水利工程大壩施工監測技術研究與實踐

黃祖同 黃武敏

(中國水利水電第十六工程局有限公司海外事業部，福建福州 350003)

1 工程概況

某大型擋水發電大壩是一座碾壓混凝土重力壩，壩體最高為111 m，壩頂總長300 m，最大壩底寬度84．5 m，壩頂寬7 m，共分為7個施工壩段，計劃澆筑約60萬m3混凝土，澆筑工期為29個月。混凝土水平運輸采用20 t，8 t自卸汽車，碾壓混凝土垂直運輸主要使用200 m3/h負壓溜槽，常態混凝土垂直運輸以10 t/30 t高架門機吊運為主，基礎找平層等局部常態混凝土垂直運輸利用負壓溜槽。可見，本壩體工程為大體積混凝土結構工程，施工過程的溫度控制和成型結構物的裂縫控制直接關系到工程施工的質量和結構物的安全。為此，本課題組對壩體的施工安全進行了重點監測和控制，監測的主要內容是混凝土澆筑過程中的溫度控制和成型結構物的裂縫值。

2 壩體溫度控制

2．1 壩體溫度監測方案

對于本RCC高壩，選擇3個以上的監測縱斷面，包括平行于壩軸線、壩頂及基礎廊道的監測縱斷面;選擇3個以上的監測橫斷面，布置在最大壩高壩段或地質和結構復雜壩段，其中以選擇河床最深處的橫剖面為壩內變形的主要監測斷面。在監測斷面上，監測項目的選擇針對工程安全的制約因素和工程設計要求，恰當地確定監測項目及其測點數量，儀器布設齊全，以保證有效的工程性態監測。

2．2 溫度計埋設方案

溫度測點布置應根據碾壓混凝土結構的特點和施工方法而定。一般在有代表性壩段的中心斷面上，按矩形網格布置溫度計，網格間距按10 m～20 m，上密下疏，并在壩體表面、間歇期層面、孔洞周圍和溫度變化劇烈部位的測點適當加密。由于碾壓混凝土壩是采用干硬性材料，大型機械連續薄層攤鋪，振動碾碾壓密實等與常態混凝土筑壩方法不同，因此，不能按傳統方法埋設儀器。先測量放樣，確定溫度計的埋設位置，采取挖坑或鉆孔回填法:即將倉面上的碾壓混凝土挖坑或鉆孔后，然后挖不同深度的3個坑，將溫度計垂直放入坑內，高于所埋設的碾壓層面，進行儀器定位，然后用常態混凝土回填。人工采用小型振動碾按不同的碾壓遍數和碾壓方法搗實。混凝土完全覆蓋儀器后按設計要求觀測，按觀測規程記錄埋設過程的主要參數，并繪制埋設草圖。

3 壩體橫向裂縫監測

3．1 測縫計

在每個階段面上每隔50 m各布設1只壩縫測縫計和1只表面橫縫測縫計，實測壩體結構物的變形情況。

3．2 測縫計的埋設方案

埋設于混凝土壩橫縫上的測縫計在先澆塊上埋設附件。先澆塊立模后，在接縫一側的模板上放樣，確定測縫計的埋設點。將安裝蓋釘于埋設點模板上，同時將測縫計套筒及連接座旋上，螺紋上涂上黃油，套筒內塞滿棉紗，并用油漆在埋設點做記號標識。為了保證附件安裝更為牢靠，可再用φ12的鋼筋將套筒點焊在模板上，以免混凝土澆搗及拆模過程中將其損壞。當接縫的另一側混凝土澆至高出儀器埋設位置20 cm時，挖去搗實的混凝土，打開套筒蓋，取出填塞物，旋上測縫計，用墊片和三腳架將測縫計預拉至設計(滿量程的1/4)量程，再用棉紗和膠布封住套筒和測縫計之間空隙后，回填混凝土。

