沙河渡槽充水試驗變形監(jiān)測淺析

□郭志剛（黃河勘測規(guī)劃設計有限公司）

1.概況

沙河渡槽工程位于河南平頂山市魯山縣境內，總干渠樁號SH（3）0+000～SH（3）11+938.1，全長 11.938km。起點位于河南省魯山縣薛寨村北，總干渠設計樁號為SH（3）0+000，大地坐標為：X=3728507.982,Y=496005.975，在娘娘廟與樓張之間跨越沙河，再以偏東北方向至終點魯山坡流渡槽出口50m止。終點即魯山北段設計單元的起點，設計樁號為SH(3)11+938.1,大地坐標為：X=3737155.512、Y=499303.474。沙河渡槽段渠段起點設計水位125.37m,與魯山北段起點相接的終點設計水位123.489m，總水頭差1.881m。沙河渡槽總干渠設計流量320m3/s，加大流量380m3/s。沙河渡槽段工程等級為一等，主要建筑物為1級。

充水試驗槽為單跨U形槽身，槽身長30m，直徑8m，凈高7.4m，總高8.3m；槽身由4個獨立支墩支承，支墩與槽身間設0.6m×0.6m橡膠板連接；試驗槽兩端設堵頭擋水，堵頭采用C30鋼筋混凝土結構，單側堵頭長6.97m，高10.37m。

2.監(jiān)測儀器的布置

沉降監(jiān)測點的布置：在槽頂布置12個沉降標點，其中槽體10個，兩端堵頭各1個，共2個，布置見圖1。基礎沉降標點共4個，布置見圖2。橡膠板壓縮變形設4套監(jiān)測儀器，布置見圖3。在槽體跨中底部設1個百分表監(jiān)測跨中撓度。

圖1 槽頂沉降標點布置圖

圖2 基礎沉降標點布置圖

圖3 橡膠板壓縮變形監(jiān)測儀器布置圖

3.監(jiān)測方法

沉降監(jiān)測用拓普康DL-502電子水準儀，采用二等水準閉合路線測量，分槽頂沉降和支墩沉降兩部分測量，距充水槽較遠且穩(wěn)定的已知點JCA作為工作基點；橡膠板壓縮變形和撓度分別用裂縫計和百分表進行觀測，經(jīng)過二次計算得出觀測值。

4.數(shù)據(jù)分析

4.1 變形監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

各工況水位下槽頂沉降量見表1，支墩沉降量見表2，橡膠板壓縮變形量見表3，跨中撓度見表4。

表1 各工況水位下跨中槽頂沉降量

表2 各工況水位下支墩沉降量

表3 各工況水位下橡膠板壓縮變形量

表4 各工況水位下跨中撓度

由表1～表4數(shù)據(jù)可知。

4.1.1 充水至特征水位3.7m時，槽頂左、右兩側的最大沉降量發(fā)生在跨中位置，D4、D10均為1.6mm，這與實際情況相符；槽基礎沉降也是隨上部荷載的增大在逐漸的增大，基礎4個支墩均沉降在2mm以上；橡膠板的最大壓縮量發(fā)生在K3位置，變形量為0.5mm。

4.1.2 充水至特征水位6.05m（正常水位）時，槽頂左、右兩側的最大沉降量發(fā)生在跨中位置，D4、D10累計沉降量分別為4.1mm、4.2mm，水位在逐漸增大，撓度也同時增大，這與實際情況相符；槽基礎4個支墩累計沉降量平均2.8mm；橡膠板的最大壓縮量發(fā)生在K3位置，變形量為0.9mm。

4.1.3 充水至特征水位6.797m（加大水位）時，槽頂左、右兩側的最大沉降量發(fā)生在跨中位置，D4、D10累計沉降量分別為5.3mm、5.6mm，水位在逐漸增大，撓度也同時增大，這與實際情況相符；槽基礎沉降沒有明顯的變化，基礎4個支墩累計沉降量平均2.9mm；橡膠板的最大壓縮量發(fā)生在K3位置，變形量為1.0mm。

4.1.4 充水至特征水位7.4m（滿槽水位）時，槽頂左、右兩側的最大沉降量發(fā)生在跨中位置，D4、D10累計沉降量分別為5.7mm、6.1mm，水位在逐漸增大，撓度也同時增大，這與實際情況相符；槽基礎沉降略有變化，基礎4個支墩累計沉降量平均3.2mm；橡膠板的最大壓縮量發(fā)生在K3位置，變形量為1.0mm。

4.2 實測跨中撓度與結構計算數(shù)據(jù)對比分析

其實表中的數(shù)據(jù)不是槽體的實際撓度，應除去支墩的沉降量和橡膠板壓縮變形量，才是真正的槽體跨中撓度。

在此取支墩的沉降量和橡膠板壓縮變形量的平均值作為計算值，當7.4m滿槽水位時，支墩的沉降量平均值為3.5mm，橡膠板壓縮變形量平均值為0.9mm，跨中撓度為5.1mm。

實際跨中撓度y=5.1-3.5-0.9=0.7mm，結構計算數(shù)據(jù)7.4m滿槽水位時撓度為1.9mm，試驗測得的跨中撓度遠小于理論計算值。

5.結語

一是通過原型充水試驗說明工程槽結構是安全的，是滿足設計要求和工程需要的；二是槽場存槽區(qū)的支墩也是滿足設計要求的；三是監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠真實反映充水試驗槽的變形情況。