監(jiān)測技術(shù)在南水北調(diào)中線渠首樞紐工程中的應(yīng)用

□范利從　□周海波　□王秀明（中國水利水電第十一工程局有限公司）

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監(jiān)測技術(shù)在南水北調(diào)中線渠首樞紐工程中的應(yīng)用

□范利從□周海波□王秀明（中國水利水電第十一工程局有限公司）

摘要：隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)測技術(shù)越來越多的在大型工程中得到應(yīng)用，為大型工程建設(shè)過程和運(yùn)行期的安全評(píng)估提供了基礎(chǔ)資料。文章通過變形監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)在南水北調(diào)中線渠首樞紐工程變形監(jiān)測的應(yīng)用，介紹了這一新型自動(dòng)化變形監(jiān)測系統(tǒng)的具體實(shí)施方法并對(duì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析論證，為大壩的安全驗(yàn)收提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：大壩安全；監(jiān)測；分析

1工程概況

陶岔渠首樞紐工程是南水北調(diào)中線一期工程的重要組成部分，它既是南水北調(diào)中線輸水總干渠的引水渠首，也是丹江口水庫的副壩，工程設(shè)計(jì)為新址重建加電站方案。為了能掌握大壩建成后，在重力和上下游水頭作用下，變形、滲流滲壓、結(jié)構(gòu)內(nèi)力等方面的情況，根據(jù)設(shè)計(jì)的有關(guān)要求，在施工過程中預(yù)埋了一些觀測儀器，以便后期經(jīng)過觀測，通過數(shù)據(jù)分析，掌握大壩的安全運(yùn)行情況。

2監(jiān)測項(xiàng)目

工程監(jiān)測的內(nèi)容主要包括變形監(jiān)測、滲流滲壓監(jiān)測、結(jié)構(gòu)內(nèi)力監(jiān)測、渠首上、下游水位等監(jiān)測。以6#安裝場壩段、7#電站廠房壩段、9#引水閘壩段、11#右岸混凝土重力壩段作為重點(diǎn)監(jiān)測壩段，在重點(diǎn)監(jiān)測壩段上綜合布置各監(jiān)測設(shè)施，在其他壩段上主要設(shè)置變形和滲流監(jiān)測設(shè)施。

3監(jiān)測設(shè)施布置情況

在施工過程中，陶岔渠首樞紐工程所有監(jiān)測儀器設(shè)備已全部按要求完成埋設(shè)安裝，均已取得初始值并按規(guī)范和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行觀測。各類監(jiān)測設(shè)施共計(jì)204個(gè)單元，通水驗(yàn)收前監(jiān)測儀器完好率99.50%（1支溫度計(jì)損壞）。

4各項(xiàng)監(jiān)測情況

4.1基巖變形情況監(jiān)測

4.1.1基巖變形觀測特征值

施工過程中，隨著壩體上升，基巖承受的壓力越來越大，為了掌握基巖垂向變化情況，在6#、7#、9#和11#壩段的壩踵及壩趾部位分別布置1支基巖變形計(jì)共計(jì)8支，以6#重力壩段為例，通過觀測記錄，得出基巖變形觀測特征值

4.1.2基巖變形觀測變形過程線

基巖變形觀測中實(shí)測變形過程線如圖1。

圖1　6#安裝場壩段基巖變形計(jì)MJ02AZC實(shí)測變形過程線圖

4.1.3基巖變形安全監(jiān)測資料分析

實(shí)測6#壩段基巖變形計(jì)測值在-0.71～0.79 mm之間，變形主要在大壩混凝土澆筑階段，后期基本趨于穩(wěn)定狀態(tài)，變形均較小。

