结构物的形态变化情况，对其使用状况和寿命进行评估和预测，以确保码头安全运营。综合考虑到码头变形可能会导致工程事故，从而影响国民的生命财产安全，因此加强在码头运营期的变形监测工作也是很有必要的。该文以某码头变形监测工程实例出发，阐述了变形监测方案的设计流程、实施步骤、监测方法和点位布设，重点结合码头实际荷载情况对监测数据进行处理和分析，根据监测数据的变化分析码头的变形规律，进而判断其稳定性。

1 变形监测技术研究

变形监测技术从测量仪器使用角度分类可分为常规大地测量和现代新技术监测[1]。常规大地测量即用常规大地测量仪器如精密水准仪、GPS、全站仪等测量方向、角度、边长、高差等量，通过周期观测确定点位变动情况并预测发展趋势[2]。现代新技术监测将三维激光扫描技术、合成孔径雷达干涉测量技术运用到变形监测领域缩短了观测时间、提高了观测精度，使作业过程变得更高效和人性化。该文案例选用了电子水准仪和GPS接收机进行码头垂直位移和水平位移的观测。

2 变形监测方案设计

作为变形监测中一项重要工作变形监测方案的制订，它包括了监测方法选择、变形监测网和变形监测点布设、观测精度、观测周期等内容[3]。该文选取了太仓港务码头变形监测进行方案设计和数据分析。高桩码头即太仓港务码头，位于长江太仓段水域，码头上游距离太仓武港码头下游角点约502 m，下游距离华能太仓电厂煤码头约792 m。根据现场踏勘结合监测码头变形规范的要求[4]，该工程主要对运行阶段码头的水平位移和垂直沉降两方面进行监测，监测频率前期为三个月一次;后期工作视变形速率的大小调整监测，但不可低于一年两次观测频率。如果变形速率高于标准值，需及时适当地增加观测频率，直至建筑物穩定为止。共设置32个检测点，监测码头水平位移和沉降情况。该工程案例由甲方提供了二等水准点BM383及生产区四周堤坝6个控制基准点，共计7个基准点组成监测基准网。由于监测区域范围比较大，在监测区域内引测工作基点。工作基点可以采用现有标志或者埋设标石。将基准点与工作基点连成闭合水准路线或附合水准路线，采用二等水准观测的方法将基准点的高程引至工作基点[5]。码头水平位移及垂直位移共用同一监测点，位移监测点设在桩式结构的四个拐角，共计32个测点。依次编号为CTi（i=1-32）。码头沉降观测采用水准测量法，按国家二等水准技术规范要求进行。

3 变形监测数据分析

3.1 码头沉降监测数据分析

码头沉降观测自2018年3月10日开始，到2020年12月15日共完成八期观测，码头共布设了32个测点。下面是对自2018年3月份起到2020年12月份为止码头点位累计沉降情况的分析。首先根据测量数据，绘制出了码头南、北两侧点位累计沉降过程曲线（见图1）。

从总体走势来看，在码头两端（东西侧）南侧累计沉降量比北侧累计沉降量大，具体集中在截面1到截面3以及截面15到截面16;码头中部的沉降情况为：北侧码头累计沉降量全部高于南侧码头累计沉降量，表明码头北侧变形情况更为突出。由于累计沉降曲线图总体处在波动状态从码头南侧的累计沉降过程曲线图（图1）很难直观的找到规律，因此下面重点分析码头南北两侧两个峰值点位——CT12和CT21。图2为自2018年至2020年8期数据点位CT12和CT21的累计沉降过程曲线图。图中横轴表示数据期次;纵轴表示自首次测量的累计沉降量，单位为：毫米（mm）。由图2可知沉降累积量随时间变化的过程曲线，其中这每段折线的斜率就代表点位在这一测量周期里的沉降变化速率。通过沉降过程曲线看出，两个点的沉降量都呈逐步增大，但沉降速率在交替变化。前两期两个点位的沉降速率基本一致，此时码头刚投入运营，主要还是码头及其配备的卸载设备所产生的自身负载的影响。从第二期到第五期，通过平均沉降速率计算来看，码头基本趋于稳定状态;从第六期到第八期的曲线变化情况可以看出，在第六期观测中，点CT12沉降突然变陡出现拐点说明短期内这一点位的沉降速率在增大;点CT21亦同。从实际运营情况分析，在第六期和第八期码头两侧都有大型船只在进行装卸货作业，那么第六期出现拐点与船舶装卸货带来的外部荷载有关。

