南水北調中線一期工程白河倒虹吸安全監測施工管理

□李炎森 □謝 娟

（1河南省河川工程監理有限公司 2開封市水利工程總隊）

1 基本情況

1.1 工程位置及建筑物概況

南水北調中線一期工程總干渠陶岔渠首至沙河南（委托建管項目）白河倒虹吸工程（以下簡稱“白河倒虹吸工程”），是南水北調中線一期工程總干渠穿越白河干流的交叉建筑物。樁號范圍為115+190～116+527順渠水流向總長1337m。工程主要建筑物由進口至出口依次為：進口漸變段、退水閘及過渡段、進口檢修閘、倒虹吸管身（77節）、出口節制閘（檢修閘）、出口漸變段。進口漸變段長48m，漸變段長50m，其間布置有退水閘，退水閘軸線與倒虹吸軸線交角為44.60°,退水閘閘室長15m，閘孔寬5m。進口檢修閘長16m，分二個閘室，每個閘室分二孔，單孔寬6.70m。倒虹吸管身樁號水平投影長1140m。倒虹吸管身采用地下埋管，兩孔一聯，兩聯之間以軟墊層隔開，間距2cm。出口節制閘長26m。每閘孔寬6.70m，兩孔一聯。出口漸變段樁號長60m。

1.2 主要工程內容

按照招標文件技術條款規定及施工圖紙要求，本設計單元工程的工作內容包括：監測儀器設備的采購、檢驗和率定;監測儀器設備的安裝和埋設及與此相關的土建工程;合同期監測;監測資料整編、分析與安全評價;完工移交。

1.3 主要觀測項目

1.3.1 倒虹吸管

垂直位移觀測,結構應力觀測,混凝土溫度及裂縫觀測,管外水壓力觀測，土壓力觀測。

1.3.2 進出口閘及漸變段

垂直位移監測,閘墻傾斜監測,進口閘室結構應力監測,混凝土溫度及裂縫,閘室地基壓應力監測,墻后土壓力監測、進口閘滲透壓力監測、進出口水位監測。

1.3.3 退水閘

閘室垂直位移監測,閘墻和擋土墻的傾斜監測。

1.4.儀器選型及主要技術指標

1.4.1 儀器選型原則

所采購的儀器設備嚴格按招標文件技術要求執行；儀器設備各項技術指標均需滿足有關國家規范要求及招標文件相關規定要求。

1.4.2 招標文件要求的監測儀器主要技術指標

白河倒虹吸安全監測儀器設施安裝主要為鋼筋計、應變計、無應力計、滲壓計、土壓力計、沉降計、垂直位移測點、工作基點的安裝埋設。合同文件要求的幾種主要儀器技術指標包括：