4.2建基面陡坡處壩體混凝土與基巖結(jié)合情況監(jiān)測

4.2.1監(jiān)測建基面陡坡處壩體混凝土與基巖結(jié)合情況

在6#壩段左側(cè)陡坡及9#、11#壩段右側(cè)陡坡上游齒槽共布置測縫計(jì)7支，以6#壩段上游左側(cè)陡坡處測值為例，變形觀測特征值見表1。

編號(hào)　高程（m）起測時(shí)間　最大值　最大值日期2013.11.19測值J01AZC　118.40　2011.2.1　0.08　2013.11.19　0.08 J02AZC　128.60 2011.4.15　0.78　2013.9.30　0.78 J03AZC　134.60 2011.5.19　0.57　2012.11.27　0.52

4.2.2建基面陡坡處壩體混凝土與基巖結(jié)合情況分析

通過6#壩段左側(cè)陡坡布置測縫計(jì)后監(jiān)測情況可以看出，實(shí)測各部位最大開度在0.08 mm（J01AZC）～0.78 mm（J02AZC）之間，開度的變化主要受澆筑初期混凝土溫度影響，后期基本穩(wěn)定沒有增大趨勢，表明壩體與基巖結(jié)合良好。

4.3壩體混凝土溫度變化情況監(jiān)測

4.3.1監(jiān)測大壩混凝土澆筑后溫度變化情況

對(duì)壩體內(nèi)以后可能產(chǎn)生裂縫情況進(jìn)行分析，施工中，在7#、9#、11#壩段壩體共布置溫度計(jì)34支，以11#壩段壩體為例，通過觀測繪制出溫度隨時(shí)間變化曲線，曲線圖如圖2。

圖2　11#壩段溫度計(jì)TDSYZ11實(shí)測溫度過程線圖

4.3.2混凝土溫度變化情況分析

通過對(duì)預(yù)埋在11#壩段壩體的溫度計(jì)的變化趨勢可以看出，最高溫度在24.20～48℃之間，絕大部分最高溫度出現(xiàn)在溫度計(jì)埋后2-7 d即儀埋初期，且呈逐漸降低趨勢，壩體靠近上下游壩面處溫度變化明顯一些，壩體中部溫度變幅較小。

4.4鋼筋應(yīng)力變化情況監(jiān)測

4.4.1監(jiān)測鋼筋應(yīng)力在壩體中的變化情況

施工中在6#、7#、9#壩段共布置鋼筋應(yīng)力計(jì)29支，通過定期的觀測，記錄鋼筋應(yīng)力隨溫度的變化情況，以7#壩段為例，通過數(shù)據(jù)關(guān)系繪制兩者關(guān)系如圖3。

圖3　7#壩段鋼筋計(jì)R21CF實(shí)測溫度過程線圖

4.4.2鋼筋應(yīng)力變化情況分析

通過對(duì)埋設(shè)在7#壩段觀測記錄，從圖中可以看出監(jiān)測各測點(diǎn)部位的鋼筋應(yīng)力均較小，鋼筋應(yīng)力變化主要與溫度呈負(fù)相關(guān)，一般2月左右應(yīng)力最大，8月左右應(yīng)力最小。

4.5滲流滲壓情況監(jiān)測

4.5.1壩基滲壓情況監(jiān)測

施工中，在6#、7#、9#、11#壩段共布置了12支滲壓計(jì)以監(jiān)測壩基及橫縫處的滲透壓力，以6#壩段為例，對(duì)過程記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并制成表格

通過滲壓水位過程線和滲壓計(jì)數(shù)據(jù)記錄，繪制出滲壓水位線和滲壓計(jì)的關(guān)系圖

通過監(jiān)測資料及圖表可以看出各滲壓計(jì)主要受岸坡降雨來水以及廠房充水、引水閘放水等因素的影響，目前各部位滲透壓力變幅均較小，沒有異常突變現(xiàn)象。

