大型渡槽監(jiān)測(cè)設(shè)備布置及安裝埋設(shè)方法

鞏強(qiáng)敏，沈曉青

（1.中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)國(guó)際工程有限公司，北京 100044；2.河北省水利水電第二勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，河北 石家莊 050021）

1 概況

本文研究的渡槽是南水北調(diào)中線工程總干渠上的一座大型河渠交叉建筑物，由渡槽、進(jìn)出口檢修閘、退水閘、排冰閘以及進(jìn)出口連接渠道組成。建筑物設(shè)計(jì)流量235 m3/s，加大流量265 m3/s，退水閘設(shè)計(jì)流量50 m3/s。其中進(jìn)口漸變段、進(jìn)口檢修閘室、進(jìn)口連接段、渡槽、出口連接段、出口檢修閘室、出口漸變段以及退水閘室為Ⅰ級(jí)建筑物，退水渠、護(hù)岸工程等為Ⅲ級(jí)建筑物。

2 監(jiān)測(cè)設(shè)備及其布置

為有效監(jiān)測(cè)渡槽及退水閘工程在施工期和運(yùn)行期的基本狀況及受力效應(yīng)的變化規(guī)律，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象并分析處理，確保工程安全，有必要對(duì)建筑物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

本渡槽需監(jiān)測(cè)的建筑物有渡槽、進(jìn)出口連接段、漸變段、進(jìn)出口檢修閘、退水閘。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括建筑物的垂直位移、不均勻沉降、混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、鋼筋應(yīng)力、建筑物所承受土壓力以及基底與建筑物周圍滲透壓力等。相關(guān)監(jiān)測(cè)設(shè)備分別為沉降標(biāo)點(diǎn)、工作基點(diǎn)、應(yīng)變計(jì)、鋼筋計(jì)、錨索測(cè)力計(jì)、土壓力計(jì)、滲壓計(jì)、無應(yīng)力計(jì)等。

2.1 渡槽監(jiān)測(cè)設(shè)施布置

樁基：主要進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)和沉降監(jiān)測(cè)。應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)：選擇1號(hào)槽墩（監(jiān)測(cè)邊墩）和2號(hào)槽墩（監(jiān)測(cè)中墩）作為典型進(jìn)行應(yīng)變觀測(cè)，分別在槽墩上下游2根樁基布設(shè)應(yīng)變計(jì)，每根樁基對(duì)稱布置2個(gè)應(yīng)變計(jì)。沉降監(jiān)測(cè)：鑒于樁基在整個(gè)工程中的重要性，在每個(gè)墩上均布設(shè)有測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，采用精密水準(zhǔn)測(cè)量觀測(cè)。1號(hào)、5號(hào)槽墩沉降標(biāo)點(diǎn)位于墩頂抗震擋塊頂部中點(diǎn)；2—4號(hào)槽墩沉降標(biāo)點(diǎn)位于地面線以上1.2 m處，采用墻上水準(zhǔn)標(biāo)志測(cè)頭6個(gè)。

槽身結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測(cè)的任務(wù)是全面掌握槽身的運(yùn)行狀況，并達(dá)到指導(dǎo)施工、驗(yàn)證設(shè)計(jì)的目的。在監(jiān)測(cè)儀器布置上選擇第2跨槽身作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)段，主要進(jìn)行混凝土應(yīng)力應(yīng)變、預(yù)應(yīng)力變化監(jiān)測(cè)，其余槽跨僅進(jìn)行縱梁跨中應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

應(yīng)力應(yīng)變采用應(yīng)變計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，每段布設(shè)3個(gè)觀測(cè)斷面，分別位于1/2跨、1/4跨和1/8跨，且考慮結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性只監(jiān)測(cè)半跨的受力狀況，對(duì)于橫梁及豎向狹小空間應(yīng)力監(jiān)測(cè)，利用鋼筋計(jì)代替應(yīng)變計(jì)，達(dá)到監(jiān)測(cè)斷面準(zhǔn)確的效果。典型槽跨布置單向應(yīng)變計(jì)21個(gè)，鋼筋計(jì)26支，無應(yīng)力計(jì)2支，其余槽跨沿縱梁跨中設(shè)應(yīng)變計(jì)4個(gè)。預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)包括縱向、橫向和豎向預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)，以縱向預(yù)應(yīng)力監(jiān)測(cè)為主，預(yù)應(yīng)力錨索測(cè)力計(jì)僅在典型槽布置12支。

