大型渡槽監(jiān)測設(shè)備布置及安裝埋設(shè)方法

鞏強敏，沈曉青

（1.中國水電建設(shè)集團國際工程有限公司，北京 100044；2.河北省水利水電第二勘測設(shè)計研究院，河北 石家莊 050021）

1 概況

本文研究的渡槽是南水北調(diào)中線工程總干渠上的一座大型河渠交叉建筑物，由渡槽、進出口檢修閘、退水閘、排冰閘以及進出口連接渠道組成。建筑物設(shè)計流量235 m3/s，加大流量265 m3/s，退水閘設(shè)計流量50 m3/s。其中進口漸變段、進口檢修閘室、進口連接段、渡槽、出口連接段、出口檢修閘室、出口漸變段以及退水閘室為Ⅰ級建筑物，退水渠、護岸工程等為Ⅲ級建筑物。

2 監(jiān)測設(shè)備及其布置

為有效監(jiān)測渡槽及退水閘工程在施工期和運行期的基本狀況及受力效應(yīng)的變化規(guī)律，及時發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象并分析處理，確保工程安全，有必要對建筑物進行監(jiān)測。

本渡槽需監(jiān)測的建筑物有渡槽、進出口連接段、漸變段、進出口檢修閘、退水閘。監(jiān)測項目包括建筑物的垂直位移、不均勻沉降、混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)變、鋼筋應(yīng)力、建筑物所承受土壓力以及基底與建筑物周圍滲透壓力等。相關(guān)監(jiān)測設(shè)備分別為沉降標(biāo)點、工作基點、應(yīng)變計、鋼筋計、錨索測力計、土壓力計、滲壓計、無應(yīng)力計等。

2.1 渡槽監(jiān)測設(shè)施布置

樁基：主要進行應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測和沉降監(jiān)測。應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測：選擇1號槽墩（監(jiān)測邊墩）和2號槽墩（監(jiān)測中墩）作為典型進行應(yīng)變觀測，分別在槽墩上下游2根樁基布設(shè)應(yīng)變計，每根樁基對稱布置2個應(yīng)變計。沉降監(jiān)測：鑒于樁基在整個工程中的重要性，在每個墩上均布設(shè)有測點進行觀測，采用精密水準(zhǔn)測量觀測。1號、5號槽墩沉降標(biāo)點位于墩頂抗震擋塊頂部中點；2—4號槽墩沉降標(biāo)點位于地面線以上1.2 m處，采用墻上水準(zhǔn)標(biāo)志測頭6個。

槽身結(jié)構(gòu)安全監(jiān)測的任務(wù)是全面掌握槽身的運行狀況，并達到指導(dǎo)施工、驗證設(shè)計的目的。在監(jiān)測儀器布置上選擇第2跨槽身作為重點監(jiān)測段，主要進行混凝土應(yīng)力應(yīng)變、預(yù)應(yīng)力變化監(jiān)測，其余槽跨僅進行縱梁跨中應(yīng)力監(jiān)測。

應(yīng)力應(yīng)變采用應(yīng)變計進行監(jiān)測，每段布設(shè)3個觀測斷面，分別位于1/2跨、1/4跨和1/8跨，且考慮結(jié)構(gòu)的對稱性只監(jiān)測半跨的受力狀況，對于橫梁及豎向狹小空間應(yīng)力監(jiān)測，利用鋼筋計代替應(yīng)變計，達到監(jiān)測斷面準(zhǔn)確的效果。典型槽跨布置單向應(yīng)變計21個，鋼筋計26支，無應(yīng)力計2支，其余槽跨沿縱梁跨中設(shè)應(yīng)變計4個。預(yù)應(yīng)力監(jiān)測包括縱向、橫向和豎向預(yù)應(yīng)力監(jiān)測，以縱向預(yù)應(yīng)力監(jiān)測為主，預(yù)應(yīng)力錨索測力計僅在典型槽布置12支。

2.2 進出口漸變段監(jiān)測設(shè)施布置

進出口漸變段主要進行不均勻沉降、墻后土壓力和滲流監(jiān)測。在每個擋墻分段處下游1 m頂部兩端各設(shè)1個沉降標(biāo)點，共40個；進出口漸變段靠近閘室的兩段翼墻后單側(cè)各布置2個土壓力計，共8個土壓力計；進出口漸變段各設(shè)1個滲壓監(jiān)測橫斷面，監(jiān)測揚壓力變化，每個監(jiān)測斷面布置3個滲壓計，共布置滲壓計6個。

2.3 進出口檢修閘監(jiān)測設(shè)施布置

檢修閘主要進行結(jié)構(gòu)兩側(cè)的不均勻沉降和閘墩、底板應(yīng)力監(jiān)測以及閘下滲透壓力監(jiān)測。

沉降監(jiān)測：進出口閘室各布設(shè)2個監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面在邊墩上各設(shè)1個沉降標(biāo)點，進出口閘室各布設(shè)4個沉降標(biāo)點。

滲透壓力監(jiān)測：進出口閘室各布置2個滲壓觀測橫斷面，觀測揚壓力變化，各布置滲壓計6個。

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測：采用土壓力計及鋼筋計進行監(jiān)測，進口檢修閘閘室設(shè)1個監(jiān)測斷面，設(shè)在閘室下游側(cè)，閘墩外側(cè)布設(shè)土壓力計4個，底板布設(shè)鋼筋計8個；出口檢修閘閘室設(shè)1個監(jiān)測斷面，設(shè)在閘室下游側(cè)，僅布設(shè)鋼筋計8個。

