毛里求斯巴加泰勒大壩多點位移計在壩基沉降監測中的應用

李　偉，　張　帆

(中國水利水電第五工程局有限公司 科研設計咨詢公司，四川 成都　610225)

毛里求斯巴加泰勒大壩多點位移計在壩基沉降監測中的應用

李偉，張帆

(中國水利水電第五工程局有限公司 科研設計咨詢公司，四川 成都610225)

摘要：根據毛里求斯巴加泰勒大壩多點位移計的布置和運行情況，介紹了多點位移計在用于監測大壩壩基沉降時的安裝和數據分析方法。其特殊的應用方式，對應用多點位移計監測壩基沉降具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：毛里求斯；壩基沉降；多點位移計；安裝埋設；數據分析；巴加泰勒大壩

1工程概述

巴加泰勒大壩位于毛里求斯中北部莫卡地區的Terre Rouge河上，為水庫及其供水配套設施，以滿足毛里求斯首都路易港和下游冰威廉兩個地區的用水需求，以及可能延伸的農業灌溉用水。Terre Rouge河年平均流量為2 530萬m3。巴加泰勒水庫集水面積為25.85 km2。

巴加泰勒大壩工程主要包括土石壩段、堆石壩段、混凝土溢洪道、取水塔四部分。土石壩段：長度為2 250 m，壩頂高程為400 m，最大壩高28 m，壩頂寬度為7 m； 堆石壩段：長度為315 m，壩頂高程為400 m，最大壩高45 m，壩頂寬度為7 m；溢洪道：為無閘門曲線型重力式混凝土溢洪道，下游為臺階式溢流面，長度為80 m，高度為48 m，上部設有交通橋；取水塔：布置在混凝土溢洪道內，三個取水口分層取水。

2巴加泰勒大壩多點位移計的布置情況

巴加泰勒大壩共布置多點位移計4處，分別布置在樁號0+800.71、0+976.04、1+291.04、1+492.03的下游基礎處，基礎表層為玄武巖全強風化后形成的殘積土，10 m以下為玄武巖層。為鉆孔埋設，孔深為11 m，各測點距孔口的距離分別為3，10 m，2014年10月10日取得基準值。0+976.04、1+291.04為土石壩段和堆石壩段的分界處。

3多點位移計的工作原理

多點位移計是一種高精度、用于測量巖石或混凝土鉆孔縱向位移的儀器設備。

通過放置在保護套管內的延長桿將錨頭和測頭進行連接，該保護管應保證延長桿可以自由的移動，當被測結構物發生變形時，將會通過多點位移計的錨頭帶動測桿，測桿拉動測頭內參考桿產生位移變形，變形傳遞給振弦轉變成振弦應力的變化，從而改變振弦的振動頻率，電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率，頻率信號經電纜傳輸至讀數裝置，即可測出被測結構物的變形量。

4巴加泰勒大壩多點位移計采用的埋設方法

巴加泰勒大壩采用的是由法國Telemac公司生產的BOR-EX振弦式多點位移計，可以測得鉆孔內多個深度產生的變形量。

4.1安裝多點位移計的鉆孔

為了不影響原基礎地層內的巖層狀態，確保觀測數據的準確，結合巴加泰勒大壩特殊的基礎地質特征，采用XY-2B型地質鉆機邊套管、邊清水鉆進的方法，使用金剛鉆頭清水鉆進，鉆進過程中嚴格控制孔斜率，防止孔斜過大而影響多點位移計的埋設。鉆進結束后沖洗孔，在孔徑、孔深、斜率檢驗合格后方可進行多點位移計的安裝。本項目多點位移計孔深11 m，0～1 m時孔徑為120 mm,其余深度孔徑為76 mm。

4.2多點位移計的埋設

考慮到本工程多點位移計是用于監測壩基沉降的，故其錨固裝置的埋設并不是以往常用的整孔灌漿回填法，而是采用分層灌漿回填的方法。

將錨頭通過延長桿組裝成符合設計要求的長度并用保護管保護。將組裝好的錨固裝置放置在鉆孔內，因其是垂直向下進行安裝，為防止延長桿受力產生彎曲造成后期觀測數據的不準確，必須確保延長桿是垂直放置在鉆孔內的，故錨固裝置的頂部需用夾具固定。按照1∶1的比例配制水泥漿，將配制好的水泥漿通過灌漿管灌入孔底，灌漿管隨著灌漿的進行緩慢向上提升，在灌漿的同時需頻繁檢查灌漿深度，當漿液深度到達最深處錨頭上方20 cm時停止灌漿，拔出灌漿管。向鉆孔內緩慢放入膨潤土球，并同時向鉆孔內注入清水，當膨潤土球深度到達第二點錨頭下方20 cm時停止，放入灌漿管繼續灌漿至第二點錨頭上方20 cm時停止，繼續放入膨潤土球一直到錨固套管底部停止，其余鉆孔使用水泥漿封孔，待一周后水泥漿達到一定強度時將測頭與錨固裝置進行連接并記錄初始值。多點位移計埋設情況見圖1。

圖1　巴加泰勒大壩多點位移計埋設示意圖

5巴加泰勒大壩多點位移計數據分析

測頭安裝完成后讀取傳感器的初始讀數，以后測得的所有讀數都是通過此初始讀數進行計算。但是，為了沉降監測的準確性，當最深處錨頭讀數穩定后應多測量幾次后求其平均值作為初始讀數。

由于該項目多點位移計應用和安裝的特殊性，并且最深處的錨頭是安裝在穩定的巖層內，故計算時假設最深處的錨頭位移不發生變化，采用其余錨頭和最深處錨頭的相對位移變形量來表示壩基的沉降。

首先利用公式將錨固點讀數值轉化成位移變形量，該公式為儀器出廠率定表內規定的計算方法。計算公式為：

D=AL2+BL+C

式中D為位移變形量；L為測得的讀數；A、B、C為廠家給出的儀器率定值。

將計算得到的錨固點位移變形量減去初始值，所求得的即是相對于初始值的位移變形量。

公式：Dr=D-D0

式中Dr為相對位移變形量；D為本次測量到的位移變形量；D0為初始值測量位移變形量。

采用該方法分別得到不同深度錨固點的位移變形量，見表1。

表1　不同深度錨固點位移變形量表

由于是將相對于位移計最深處錨頭的位移變形量當作沉降量值，所以用各錨固點的位移變形量減去最深處錨頭的位移變形量，而將最深處錨固點的位移變形量直接轉換成對應的負值，則其所反映的是測頭頂部基準盤的位移變形量(表2)。

表2　測頭頂部基準盤位移變形量表

通過所得數據繪制線性圖，可以直觀地看出位移運動的變形量和速度(圖2)。

由圖中可以看出，在2014年10月10日取得基準值后，大壩開始填筑，其位移變形量也隨著

圖2　變形量及速度變化曲線圖

大壩填筑的升高而增加。

6結語

通過對已安裝的多點位移計取得的數據進行分析，我們得出多點位移計各深度錨固點位移變化量是隨大壩填筑高度的變化而變化的。隨著填筑高度的增高，錨固點所反映的位移變化量加大，即沉降量加大。而且這種對應關系是呈曲線平穩上升的。

收稿日期:2016-04-06

中圖分類號:TV7;TV52;TV522

文獻標識碼:B

文章編號:1001-2184(2016)03-0044-02

作者簡介:

李偉(1971-)，男，四川宣漢人，水電五局科研設計咨詢公司副總經理，高級工程師，從事水利水電施工技術管理工作；

張帆(1988-)，男，四川廣元人，助理工程師，從事水電工程監測工作.

(責任編輯：李燕輝)