[摘 要] 结合采动区某水闸的工程概况，为确保该水闸在煤矿开采过程中的安全运行和煤矿的安全生产，对加固后的水闸进行了工作面开采过程中的变形与沉降监测方案设计，包括监测的目的意义、监测内容和方法及其施测方案等，以期为类似工程提供指导。
[关键词] 采动区水闸，变形监测，沉降监测，水准仪，BDI
我国矿产资源极其丰富，但随着煤炭资源的开采范围越来越大，造成大量的建筑物或构筑物处于采动区，煤炭的开采引起建构筑物的沉降和变形，影响其正常工作[2]。某水闸即处于采动区，在工作面到达前已经对其进行了加固处理，按照开采计划工作面即将到达该水闸附近，工作面对闸体已经产生了影响，为了保障该水闸的安全运营，特提出该水闸的变形及沉降监测方案。
1工程概况
某煤矿矿井设计年生产能力400万吨，设计服务年限100.5年。矿井于1997年正式投产。受该煤矿井下开采影响，矿区内交通和水利设施均将受不同程度的影响。其中，某水闸位于河流与公路交汇处，既能担负河流的防洪、灌溉功能又能兼顾公路的交通要求。
该水闸建于1958年，规模为5孔。闸身纵向长度14.0m，净孔宽20.5m（五孔，边两孔净宽3.5m，中三孔净宽4.5m），闸底高程19.30m，闸墩为钢筋混凝土结构，长14.0m，宽1.0m，底板采用钢筋混凝土结构，厚度0.7m。闸顶公路桥面高程27.75m，桥面宽3.20m，采用简支梁板结构。闸门采用上、下双层闸门，为钢筋混凝土板梁结构，上闸门高3.7m，下闸门高3.5m。该闸自建成运行已有50多年，经多次维修加固，由于该煤矿地下开采加重了工程病患，所以在2010年又对其采取了加固措施。
图1-1水闸现状
2监测的目的和意义
闸下及附近工作面开采会对闸体结构产生不利采动影响，开采过程中必须保证该闸安全使用，监测与控制主要目的有：
（1）分析闸体病害原因及其变化规律
该闸担负着水利调控、公路通行的重要任务，而且受开采沉陷、地表滞水的双重影响，具有交通流量大、运行条件恶劣等特点，因此潜在的闸体结构病害风险也较高。通过结构安全监测，可以分析已有的闸体病害以及潜在的病害诱因，降低闸体运行风险。
（2）确定闸体结构的承载能力及营运条件
通过监测可以掌握沉陷附加荷载作用下结构的实际受力状态，验证结构计算图。
（3）对闸的运行状态进行实时监测，保证闸体结构使用安全
通过在闸上布置传感器，对闸体结构的变形、受力等数据进行汇总、分析，一旦某个测点数据达到了安全阈值，可以给矿方提供预警，及时采取措施，确保该闸安全度过采煤工作面采动影响。
（4）对闸上通过车辆进行数量、速度限制，减少对闸体的不利影响。
综上所述，通过测量可以对济河闸安全状况进行全面、综合测试，对闸体的运行状态进行实时监测，对闸上通过车辆进行一定限制，对于确保该桥继续安全运行、确保煤矿安全生产具有重要意义。
3监测项目及方法
3.1闸体沉降监测
在加固后的闸体上部公路桥和周围地面选取一定数量的观测点，监测闸体结构在采煤过程和采煤后一定时间内的沉降变化。用水准仪对闸体进行测量，确定闸体的沉降值。
3.2闸体变形监测
（1）在加固的箱体和槽钢框架上面设置一定数量的应力应变传感器，监测下沉过程中间的应变变化；
（2）对水闸的启闭机系统进行监测；
（3）闸体的监测能够为后续工程的进行提供极为有用的参考数据，所以对其进行监测是极其必要的。闸体要设置足够数量的传感器，对他的应变进行监测。
4监测实施方案
4.1施测原则
（1） 严格执行测量规范；遵守先整体后局部的工作程序，先确定平面控制网，后以控制网为依据，进行各局部轴线的定位放线。
（2） 必须严格审核测量原始数据的准确性，坚持测量放线与计算工作同步校核的工作方法。
（3）定位工作执行自检、互检合格后再报检的工作制度。
（4）测量方法要简捷，仪器使用要熟练，在满足工程需要的前提下，力争做到省工省时省费用。
（5）明确为工程服务，质量第一的宗旨。发扬团结协作、实事求是、认真负责的工作作风。
4.2准备工作
（1）技术准备
对进场的测量仪器设备进行计量检定,确保器具在受控状态下使用。首先测量人员对工程总体布局，工程特点，周围环境，建筑物的位置及坐标，其次了解现场测量坐标与建筑物的关系，水准点的位置和高程以及绝对标高。
（2）测量仪器
沉降测量仪器选用DS3水准仪，水准测量是利用水准仪提供一条水平视线，借助水准尺测定地面两点间的高差，从而由已知点的高程及测得的高差求得待测点的高程。测量中所用的水准仪等器具，都是根据有关规定，送具有仪器校验资质的检测厂家进行校验，检验合格后才投入使用的。
变形测量仪器选用由美国桥梁检测公司生产的BDI无线工程结构检测系统。该测试系统采用安装方便的应变传感器代替了应变片安装固定，试验数据被绘成应变水平及时对应负载位置图,通过现场数据我们很容易定出中性轴位置及复合作用力大小。通过数据的采集,采用自动化优化调整的单元刚度及其它模型参数,建立模型,直到最终的优化模型能够完全代表结构物质的真实运行情况。
4.3测点布置
为加强闸基沉降变化观测，新增永久沉降标点16个，其中上、下游翼墙各设1个永久沉降标点，闸室段永久沉降标点12个。测点布置如图4-1所示
图4-1测点布置图
应变监测拟布置在闸室底板上，每个闸室沿南北、东西方向各布置2支应变传感器。
4.4测量控制
将测量偏差控制在规范允许的范围内（层间测量误差控制±3mm 内，总高测量偏差小于15mm），及时准确地为工程提供可靠的高程基准点，紧密配合施工，指导施工。水准仪按其精度可分为DS05、DSl、DS3和DSl0等四个等级。建筑工程测量广泛使用DS3级水准仪。
4.5成果的处理及测试周期
每一测站观测成果应于观测时直接记录于三、四等水准测量手薄中，不得记于其他纸张上最后进行转抄，每一测站观测完毕，立即进行计算和校核，各项校核数据都在规范允许范围内，方可将仪器转入下一站。利用BDI系统软件以现场采集到的应变数据作为标定分析模型的基础进行结构分析、数据对比、闸体检定。
观测期定为开采沉陷影响活跃期，根据矿区的采煤沉陷经验，定为工作面距离水闸50m和通过50m为观测期。观测期内暂定每天观测一次，可视沉陷剧烈程度作一定调整。待工作面开采沉陷影响完成后，再进行一次观测，以确定最终沉降量和变形值。
5结语
本为介绍了某采动区水闸的工程概况。然后设计了工作面通过前后的监测方案，包括安全监测的目的意义、监测内容和方法及其实施方案。本文所设计的监测方案，不仅可以确保该水闸在采动过程中的安全运营，而且可以为类似工程提供参考。
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