2.4 進出口連接段監(jiān)測設(shè)施布置

沉降監(jiān)測：進出口連接段各布設(shè)2個監(jiān)測斷面，每個監(jiān)測斷面在中墩上各設(shè)1個沉降標(biāo)點，進出口連接段各設(shè)2個沉降標(biāo)點。

滲透壓力監(jiān)測：進出口連接段各設(shè)1個滲壓觀測橫斷面，觀測揚壓力變化，共布置滲壓計6個。

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測：采用鋼筋計進行監(jiān)測，進口連接段布設(shè)1個監(jiān)測斷面，布置在連接段中間，鋼筋計8支。

2.5 退水閘、排冰閘監(jiān)測項目

退水閘、排兵閘主要進行不均勻沉降和底板應(yīng)力監(jiān)測及閘下滲透壓力監(jiān)測。

沉降觀測：進口擋墻墻頂分縫處設(shè)沉降標(biāo)點，共4個；退水閘和排冰閘閘室在邊墩上設(shè)沉降標(biāo)點，共布設(shè)8個。退水閘各段陡槽分縫處設(shè)沉降標(biāo)點，共設(shè)置12個，排冰閘僅設(shè)置在第一段陡槽，布設(shè)2個。共計26個。

滲透壓力監(jiān)測：閘室上下游各設(shè)1個滲壓監(jiān)測橫斷面，監(jiān)測揚壓力變化，共布置滲壓計4個。

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測：采用鋼筋計進行監(jiān)測，退水閘閘室布設(shè)1個監(jiān)測斷面，設(shè)在閘室上游側(cè)，共布設(shè)鋼筋計7支。

3 各監(jiān)測設(shè)備埋設(shè)安裝技術(shù)要求

所有觀測儀器在埋設(shè)之前，均按《混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》或廠家提供的方法重新率定或檢驗。

3.1 應(yīng)力應(yīng)變計監(jiān)測儀器的埋設(shè)安裝

埋設(shè)應(yīng)力應(yīng)變計監(jiān)測儀器周圍混凝土回填時，要小心填筑，剔除大于8 cm的骨料，由人工分層振搗密實。埋設(shè)后，儀器頂部已終凝的混凝土厚大于0.6 m以上時，守護人員方可離開。

應(yīng)變計埋設(shè)應(yīng)嚴(yán)格控制方向，位置誤差應(yīng)不超過2 cm，其角度誤差不得超過±1°；應(yīng)變計采用綁扎在架立鋼筋上的預(yù)埋法。在鋼筋捆扎點處，先纏一道減震的橡膠帶或微孔塑料。綁扎在鋼筋（或錨索）上時需要加墊塊，綁扎安裝時應(yīng)確保應(yīng)變計的方向。

鋼筋計應(yīng)與鋼筋保持在同一軸線上，要求焊接強度不低于受力鋼筋的強度；焊接時及焊接后，應(yīng)在儀器部位澆水冷卻，使儀器溫度不超過60℃，但不得在焊接處澆水，以免影響焊接強度。

無應(yīng)力計埋設(shè)前，先將無應(yīng)力計筒內(nèi)放置的應(yīng)變計用細(xì)鉛絲固定在無應(yīng)力計筒內(nèi)中心位置上，將無應(yīng)力計筒用混凝土人工填滿，回填過程中應(yīng)保持應(yīng)變計的位置，用人工振搗使混凝土密實，然后將無應(yīng)力計筒固定在埋設(shè)位置。

3.2 滲壓計的埋設(shè)安裝

滲壓計必須經(jīng)室內(nèi)監(jiān)測合格，取下儀器端部的透水石，在鋼模片上涂黃油或凡士林以防生銹；埋設(shè)前用土工布和過濾料包裹滲壓計，在水中浸泡2 h以上，使其達到飽和狀態(tài)，再在測頭上包上裝有干凈的飽和細(xì)沙袋，使儀器進水口通暢，防止水泥漿進入滲壓計內(nèi)部。

3.3 土壓力計的埋設(shè)安裝

土壓力計按坑式埋設(shè)方法進行。埋設(shè)時基礎(chǔ)表面必須平整、密實，儀器周圍及以上1.2 m填料由人工壓實。

3.4 錨索測力計的安裝

安裝時應(yīng)將測力計下墊板與外錨頭孔口墊板對正，然后安裝測力計、測力計墊板、錨具及千斤頂。檢查無誤后進行錨索張拉。

3.5 沉降標(biāo)點的埋設(shè)安裝

沉降標(biāo)點深埋于原狀土內(nèi)，以保證長期穩(wěn)定和安全，底盤應(yīng)埋設(shè)于最大凍土深度以下0.5 m。使用監(jiān)測儀器和設(shè)備對建筑物及地基進行長期系統(tǒng)的監(jiān)測，并及時掌握建筑物的工作性質(zhì)，以保障建筑物安全。監(jiān)測儀器的埋設(shè)施工工作決定著整個安全監(jiān)測系統(tǒng)的質(zhì)量，儀器埋設(shè)一旦失敗將無法補救。為此，儀器埋設(shè)時應(yīng)充分考慮現(xiàn)場可能出現(xiàn)的各種情況，做好各施工工序的交底、協(xié)調(diào)、配合工作，埋設(shè)施工必須按照預(yù)先制定好的施工措施及有關(guān)規(guī)程進行操作。