三峽ＲＣＣ圍堰施工期外部變形監(jiān)測(cè)

張　勇　胡天祥

摘要：三峽工程三期圍堰包括上、下游土石圍堰及上游碾壓混凝土圍堰。圍堰能否安全運(yùn)行，直接影響三期工程能否順利進(jìn)行，因此必須對(duì)RCC圍堰的穩(wěn)定性進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)。RCC圍堰堰頂布設(shè)了5座水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。10座垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，縱向圍堰B塊、C塊布設(shè)兩座水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)、兩座垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)圍堰的穩(wěn)定性。施工期水平位移變形監(jiān)測(cè)主要采用測(cè)邊交會(huì)法進(jìn)行觀測(cè)。垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用精密水準(zhǔn)測(cè)量法觀測(cè)。RCC圍堰蓄水以來(lái)，外部變形監(jiān)測(cè)經(jīng)初步分析，圍堰有一定的變化規(guī)律，為三期工程的順利進(jìn)行提供了準(zhǔn)確及時(shí)的信息，也為施工人員和物資設(shè)備提供了安全保證。

關(guān)鍵詞：RCC圍堰；外部變形監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)點(diǎn)；基準(zhǔn)點(diǎn)

三峽工程三期圍堰包括上、下游土石圍堰及上游碾壓混凝土(RCC)圍堰。三期RCC圍堰為I級(jí)臨時(shí)重力式壩型，圍堰軸線平行于大壩軸線，距大壩軸線上游114m，全長(zhǎng)約580m。圍堰右側(cè)同白巖尖山坡相接，左側(cè)與混凝土縱向圍堰內(nèi)段相連，圍堰頂部高程140m，頂寬8m，最大底寬107m，最大堰高115m，迎水面高程70m以上部分為垂直坡，高程70m以下為1:0.3的邊坡，背水面高程130m以上部分為垂直坡，高程130m至50m(58m)平臺(tái)間為1:0.75的邊坡。圍堰能否安全運(yùn)行，直接影響三期工程能否順利進(jìn)行，因此必須對(duì)RCC圍堰的穩(wěn)定性進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)測(cè)。

變形監(jiān)測(cè)的成果應(yīng)能準(zhǔn)確及時(shí)地反映RCC圍堰的實(shí)際變形程度或變形趨勢(shì)，因此必須采用精度高、且能滿足觀測(cè)周期要求和成果可靠的作業(yè)方法。

1施工期外部變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置及埋設(shè)

RCC圍堰堰頂布設(shè)了5座水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，10座垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，縱向圍堰B塊、C塊布設(shè)兩座水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)、兩座垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)圍堰的穩(wěn)定性。監(jiān)測(cè)標(biāo)點(diǎn)埋設(shè)設(shè)備的對(duì)中基座、水準(zhǔn)標(biāo)盒、水準(zhǔn)標(biāo)芯、鋼筋型號(hào)、混凝土標(biāo)號(hào)均按設(shè)計(jì)圖紙中的型號(hào)采購(gòu)和實(shí)施。

2變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)的建立

2.1水平位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)

一般來(lái)講，施工區(qū)已有的測(cè)量控制點(diǎn)，從其精度要求、點(diǎn)位密度、點(diǎn)位分布等方面都無(wú)法滿足高精度變形監(jiān)測(cè)的要求，因此必須建立專門(mén)的變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)。根據(jù)RCC圍堰大壩的結(jié)構(gòu)、形狀、施工特點(diǎn)及設(shè)計(jì)要求，在偏巖子和泄洪壩段上布置RCCl和RCC2兩點(diǎn)，與原有控制點(diǎn)TN01BZ構(gòu)成平面 控制最簡(jiǎn)網(wǎng)，并以這3點(diǎn)為水平位移監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)。

