塔貝拉項(xiàng)目直腹式鋼板樁圍堰的變形監(jiān)測

史 紅 禮，雷 斌

(中國水利水電第七工程局有限公司 國際工程公司，四川 成都 610081)

1 概 述

變形監(jiān)測是采用測繪儀器對變形體進(jìn)行監(jiān)視觀測、以確定其形狀、大小及空間位置在時(shí)空域中的變化特征。

變形監(jiān)測具有實(shí)用和科學(xué)兩方面的意義。實(shí)用方面的意義主要是檢查各種工程建筑物和地質(zhì)構(gòu)造的穩(wěn)定性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題以便采取措施。科學(xué)方面的意義包括更好地理解變形的機(jī)理，驗(yàn)證有關(guān)工程設(shè)計(jì)的理論，以及建立正確的預(yù)報(bào)變形的理論和方法。

變形監(jiān)測的目的：

(1)通過變形觀測，取得第一手資料，可以監(jiān)視工程建筑物的狀態(tài)變化和工作情況。在發(fā)現(xiàn)不正常現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)分析原因，采取措施，防止事故的發(fā)生并改善運(yùn)營方式，以保證其安全。所以說，變形測量是工程管理工作的耳目。

(2)通過在施工和運(yùn)營期間對工程建筑物原體進(jìn)行觀測與分析研究，可以驗(yàn)證地基與基礎(chǔ)的計(jì)算方法、工程結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，對不同的地基與工程結(jié)構(gòu)規(guī)定合理的允許沉陷與變形的數(shù)值，為工程建筑物的設(shè)計(jì)、施工、管理和科學(xué)研究工作提供資料。

由此可見，變形監(jiān)測在工程施工過程中的作用至關(guān)重要。筆者以塔貝拉水電站四期擴(kuò)建項(xiàng)目中廠房區(qū)域直腹式鋼板樁圍堰的施工及運(yùn)營期間的變形監(jiān)測為例予以說明。

塔貝拉水電站四期擴(kuò)建工程為改建原4號隧洞為發(fā)電隧洞。受現(xiàn)場布局的限制，需要在發(fā)電機(jī)房下游東西方向修建圍堰，與東邊三期機(jī)房的擋土墻和西岸側(cè)相連。因四期擴(kuò)建廠房處于水庫區(qū)域下游，其最大水深超過30 m，因此，需在此深水區(qū)施工圍堰。受空間限制，最終決定采用格形鋼板樁圍堰，其平面布置情況見圖1。

該圍堰位于三期電站下游尾水區(qū)，受前期工程施工和運(yùn)行條件影響大，并且將后期圍堰頂部設(shè)計(jì)為臨時(shí)道路，導(dǎo)致在施工時(shí)和后期運(yùn)營過程中必須對圍堰進(jìn)行精密監(jiān)測，時(shí)刻回饋?zhàn)兓闆r，確保其安全運(yùn)行。

2 監(jiān)測前的準(zhǔn)備工作

2.1 監(jiān)測方法的確定

根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境及討論，最終確定采用全站儀坐標(biāo)法觀測，各測回均應(yīng)后視起始方向并讀取溫度氣壓對所測邊長進(jìn)行改正。

2.2 鋼板樁圍堰的精度要求

圍堰主格格體為圓柱體，直徑23.7 m,后期需進(jìn)行高壓灌漿。根據(jù)現(xiàn)場情況，樁位實(shí)測偏差應(yīng)滿足表1中的要求。

在以上精度要求的指導(dǎo)下，變形監(jiān)測主要包括表面沉降變形監(jiān)測(高程控制)及位移監(jiān)測(平面坐標(biāo)控制)。

2.3 監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)

為監(jiān)測鋼板樁圍堰的位移情況，在鋼板樁圍堰的上、下游各格體布設(shè)變形監(jiān)測點(diǎn)，上游側(cè)布置9個(gè)監(jiān)測點(diǎn)(編號1～9)，下游側(cè)布置9個(gè)監(jiān)測點(diǎn)(編號10～18)。觀測點(diǎn)采用將徠卡牌反光片粘合在鋼板樁頂部的方式。監(jiān)測點(diǎn)位布設(shè)情況見圖2。

