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基于深层水平位移监测技术的工程建设与管理

2024-09-29 73 上传者：管理员

摘要：随着港口工程的大力建设，相应的配套工程也陆续推进，这些工程大部分结构都位于水下，外界因素影响较大。在施工建设中，为了保证施工安全，在观测表层沉降位移的同时，还要进行深层位移的观测。文中结合工程实际，以江苏某LNG接收站为例，挑选4个监测点进行地质分析，汇总每日跟踪观测的动态数据，掌握实时位移状态，整理出各个监测点的位移—深度曲线。基于深层水平位移的监测数据的基础上，采用模糊层次分析法对结构健康技术状况进行评价，从而对工程建设和运行提供依据。

关键词：
模糊层次分析法
测斜仪
港口工程
监测工程
监测数据
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监测工程中深层水平位移监测对于工程进行有着重要的意义，深层水平位移监测可以通过求分段水平位移，累计得出总的位移量及沿管轴线整个孔位的变化情况。对监测测斜管埋设处的土体位移、土体失稳情况具有特殊的作用，在为工程提供重要参数的同时，保障施工顺利展开[1]。

模糊层次分析法是在使用层次分析法来确定指标体系中指标的权重的基础上，用模糊综合评价方法对模糊指标进行评估的方法[2-7]。通过对工程安全性评估模型进行进一步的计算分析，可以更好地反映结构各部分的层次性对结构安全的影响，最大程度上减少人为主观因素对检测评估结果的影响。

因此我们结合江苏某LNG接收站项目，对项目进行过程中的深层水平位移进行监测管理。运用模糊层次分析法，对监测数据进行分析，从而进一步对工程健康进行技术评价。

一、工程概况

江苏某LNG接收站项目位于连云港港赣榆港区内，由码头工程、接收站工程、输气管道工程三部分组成。

其中接收站建设规模为每年300万吨LNG（约合42亿m3天然气），采用22万m3储罐3座及配套设施，外输管道拟与国家管网青宁管道工程相连，长度约25km，管径1,016mm，设计输气规模60亿m3/年，是重要的工程建设项目。在项目实施过程中，由于水工建筑物在建设及运营过程中通常会发生一定程度的位移和沉降，为及时了解整体稳定性情况，需对接收站进行水平位移进行实时监测，以确保施工过程中的安全。

图1 项目航拍图

二、监测方案

1．深层水平位移监测原理及方法

堆载预压区在堆载前埋设测4处斜监测孔，掌握堆载时周边下部软土的不同深度中的变形情况。定点定位安置测斜管，注意导向槽方向，校正导向槽方向后，回填测斜管外壁同钻孔之间的缝隙，待钻孔收缩稳定后利用CX-901F型测斜仪等设备进行观测。测斜仪位移计算原理及监测设备如图2所示。

利用测斜仪反映出测管与重力线之间的倾角，测出测斜仪所在位置测管在外力作用下的倾斜度，换算成该位置测斜仪上下导轮间（或分段长度）的位置偏差。

通过量测点的分段长度，自下而上累加可知各点处的水平位置。

与初次位置测值相减即可求出各点本次量测的水平位移量。

图2 测斜仪位移计算原理及深层水平位移（测斜）监测设备-测斜仪图

三、数据分析

1．现场监测数据情况分析

地基处理强夯区1-3区共布置4个测斜孔，其中测点1、2在1区，测点3、4分别在2、3区；具体点位如图3、表1所示。

图3 监测检测点位示意图

表1 深层水平位移监测点位坐标

图4 强夯区测点深层水平累计位移～时间曲线

总体而言，结构上部位移值相比下部位移大，在端部收敛。其中，测点1、测点2、测点4最大累计位移量所在高程为8m，最大累计位移量分别为55.34、70.38以及116.03mm；测点3结构上部位移值较大，上中部曲线突出，收敛于端部，最大累计位移量所在高程为7m，最大累计位移量分别为41.71mm；详细数据见表3-2，各区深层水平累计位移～时间曲线见图3-2。

施工过程中，测点4在2024年05月22日于+8m处出现最大累计位移量，为116.03mm；根据施工现场状况分析，此情况是受现场强夯作业施工影响。

2．层次分析法

该接收站水平位移技术状态分类评价体系按照不同点位包括：测点1(U1）、测点2(U2）、测点3(U3）、测点4(U4）。

其子因素集分别为：U1={测点1a U11；测点1b U12；测点1c U13}；U2={测点2a U21；测点2b U22；测点2c U23}；U3={测点3a U31；测点3b U32；测点3c U33}；U4={测点4a U41；测点4b U42；测点4c U43}参考相关规范中技术状态评定分类，分为一级——好、二级——一般、三级——较差、四级——差，同时结合近年来相关研究成果。

表2 强夯区1-3区深层水平位移监测数据统计表

给出接收站水平位移监测技术的技术状态等级分类和技术状态，见表3。

表3 水平位移监测技术状态

文中采用1-9标度法进行两两因素比较，判断出优劣次序，进而构造模糊判断矩阵，以U表示目标，所支配的下一层元素为u1,u2，…，un,aij表示元素ui与uj对于目标的重要性的比例标度，采用“1-9尺度”对其进行了赋值。表4列出了1-9标度的含义。

表4 标度含义

通过收集行业内5位专家给出的各因素重要性权重，按层次分析法构造因素重要性判断矩阵。

(1）第一层次评价指标的权值计算

技术状态评价体系包括测点1(U1）、测点2(U2）、测点3(U3）、测点4(U4），根据专家意见，各因素重要性比较的专家评判结果见表4。

表5 第一层次评价指标的判断矩阵

最大特征值λmax=-1.089，计算一致性指标CI=-1.696，计算一致性比例CR=-1.906﹤0.1。由此可见，满足一致性检验。

(2）第二层次评价指标的权值计算

(1)Un={测点na Un1；测点nb Un2；测点nc Un3}；