3.2  码头位移监测数据分析

码头沉降觀测自2018年3月10日开始，到2020年12月15日共完成8期观测，观测点位共计32个。通过每期数据在X、Y两个方向的坐标增量，可以绘制出码头南北两侧每个点位在各期内观测分别在这两个方向上的坐标累计增量（见图3、图4）。

通过图3可以看出，外线码头南北两侧点位在X轴方向（伸缩缝方向）的位移规律有明显差异：外码伸缩缝北侧位移点（CT1‐CT16 号点）较南侧位移点（CT17‐CT32 号点）位移量要大。北侧位移点整体向北一侧位移，其中在北侧码头的中段的点位沿伸缩缝方向累计位移较为明显。反观南侧位移点位移方向规律并不明显，基本上在初始位置两侧小幅度的波动，总体偏向码头南侧，累计位移较小，表明南侧码头基本上没有水平位移波动引起的风险。图4是各监测点在各观测周期Y方向上的坐标累计增量。通过位移曲线可以看出，外码伸缩缝东西向中间部位起伏较大，其中，第八期数据——黄线在测点CT4、5、7、8、11、13，20，21，25等点位波动较大，其中点位 CT7 和CT12在东西方向的累计位移分别达到了9.6 mm、31.1 mm，平均位移速率分别为0.046 mm/d、0.147 mm/d，均超出建筑物稳定评判指标，需进一步跟踪监测。

3.3  回归分析

回归分析是确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法[6]。根据上面分析，在2019年12月份观测数据中北侧码头点位CT12的沉降存在异常，同时北侧码头在X轴方向上存在整体规律，选取CT12作为北侧码头的代表，对其沉降和其水平位移数据进行回归分析，研究码头点位水平位移和沉降之间的相互关系，以此来判断码头沉降和水平位移二者之间是否相关。下表1和表2分别为CT12的沉降量和其在垂直于伸缩缝方向的水平位移监测数据。

分别画出点

首先，根据回归方程的模型：

其中，自变量x为CT12的水平位移量，因变量y为CT12的沉降量。

利用Matlab，运行程序，得到模型的参数：

确定回归模型为：y=0.5989+1.0954x

同时得到回归系数为：R=0.8472。

由于回归系数越接近于1，说明回归方程越显著，回归效果也越明显。

4 结 论

变形监测作为研究变形体变形现象的主要研究手段，已在众多构筑物的变形研究中得到广泛运用，该文以华能太仓港务变形监测顶目为例，对码头变形监测中所得到的数据进行了详细的处理和分析，主要研究工作包括两点：第一，针对工程实际工况进行变形监测方案设计工作; 第二，对测量数据进行整理，分析了码头的沉降和位移规律。

参考文献

[1]王磊，张建民.浅谈建筑工程测量[J].公路交通科技：应用技术版，2020（5）：16.

[2]肖英，田鸿，侯平，等.沉降观测在高层建筑物变形监测中的应用[J].有色金属设计，2019（1）：46.

[3]陈志江，杨久东，张凌云.稳健估计在地铁沉降监测数据处理中的应用[J].华北理工大学学报：自然科学版，2021（1）：26-31.

[4]陈灿明，苏晓栋，何建新，等.高桩码头安全评估中桩身完整性检测比例的探讨[J].水道港口，2017（3）：38.

[5]张宇.高层建筑物沉降监测与预测方法[J].北京测绘，2019（11）：33.

[6]王琰，吕航，谷复光.多元线性回归方法在地面沉降量预测中的解析及应用[J].安全与环境工程，2021，28（3）：156-161.