2.4 測量控制網(wǎng)的布置

圖1 鋼板樁圍堰現(xiàn)場布置圖

表1 鋼板樁格體允許偏差值表

圖2 鋼板樁圍堰監(jiān)測點(diǎn)平面布設(shè)圖

根據(jù)圍堰位移監(jiān)測點(diǎn)位的布設(shè)情況，在圍堰周邊布置測量控制網(wǎng)。

工程前期，業(yè)主移交控制點(diǎn)后，采用2等控制網(wǎng)精度要求對氣壓、溫度、大氣折光、地球曲率等加以改正后采用SOUTH-P2002平差軟件加密了控制點(diǎn)。

2.5 監(jiān)測頻率

根據(jù)監(jiān)測規(guī)范和施工方案要求，在施工過程中，受水下地質(zhì)因素的影響，要對相關(guān)對應(yīng)點(diǎn)的變化進(jìn)行監(jiān)測控制，頻率為每天早晚各一次；在高噴灌漿以后為每天早上觀測一次。根據(jù)數(shù)據(jù)的變化情況，在運(yùn)營期間延長了監(jiān)測時(shí)段，為每周一次，相對穩(wěn)定后為每月一次。

3 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析

通過對18個(gè)監(jiān)測點(diǎn)自2015年2月4日～2017年9月1日期間的最大波動(dòng)曲線圖進(jìn)行分析，對照精度要求及以上匯總數(shù)據(jù)得出以下結(jié)論：

(1)5個(gè)主格格體上游面最大偏差值為158.9 mm，位于2號主格體測點(diǎn)7位置，小于250 mm，滿足方案中的精度要求；向下游面最大偏差值為72.3 mm，位于1號主格體測點(diǎn)18位置，小于250 mm，滿足方案中的精度要求。

(2)設(shè)計(jì)標(biāo)高鋼板樁頂平面位置切向向左岸最大偏差值為42.3 mm，位于2號副格體測點(diǎn)15位置，小于200 mm，滿足方案中的精度要求；切向向右岸最大偏差值為98.2 mm，位于1號主格體測點(diǎn)18位置，小于200 mm，滿足方案中的精度要求。

(3)鑒于各鋼板樁高度不均，出于安全性考慮，假設(shè)格體高度均為30 m：垂直度=最大偏差值/樁格高度=0.158 9/30=0.53%，小于1%，滿足要求。

(4)樁頂標(biāo)高升高變形最大偏差值為34.9 mm，位于3號主格測點(diǎn)14位置，小于50 mm，滿足要求；樁頂標(biāo)高沉降最大偏差值為47.8 mm，位于1號副格測點(diǎn)8位置，小于50 mm，滿足要求。

4 引起誤差的原因分析

通過兩年多時(shí)間的數(shù)據(jù)監(jiān)測，雖然出現(xiàn)的誤差均在允許范圍之內(nèi)，但仍存在一定的變形。其產(chǎn)生的可能原因包括水下地表不平、巖石結(jié)構(gòu)堅(jiān)硬而造成樁體插入不夠牢固；填沙過程中的不均勻受力造成樁體底部的側(cè)滑；圍堰所在庫區(qū)水位的變化及風(fēng)浪的影響。1號主體變形最嚴(yán)重，其主要原因是其底部為原有斜坡混凝土面；高壓灌漿過程中的不均勻受力；運(yùn)行過程中圍堰內(nèi)側(cè)和頂部是交通通道，承受高達(dá)上百噸工程設(shè)備的側(cè)向壓力。

5 結(jié) 語

通過對深水庫區(qū)蜂窩狀直腹式鋼板樁圍堰進(jìn)行的監(jiān)測，掌握了圍堰從施工到運(yùn)行狀態(tài)的各項(xiàng)重要指標(biāo)數(shù)據(jù)，針對引起主要誤差的原因采取了相應(yīng)的措施：即在圍堰上游側(cè)進(jìn)行了戧提施工，使圍堰在后期運(yùn)營過程中相對穩(wěn)定，及時(shí)解除了安全隱患，保證了鋼板樁圍堰的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，對塔貝拉水電站四期擴(kuò)建工程后期各個(gè)趕工節(jié)點(diǎn)的順利完成起到了關(guān)鍵性作用。