2.2 進(jìn)出口漸變段監(jiān)測(cè)設(shè)施布置

進(jìn)出口漸變段主要進(jìn)行不均勻沉降、墻后土壓力和滲流監(jiān)測(cè)。在每個(gè)擋墻分段處下游1 m頂部?jī)啥烁髟O(shè)1個(gè)沉降標(biāo)點(diǎn)，共40個(gè)；進(jìn)出口漸變段靠近閘室的兩段翼墻后單側(cè)各布置2個(gè)土壓力計(jì)，共8個(gè)土壓力計(jì)；進(jìn)出口漸變段各設(shè)1個(gè)滲壓監(jiān)測(cè)橫斷面，監(jiān)測(cè)揚(yáng)壓力變化，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面布置3個(gè)滲壓計(jì)，共布置滲壓計(jì)6個(gè)。

2.3 進(jìn)出口檢修閘監(jiān)測(cè)設(shè)施布置

檢修閘主要進(jìn)行結(jié)構(gòu)兩側(cè)的不均勻沉降和閘墩、底板應(yīng)力監(jiān)測(cè)以及閘下滲透壓力監(jiān)測(cè)。

沉降監(jiān)測(cè)：進(jìn)出口閘室各布設(shè)2個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面在邊墩上各設(shè)1個(gè)沉降標(biāo)點(diǎn)，進(jìn)出口閘室各布設(shè)4個(gè)沉降標(biāo)點(diǎn)。

滲透壓力監(jiān)測(cè)：進(jìn)出口閘室各布置2個(gè)滲壓觀測(cè)橫斷面，觀測(cè)揚(yáng)壓力變化，各布置滲壓計(jì)6個(gè)。

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)：采用土壓力計(jì)及鋼筋計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)口檢修閘閘室設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，設(shè)在閘室下游側(cè)，閘墩外側(cè)布設(shè)土壓力計(jì)4個(gè)，底板布設(shè)鋼筋計(jì)8個(gè)；出口檢修閘閘室設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，設(shè)在閘室下游側(cè)，僅布設(shè)鋼筋計(jì)8個(gè)。

2.4 進(jìn)出口連接段監(jiān)測(cè)設(shè)施布置

沉降監(jiān)測(cè)：進(jìn)出口連接段各布設(shè)2個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面在中墩上各設(shè)1個(gè)沉降標(biāo)點(diǎn)，進(jìn)出口連接段各設(shè)2個(gè)沉降標(biāo)點(diǎn)。

滲透壓力監(jiān)測(cè)：進(jìn)出口連接段各設(shè)1個(gè)滲壓觀測(cè)橫斷面，觀測(cè)揚(yáng)壓力變化，共布置滲壓計(jì)6個(gè)。

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)：采用鋼筋計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，進(jìn)口連接段布設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，布置在連接段中間，鋼筋計(jì)8支。

2.5 退水閘、排冰閘監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

退水閘、排兵閘主要進(jìn)行不均勻沉降和底板應(yīng)力監(jiān)測(cè)及閘下滲透壓力監(jiān)測(cè)。

沉降觀測(cè)：進(jìn)口擋墻墻頂分縫處設(shè)沉降標(biāo)點(diǎn)，共4個(gè)；退水閘和排冰閘閘室在邊墩上設(shè)沉降標(biāo)點(diǎn)，共布設(shè)8個(gè)。退水閘各段陡槽分縫處設(shè)沉降標(biāo)點(diǎn)，共設(shè)置12個(gè)，排冰閘僅設(shè)置在第一段陡槽，布設(shè)2個(gè)。共計(jì)26個(gè)。

滲透壓力監(jiān)測(cè)：閘室上下游各設(shè)1個(gè)滲壓監(jiān)測(cè)橫斷面，監(jiān)測(cè)揚(yáng)壓力變化，共布置滲壓計(jì)4個(gè)。

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)：采用鋼筋計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，退水閘閘室布設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，設(shè)在閘室上游側(cè)，共布設(shè)鋼筋計(jì)7支。