4.5.2基礎(chǔ)廊道量水堰滲漏量情況

大壩基礎(chǔ)廊道6#壩段上下游共布置了3個(gè)量水堰，后期通過檢測，根據(jù)檢測記錄發(fā)現(xiàn)蓄水后滲漏量變幅都較小。

4.5.3基礎(chǔ)廊道排水孔滲漏量監(jiān)測情況

壩基排水孔大部分無水，2013年11月份監(jiān)測有滲漏量，排水孔單孔實(shí)測最大滲漏量在0.03 L/s以內(nèi)，大壩蓄水后變幅不大。

4.5.4兩岸帷幕前后地下水水位情況

蓄水驗(yàn)收前，經(jīng)過多次現(xiàn)場監(jiān)測，大壩左右岸帷幕前繞壩滲流測壓管水位基本隨庫水位變化，蓄水后帷幕后的繞壩滲流測壓管水位變幅較小；左岸帷幕終點(diǎn)后（遠(yuǎn)端）的BV11ZA和BV12ZA繞滲孔水位不隨庫水位的漲落而變化，主要與降雨等因素引起的地下水位變化有關(guān)。

4.6大壩垂直位移監(jiān)測情況

4.6.1大壩垂直位移變化情況

為了監(jiān)測大壩建成后，大壩在重力作用下，垂直位移變化情況，監(jiān)測人員在大壩壩頂及基礎(chǔ)廊道各水準(zhǔn)測點(diǎn)于2013年7月取得初始值，于2013年11月中旬再次進(jìn)行了監(jiān)測，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)繪制出垂直位移情況圖。

4.6.2大壩垂直位移監(jiān)測情況分析

在監(jiān)測過程中，對(duì)大壩垂直位移變化情況進(jìn)行監(jiān)測記錄，從監(jiān)測中看出基礎(chǔ)廊道最大沉降量為0.84 mm，壩頂最大沉降量為5.43 mm。沉降量變化比較大的情況主要在初期和季節(jié)變化比較明顯的時(shí)段，初步分析壩體位移為氣溫等因素影響所致，符合重力壩變化規(guī)律，蓄水前后無明顯變化。

4.7壩體水平位移監(jiān)測情況

4.7.1倒垂觀測的壩體水平位移

大壩壩頂共布置2條倒垂線，左右岸壩頭各布置1條。定期進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測情況如下：從幾次觀測的情況看，垂線觀測變化最大值為2.99 mm（右岸壩頂監(jiān)測點(diǎn)）。

4.7.2引張線觀測的壩體水平位移

大壩壩頂布置有1條引張線，過程中對(duì)各壩段的變形情況進(jìn)行認(rèn)真監(jiān)測，并做好數(shù)據(jù)記錄，建立統(tǒng)計(jì)表臺(tái)賬，通過2013年8月13日、2013年9月21日、2013年11月19日3次統(tǒng)計(jì)，最大值為2.56 mm。

4.8水質(zhì)情況監(jiān)測

2013年7月選取了2個(gè)壩基排水孔水樣進(jìn)行了水質(zhì)分析。水質(zhì)分析結(jié)果表明，各水樣水質(zhì)屬正常范圍，對(duì)大壩混凝土不具備化學(xué)侵蝕性。

5結(jié)論

通過對(duì)南水北調(diào)中線陶岔渠首樞紐工程通水驗(yàn)收前監(jiān)測相關(guān)數(shù)據(jù)資料的整理分析，綜合得出以下結(jié)論：第一，陶岔樞紐工程在施工期及初期蓄水前后，各監(jiān)測設(shè)施成果資料顯示測值正常，與其他重力壩的變化規(guī)律基本一致，大壩工作性態(tài)是安全的。第二，由于部分監(jiān)測設(shè)施安裝時(shí)間不長，加上大壩蓄水后短期內(nèi)壩庫水位較低，數(shù)據(jù)的取值和分析在相對(duì)低水位下進(jìn)行，以后隨著庫水位的升高，相關(guān)的監(jiān)測有待繼續(xù)進(jìn)行，大壩的安全運(yùn)行情況需后續(xù)更詳盡的安全監(jiān)測資料加以說明。

（責(zé)任編輯：趙鑫）

中圖分類號(hào)：TV551.1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1673-8853（2016）05-0028-03

收稿日期：2016-01-27