淺析龍開口水電站深槽承載板施工期鋼筋應力監測

薄明輝　賈思旭

摘 要：龍開口水電站的深槽主要位于10#～12#壩段，自發現以來，便是工程一大難題，采用了跨深槽承載板洞挖全置換的處理方案。為了了解和跟蹤深槽的處理效果，判斷和驗證設計，在深槽處理施工過程中，同步埋設了監測儀器對深槽承載板鋼筋應力進行了監測，并對典型監測斷面的監測資料進行分析，最終確定施工期影響承載板鋼筋應力變化的主要因素。

關鍵詞：深槽承載板；鋼筋應力監測；施工期；水電站

龍開口水電站的深槽總體上呈南北向，主要位于11#溢流表孔壩段左半部，至壩下0+070m左右漸轉至12#溢流表孔壩段。深槽覆蓋層厚度從高程1197m起算21～35m，相應基巖面高程在1162～1173m；總體上看，從上游至下游基巖面埋深趨淺、覆蓋層厚度趨薄變化。深槽的處理采用跨深槽承載板洞挖全置換的處理方案。在深槽處理施工過程中，同步埋設了NVR系列振弦式鋼筋計對深槽承載板鋼筋應力進行監測，以了解和跟蹤深槽的處理效果，判斷和驗證設計。

文章主要通過分析施工期承載板鋼筋應力監測兩個典型斷面的數據，以及鋼筋應力與澆筑高程、溫度之間的關系。一方面判斷鋼筋應力是否在設計容許范圍，一方面找到影響承載板鋼筋應力的主要因素。從而對承載板上方混凝土的澆筑施工速度進行指導和控制。

1 儀器安裝布置情況

深槽承載板施工2011年3月開始澆筑，2011年5月澆筑完成，承載板施工過程中，上下游方向分四塊進行澆筑，每塊分四倉進行澆筑，承載板部位監測儀器隨土建施工同步完成。

1.1 安裝埋設

按設計要求選擇與鋼筋直徑相同的鋼筋計，首先在儀器埋設位置的鋼筋上，截取一段鋼筋，其長度比儀器略長1cm，然后將儀器兩端的鋼筋再焊接在所截鋼筋的截頭上。將儀器先在鋼筋加工場采用對焊機焊接，焊接強度不低于原鋼筋強度，焊好后再將鋼筋拿到現場去綁扎。儀器與受力鋼筋焊接時，保持在同一軸線，不得偏心，儀器埋設在圓弧處，儀器的感應部分不得彎曲。焊接時為防止焊接溫度傳至儀器，在儀器一頭包以破布，焊接時不斷地澆水冷卻，同時用電橋測量儀器電阻，如發現溫度超過60℃時即停焊。為使焊接處的強度不降低，不得在接頭處澆水淬火，應讓其自然冷卻。為防止接頭對儀器應力影響，綁扎接頭距儀器1.5m以上。

1.2 布置情況

承載板鋼筋應力監測主要在承載板跨中及兩側1/4跨部位的鋼筋計上布置鋼筋計，共布置6個監測斷面，總計107支鋼筋計。壩下0+006布置17支、壩下0+022布置17支、壩下0+035布置23支、壩下0+066布置19支、壩下0+086布置10支、壩下0+091.5布置21支。鋼筋采用對焊的方式與承載板結構鋼筋連接，鋼筋計布置方向以軸向（左右岸方向）為主，重點部位輔以縱向（上下游方向）傳感器。

2 鋼筋應力監測資料分析

2.1 承載板典型監測斷面數據分析

根據施工期監測數據連續情況，文章主要選擇壩下0+022及壩下0+066兩個典型斷面進行數據分析。

2.1.1 承載板壩下0+022斷面鋼筋計實測應力分析

繪制承載板壩下0+022斷面施工期鋼筋計實測應力變化過程線見圖2.1.1-1。

該斷面鋼筋計最早于2011年4月投入觀測，從鋼筋計實測應力特征值統計表來看，最大應力達到124.4MPa。2012年3月14日數據顯示，承載板2-2斷面當日實測鋼筋應力最大值為103.5MPa，位于跨中部位最三層鋼筋（跨中底層及第二層無讀數），其余測點應力小于50MPa。

從各測點鋼筋應力變化過程線來看，鋼筋計安裝完成后，各測點均呈現增大趨勢，但是由于底部混凝土及回填灌漿對承載板起到支撐作用，各鋼筋應力明顯下降。

2.1.2 承載板壩下0+066斷面鋼筋計實測應力分析

繪制承載板壩下0+066斷面施工期鋼筋計實測應力變化過程線見圖2.1.2-1。

該斷面鋼筋計最早于2011年4月投入觀測，從各鋼筋計實測應力特征值統計表來看，最大應力130.0MPa，位于右側1/4跨部位第二層鋼筋。2012年3月14日數據顯示，承載板4-4斷面當日實測鋼筋應力最大值為81.9MPa，位于右側1/4跨部位第二層鋼筋。

從各測點鋼筋應力變化過程線來看，鋼筋計安裝完成后，各測點均呈現增大趨勢，但是由于底部混凝土及回填灌漿對承載板起到支撐作用，鋼筋應力明顯下降。

2.2 影響承載板鋼筋應力的主要因素分析

2.2.1 承載板鋼筋應力變化與澆筑高程的關系

從承載板各斷面鋼筋應力情況來看，絕大部分測點應力小于80MPa，從前期混凝土澆筑過程中，承載板鋼筋應力增加速率及絕對值來看，在上游面混凝土全部澆筑完成到壩頂后，承載板絕大部分鋼筋計測點應力水平小于100MPa，控制在設計容許范圍之內，能夠保證深槽及上部壩體的安全穩定。承載板鋼筋計應力增大主要受上部壩體混凝土澆筑引起，上部荷載增大導致各斷面鋼筋計應力增大，典型測點鋼筋應力與壩體混凝土澆筑關系圖見圖2.2.1-1。

2.2.2 承載板鋼筋應力變化與環境溫度的關系

從典型斷面鋼筋計鋼筋應力與環境溫度相關圖來看，下游側混凝土停止澆筑后該斷面鋼筋應力仍有所增加，從溫度過程線來看，該部位在進入2011年9月份后混凝土溫度持續較低，處于9℃左右，鋼筋應力的增大可認為主要由于溫度降低，引起混凝土收縮，由于混凝土和鋼筋線膨脹系數不一致，使得結構鋼筋對混凝土收縮起到一定限制作用，導致鋼筋拉應力有所增大。典型測點鋼筋應力與環境溫度關系圖見圖2.2.2-1。

3 結語

從承載板各斷面鋼筋應力情況來看，絕大部分測點應力小于80MPa，從前期混凝土澆筑過程中，承載板鋼筋應力增加速率及絕對值來看，在上游面混凝土全部澆筑完成到壩頂后，承載板絕大部分鋼筋計測點應力水平小于100MPa，在設計容許范圍之內，保證了深槽及上部壩體的安全和穩定。

承載板鋼筋計應力增大與溫度有一定關系。但主要還是受上部壩體混凝土澆筑引起，上部荷載增大導致各斷面鋼筋計應力增大，隨深槽回填混凝土澆筑影響各鋼筋應力明顯下降。

參考文獻

[1] 南京水利科學研究院勘測設計院.巖土安全監測手冊[S].2008.

[2] 華東勘測設計研究院龍開口水電站安全監測項目部.龍開口深槽及防滲墻階段性監測成果報告[R].2011.10.