3 各監(jiān)測(cè)設(shè)備埋設(shè)安裝技術(shù)要求

所有觀測(cè)儀器在埋設(shè)之前，均按《混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》或廠家提供的方法重新率定或檢驗(yàn)。

3.1 應(yīng)力應(yīng)變計(jì)監(jiān)測(cè)儀器的埋設(shè)安裝

埋設(shè)應(yīng)力應(yīng)變計(jì)監(jiān)測(cè)儀器周圍混凝土回填時(shí)，要小心填筑，剔除大于8 cm的骨料，由人工分層振搗密實(shí)。埋設(shè)后，儀器頂部已終凝的混凝土厚大于0.6 m以上時(shí)，守護(hù)人員方可離開。

應(yīng)變計(jì)埋設(shè)應(yīng)嚴(yán)格控制方向，位置誤差應(yīng)不超過2 cm，其角度誤差不得超過±1°；應(yīng)變計(jì)采用綁扎在架立鋼筋上的預(yù)埋法。在鋼筋捆扎點(diǎn)處，先纏一道減震的橡膠帶或微孔塑料。綁扎在鋼筋（或錨索）上時(shí)需要加墊塊，綁扎安裝時(shí)應(yīng)確保應(yīng)變計(jì)的方向。

鋼筋計(jì)應(yīng)與鋼筋保持在同一軸線上，要求焊接強(qiáng)度不低于受力鋼筋的強(qiáng)度；焊接時(shí)及焊接后，應(yīng)在儀器部位澆水冷卻，使儀器溫度不超過60℃，但不得在焊接處澆水，以免影響焊接強(qiáng)度。

無應(yīng)力計(jì)埋設(shè)前，先將無應(yīng)力計(jì)筒內(nèi)放置的應(yīng)變計(jì)用細(xì)鉛絲固定在無應(yīng)力計(jì)筒內(nèi)中心位置上，將無應(yīng)力計(jì)筒用混凝土人工填滿，回填過程中應(yīng)保持應(yīng)變計(jì)的位置，用人工振搗使混凝土密實(shí)，然后將無應(yīng)力計(jì)筒固定在埋設(shè)位置。

3.2 滲壓計(jì)的埋設(shè)安裝

滲壓計(jì)必須經(jīng)室內(nèi)監(jiān)測(cè)合格，取下儀器端部的透水石，在鋼模片上涂黃油或凡士林以防生銹；埋設(shè)前用土工布和過濾料包裹滲壓計(jì)，在水中浸泡2 h以上，使其達(dá)到飽和狀態(tài)，再在測(cè)頭上包上裝有干凈的飽和細(xì)沙袋，使儀器進(jìn)水口通暢，防止水泥漿進(jìn)入滲壓計(jì)內(nèi)部。

3.3 土壓力計(jì)的埋設(shè)安裝

土壓力計(jì)按坑式埋設(shè)方法進(jìn)行。埋設(shè)時(shí)基礎(chǔ)表面必須平整、密實(shí)，儀器周圍及以上1.2 m填料由人工壓實(shí)。

3.4 錨索測(cè)力計(jì)的安裝

安裝時(shí)應(yīng)將測(cè)力計(jì)下墊板與外錨頭孔口墊板對(duì)正，然后安裝測(cè)力計(jì)、測(cè)力計(jì)墊板、錨具及千斤頂。檢查無誤后進(jìn)行錨索張拉。

3.5 沉降標(biāo)點(diǎn)的埋設(shè)安裝

沉降標(biāo)點(diǎn)深埋于原狀土內(nèi)，以保證長(zhǎng)期穩(wěn)定和安全，底盤應(yīng)埋設(shè)于最大凍土深度以下0.5 m。使用監(jiān)測(cè)儀器和設(shè)備對(duì)建筑物及地基進(jìn)行長(zhǎng)期系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，并及時(shí)掌握建筑物的工作性質(zhì)，以保障建筑物安全。監(jiān)測(cè)儀器的埋設(shè)施工工作決定著整個(gè)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的質(zhì)量，儀器埋設(shè)一旦失敗將無法補(bǔ)救。為此，儀器埋設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的各種情況，做好各施工工序的交底、協(xié)調(diào)、配合工作，埋設(shè)施工必須按照預(yù)先制定好的施工措施及有關(guān)規(guī)程進(jìn)行操作。