1.4.2.1 滲壓計

量程 0.35MPa，分辨率 0.03%F·S，精度±0.50%F·S，溫度范圍-20℃～60℃，采用進口器件國內組裝振弦式儀器。

1.4.2.2 土壓力計

量程 0.70MPa，分辨率 0.05%F·S，精度±0.10%F·S，溫度測量范圍-20℃～80℃，采用進口器件國內組裝振弦式儀器。

1.4.2.3 鋼筋計

量程 300MPa，分辨率 0.05%F·S，精度±0.25%F·S。溫度測量范圍-20℃～80℃，要求與安裝位置的鋼筋同徑，采用進口器件國內組裝振弦式儀器。

1.4.2.4 應變計

量程 3000με，分辨率：0.50～1με，精度±0.10%F·S，溫度范圍-20℃～80℃，采用進口器件國內組裝振弦式儀器。

1.4.2.5 沉降計

量程 50mm、100mm，分辨率 0.02%F·S，精度±0.10%F·S，溫度范圍-20℃～60℃，采用進口器件國內組裝振弦式儀器。

2 監測儀器的安裝和埋設

安全監測儀器設備的埋設安裝必須嚴格按照設計圖紙、通知和相關的技術規程規范執行，并接受現場監理人的指導與監督。

以滲壓計的安裝埋設為例：白河倒虹吸基礎、邊墻外側及頂板上部滲壓計（詳見圖1）。

圖1 滲壓計安裝埋沒示意圖

步驟一：埋設前將滲壓計前端的透水石取下，然后把滲壓計完全浸泡在水中，在水下將透水石緩慢重新裝回滲壓計上，并在安裝前一直浸泡在水中。

步驟二：按設計圖紙要求確定儀器安裝位置，開挖正四棱臺形狀的坑槽（深15cm，上部邊長30cm，下部長25cm）。

步驟三：量測儀器零水位讀數，并記錄數據。

步驟四：在坑槽底部鋪一層中粗砂后，把砂袋包裹好的滲壓計放在上面，砂袋裹體由中粗砂組成，并以水飽和，然后用中粗砂回填坑槽至頂部。

步驟五：在坑槽頂部鋪一塊油毛氈，用水泥砂漿封堵坑槽。

步驟六：量測安裝完成后的儀器讀數，并記錄數據。

步驟七：對埋設儀器引出電纜并進行標識與保護。

3 質量管理措施

根據工程特點，為確保工程質量，采用以下質量保證措施：

一是組織長期從事安全監測工作的專家和專業施工技術人員從事本項目，以保證本項目工作的順利進行；二是成立專門的質量檢查機構，配備專職質量檢查人員，建立質量檢查制度；三是對監測儀器設備的采購、率定、安裝、觀測實施全過程控制；四是禁止使用任何不合格的材料和設備；五是嚴格按照招標文件、技術規范及監理人的要求開展本工程工作；六是建立專用的數據管理、計算、誤差處理、曲線繪制等處理模塊，及時準確地提供觀測成果；七是遇特殊情況，提交專門報告。

4 觀測資料的整理與分析

4.1 觀測資料整理

現場觀測人員用現場記錄表或記錄本記錄觀測原始數據。每次監測數據采集后，應隨即檢查、檢驗原始記錄的可靠性、正確性和完整性,如有漏測、誤讀（記）或異常，應及時補（復）測、確認或更正。

經過檢查、檢驗后的原始數據及時錄入計算機內的觀測記錄表，并及時做好觀測記錄表的分類整理工作，妥善保管。觀測數據在EXCEL表格經計算和轉換為相應的位移、應力、應變、滲壓等物理量后，以固定格式錄入資料數據庫中，生成測值過程線、特征值等相關圖表，以做資料分析之用。

4.2 施工期觀測資料及分析

4.2.1 觀測基準值的選取

對于本工程來說，施工期監測資料基準值的選取分為以下幾個方面進行：對于位移類監測儀器來說，以儀器安裝完成后連續3次測讀，測值穩定后的測值作為基準值；對于滲壓類儀器來說，以安裝前的測值作為基準值；對于應力、應變儀器（鋼筋計、應變計、無應力計）等以安裝完成混凝土凝固后，連續3次測讀，測值穩定后的測值作為基準值。

4.2.2 各項目觀測成果

現場觀測記錄經過初步整理后，確定儀器基準值。按照廠家提供的計算公式對錄入到計算機數據庫中的數值進行計算，并根據工程實際情況剔除明顯不合理的粗差，自動生成測值過程線和特征值統計表對監測數據進行初步分析。

以滲壓計觀測成果分析為例：白河倒虹吸典型滲壓計測值過程,詳見圖2。

圖2 17#管身建基面滲壓計P01BH觀測過程曲線圖

從白河渠道倒虹吸典型滲壓計測值過程線可以看出：在倒虹吸土建施工初期，由于施工單位持續進行抽排水，地下水位人為處于一個平穩的狀態，不受外界環境的影響，滲壓計測值此階段處于穩定狀態。在主體工程基本完工，特別是建筑物回填工作結束后，土建單位抽排水停止，地下水位有個回升過程，此階段滲壓計測值也是逐漸增大而后趨于穩定。地下水位回升至自然狀態后，隨季節及大氣降水的變化而波動，滲壓計測值也隨之上下浮動，這符合自然規律。

5 經驗與建議

安全監測儀器的安裝埋設工作穿插于主體土建工程施工之中，是主體工程施工的重要環節，儀器埋設的質量與土建施工聯系緊密。由于監測儀器比較敏感，儀器電纜脆弱且集中，容易遭受交叉施工破壞，為保證已安裝監測儀器和電纜的安全，建議如下：

第一，安全監測施工單位及時做好儀器及電纜的保護工作，加強巡視檢查，發現電纜碰損問題及時修復。

第二，相關土建標施工至儀器或電纜附近時要做好保護工作，避免造成電纜碰損，如有破壞及時通知安全監測單位進行修復。

第三，建管單位與監理單位要做好參建各方的協調與信息交流工作，各方共同努力，確保監測儀器埋設質量，使監測工程切實起到“工程安全耳目”的作用。