4 施工期數據觀測方案

施工期監測數據采集嚴格按照規范和技術要求執行，并做到“四無”，即無缺測、無漏測、無不符合精度、無違時;“四及時”，即及時觀測、及時記錄、及時計算、及時校核;“四固定”，即人員固定、儀器固定、測次固定、時間固定。必要時，還應根據實際情況或監理工程師的指示，適當調整觀測頻次，以保證監測資料的準確和連續性。1)溫度計:在埋設初期，24 h以內，每隔4 h測1次;之后每天觀測2次，直至混凝土達到最高水化熱溫升為止;以后按照技術要求觀測頻次執行，或根據工程需要確定。2)壩縫測縫計:埋設初期，24 h以內，每隔4 h測1次，直至混凝土達到最高水化熱溫升為止;以后每天觀測1次，持續一旬;以后每周觀測1次，持續2個月;再以后按DL/T 5178-2003混凝土壩安全監測技術規范中規定的測次觀測，或根據現場情況確定。3)表面橫縫測縫計，大壩灌漿區接縫灌漿前2周，進行表面橫縫開合度的首次觀測，至灌漿前測次不少于7次;橫縫灌漿時，應進行實時的觀測直到灌漿結束。如多條橫縫同時灌漿，則應按上述方法，進行同步觀測。除進行灌漿的橫縫外，左右相鄰的橫縫也應進行灌漿前、后相應的開合度觀測。

5 監測資料整理分析與信息反饋

5．1 觀測資料的整編分析

1)使用經監理批準的格式將各項儀器的有關參數、埋設后的初始讀數和全部儀器設備的檔案卡等整編成冊。

2)在施工期及時整理分析全部觀測資料，繪制測值變化過程線，并按周、月向有關單位報送觀測報告。

5．2 監測資料的分析方法

常見的監測資料的分析方法有比較法、作圖法、特征值統計法及綜合分析法。

1)比較法。通過巡視檢查，比較各種異常現象的變化和發展趨勢;通過各觀測成果物理量數值的變化規律或發展趨勢的比較，預計建筑物安全狀況的變化;通過觀測成果與設計的或試驗的成果比較，看其規律是否具有一致性和合理性。2)作圖法。通過繪制觀測物理量的過程線圖、特征過程線圖、相關圖和分布圖等，直觀地了解觀測物理量的變化規律，判斷有無異常。3)特征值法。對各觀測物理量歷年的最大和最小、變差、周期、年平均值以及年變化率等進行統計分析，分析各物理量之間在數據變化方面是否具有一致性和合理性。4)綜合分析法。隨時補充或修整有關監測設施的變動或檢驗、校測情況，以及各種考證表、圖等，確保資料的銜接和連續性。繪制監測物理量過程線圖或監測物理量與某些原因量的相關圖，檢查和判斷測值的變化趨勢。根據所繪制圖表和有關資料及時作出初步分析，分析各監測物理量的變化規律和趨勢，判斷有無異常值。

5．3 監測成果信息反饋

對監測資料進行了整編和分析后，及時將資料成果反饋給業主、監理和設計，所采取的反饋方式包括:監測日報、監測周報、監測簡報(例會報告)、監測月報、年度報告、專項報告和監測成果綜合分析報告。

1)每日以電子版形式，將當天的監測成果及施工情況及時報送業主和監理單位，每周以周報形式報送，每月以月報形式，每年則以年報形式報送。月報和年報至少包含:相應安全監測施工部位在當月或當年的土建工程施工情況(進度、形象、存在主要問題等);當月或當年已完成的儀器埋設情況(數量、種類、占合同數量的百分比、完好情況等);巡視檢查情況(反映現場施工環境的變化、儀器設備維護以及反映對實施安全監測施工有干擾的情況等);觀測成果報表(將各類項目的檢測成果以綜合月報表和年報表的形式反映);各測點監測物理量隨時間、空間變化的曲線圖和分布圖存在問題和建議。2)及時響應業主和監理的指示和要求。根據業主的需要，隨時提供相應的數據和分析成果，以為業主和設計決策、指導土建單位施工服務。3)在遇到緊急情況下，可采取口頭、電話等手段及時通報。

6 結語

經過29個月的監測和控制，本水利工程壩體結構物的混凝土質量一次性全部達標。本文就超大型壩體工程在施工過程的溫度和裂縫控制進行了初步探討和實踐，以期為大家進行同類工程施工提供參考，更多好的監測方法有待大家一起探討和實踐。

［1］ 張 雄，汪衛明，陳勝宏．小灣拱壩壩體裂縫加固措施研究［J］．巖石力學與工程學報，2011，4(30):657-665．

［2］ 李 釩．深圳市茜坑水庫壩體裂縫調查與分析［J］．中國農村水利水電，2006(7):115-117．

［3］ 王 穎，秦國友．袁樹普白水坑水庫堆石壩砼面板防裂技術研究與應用［J］．浙江水利水電專科學校學報，2003，15(3):45-46．

［4］ 楊 陽，許后磊．基于監測信息的壩體三維可視化及系統集成［J］．水電能源科學，2011，1(29):122-124．