由于偏巖子是建設(shè)中的旅游景點(diǎn)，其旅游景點(diǎn)的至高點(diǎn)設(shè)計(jì)高程為176m，而當(dāng)時(shí)的山頭高程僅為173.6m。為了既保證網(wǎng)點(diǎn)的穩(wěn)定，又能適應(yīng)RCC圍堰監(jiān)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)需要，并確保施工過(guò)程中不被破壞和埋沒(méi)，決定增加標(biāo)點(diǎn)基礎(chǔ)高度，保證其基礎(chǔ)頂部高度高于設(shè)計(jì)高程。為了保證標(biāo)墩的穩(wěn)定，標(biāo)點(diǎn)的基礎(chǔ)部分必須埋設(shè)在較硬的地質(zhì)上，因此在基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)，將原地面向下挖0.6m至基巖，并且在基礎(chǔ)底部打人 28mm的螺紋鋼筋，打人深度為0.7m；基礎(chǔ)底部至上部，用Ф6mm 的4根鋼筋作為插筋，每隔Ф0.5m加一道Ф6mm的箍筋，與底部基礎(chǔ)鋼筋緊密相連，使上下成為一個(gè)整體；按1.3mX 1.3m的正方形尺寸進(jìn)行混凝土基礎(chǔ)澆筑?；炷粱A(chǔ)部分相對(duì)高度3.2m，頂部高程為176.2m，高出旅游景點(diǎn)設(shè)計(jì)高程0.2m。上部的觀測(cè)墩按設(shè)計(jì)進(jìn)行埋設(shè)，并安裝強(qiáng)制對(duì)中基座。最簡(jiǎn)網(wǎng)點(diǎn)RCCl埋設(shè)在泄洪壩段壩頂185m平臺(tái)，首先進(jìn)行基礎(chǔ)打錨，然后進(jìn)行基礎(chǔ)部分澆筑，其基礎(chǔ)高度為0.3m；按設(shè)計(jì)進(jìn)行觀測(cè)墩的埋設(shè)，并安裝強(qiáng)制對(duì)中基座。

2.2垂直位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)

施工期垂直位移監(jiān)測(cè)以LS01MP、LN03SX雙金屬標(biāo)為基準(zhǔn)點(diǎn)。

3監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)

3.1水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)

水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)一般以工作基點(diǎn)為基準(zhǔn)采用邊角交會(huì)、邊交會(huì)、角交會(huì)或極坐標(biāo)法得到。隨著高精度測(cè)距儀和全站型電子速測(cè)儀的普及應(yīng)用，施工期水平位移變形監(jiān)測(cè)主要采用測(cè)邊交會(huì)法進(jìn)行觀測(cè)。

RCC圍堰水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)以TN01BZ、RCCl、RCC2三點(diǎn)作為工作基點(diǎn)，采用三邊交會(huì)法進(jìn)行觀測(cè)，交會(huì)點(diǎn)交會(huì)方向見(jiàn)圖1。使用標(biāo)稱精度為±(1mm+1ppm)的測(cè)距儀進(jìn)行邊長(zhǎng)觀測(cè)，觀測(cè)前到有資質(zhì)、經(jīng)國(guó)家認(rèn)可的基線場(chǎng)進(jìn)行測(cè)距儀加、乘常數(shù)測(cè)定；觀測(cè)過(guò)程中測(cè)站和測(cè)點(diǎn)同時(shí)讀取空盒氣壓計(jì)的氣壓和干濕通風(fēng)溫度計(jì)的干溫和濕溫；施測(cè)的邊長(zhǎng)要進(jìn)行氣壓、溫度、加乘常數(shù)和傾斜改正，并將邊長(zhǎng)投影到三峽壩區(qū)120m的平均高程投影面上，然后作觀測(cè)數(shù)據(jù)的各項(xiàng)驗(yàn)查和測(cè)邊精度評(píng)定。在各項(xiàng)外業(yè)成果符合要求后進(jìn)行嚴(yán)密平差計(jì)算，最弱點(diǎn)相對(duì)于工作基點(diǎn)位移量中誤差不超過(guò)±2.0mm。水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)每測(cè)次的點(diǎn)位精度統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

3.2垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)

垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用精密水準(zhǔn)測(cè)量法觀測(cè)，采用ZeissNi002水準(zhǔn)儀和線條式銦瓦水準(zhǔn)標(biāo)尺進(jìn)行觀測(cè)，按《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》中的一等水準(zhǔn)的測(cè)量要求施測(cè)，閉合差不應(yīng)大于，監(jiān)測(cè)點(diǎn)垂直位移量中誤差限值一般為土1.0 mm。

監(jiān)測(cè)水準(zhǔn)網(wǎng)以LS01MP、LN03SX為基準(zhǔn)點(diǎn)，布置成附合水準(zhǔn)路線(觀測(cè)線路見(jiàn)圖2)，其線路單程長(zhǎng)度約6km，單程測(cè)站數(shù)約170站。觀測(cè)線路以雙金屬標(biāo)LS01MP為起點(diǎn)，經(jīng)上壩公路、旅游景點(diǎn)大橋、RCC圍堰、圍堰下游側(cè)120m平臺(tái)、至雙金屬標(biāo)LN03SX水準(zhǔn)點(diǎn)。每次觀測(cè)均滿足附合路線閉合差小于的要求。在蓄水期間的加密觀測(cè)，因時(shí)間緊迫，為了保證監(jiān)測(cè)工作的及時(shí)性和連續(xù)性，在既不影響測(cè)量精度，又不影響進(jìn)度的情況下，利用事先埋設(shè)的水準(zhǔn)留點(diǎn)，作為加密觀測(cè)時(shí)附合路線的起、閉點(diǎn)，進(jìn)行加密觀測(cè)。由于使用的留點(diǎn)觀測(cè)成果距首次值觀測(cè)的時(shí)間很短，又埋設(shè)在比較堅(jiān)硬的巖石上，不會(huì)有太大的變化，因此不會(huì)影響觀測(cè)成果精度。垂直位移監(jiān)測(cè)精度見(jiàn)表1。

3.3觀測(cè)過(guò)程中存在的問(wèn)題及處理辦法

在布設(shè)最簡(jiǎn)網(wǎng)時(shí)，受地形條件限制，其中RCCl點(diǎn)布設(shè)在泄洪壩段185m壩頂平臺(tái)上，而該點(diǎn)實(shí)際也位于變形范圍之內(nèi)。因此在每次觀測(cè)RCC圍堰監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，要對(duì)該點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，首先求出該點(diǎn)的坐標(biāo)，再進(jìn)行RCC圍堰監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)計(jì)算。

4觀測(cè)成果初步分析

RCC圍堰蓄水以來(lái)，外部變形監(jiān)測(cè)經(jīng)初步分析，圍堰有一定的變化規(guī)律。在圍堰中間部分受水壓力的影響，向下游位移相對(duì)變化較大，最大累計(jì)位移量達(dá)12.02mm縱向圍堰同時(shí)受水壓力的影響，中間部分向右岸累計(jì)位移量?jī)H達(dá)2.27mm；垂直位移在蓄水期間受圍堰自重和水壓力的影響，左端的變化大于右端的變化，最大累計(jì)位移量達(dá)4.09mm。RCC圍堰在以后的運(yùn)行過(guò)程中位移量可能還會(huì)增大。

為了解圍堰在蓄水期間位移量的變化情況，僅選取了10堰壩段的TP／BM05SW點(diǎn)做了過(guò)程曲線，以反映圍堰的變化規(guī)律，詳細(xì)情況見(jiàn)過(guò)程曲線圖。圖3為BM05SW垂直位移過(guò)程曲線圖，其中縱軸為位移量，橫軸為觀測(cè)時(shí)間，向下沉為正值。圖4為T(mén)P05SW水平位移過(guò)程曲線圖，其中縱軸為位移量，橫軸為觀測(cè)時(shí)間，沿X軸向下游變化為正值，沿Y軸向左岸變化為正值。

5結(jié)束語(yǔ)

RCC圍堰外部變形監(jiān)測(cè)埋設(shè)垂直位移監(jiān)測(cè)標(biāo)墩12座、水平位移監(jiān)測(cè)標(biāo)墩?座，觀測(cè)數(shù)據(jù)精度可靠，質(zhì)量?jī)?yōu)良，為三期工程的順利進(jìn)行提供了準(zhǔn)確及時(shí)的信息，也為施工人員和物資設(shè)備提供了安全保證。