水利工程大壩施工監(jiān)測技術(shù)研究與實(shí)踐

黃祖同 黃武敏

(中國水利水電第十六工程局有限公司海外事業(yè)部，福建福州 350003)

1 工程概況

某大型擋水發(fā)電大壩是一座碾壓混凝土重力壩，壩體最高為111 m，壩頂總長300 m，最大壩底寬度84．5 m，壩頂寬7 m，共分為7個施工壩段，計劃澆筑約60萬m3混凝土，澆筑工期為29個月?；炷了竭\(yùn)輸采用20 t，8 t自卸汽車，碾壓混凝土垂直運(yùn)輸主要使用200 m3/h負(fù)壓溜槽，常態(tài)混凝土垂直運(yùn)輸以10 t/30 t高架門機(jī)吊運(yùn)為主，基礎(chǔ)找平層等局部常態(tài)混凝土垂直運(yùn)輸利用負(fù)壓溜槽?？梢姡緣误w工程為大體積混凝土結(jié)構(gòu)工程，施工過程的溫度控制和成型結(jié)構(gòu)物的裂縫控制直接關(guān)系到工程施工的質(zhì)量和結(jié)構(gòu)物的安全。為此，本課題組對壩體的施工安全進(jìn)行了重點(diǎn)監(jiān)測和控制，監(jiān)測的主要內(nèi)容是混凝土澆筑過程中的溫度控制和成型結(jié)構(gòu)物的裂縫值。

2 壩體溫度控制

2．1 壩體溫度監(jiān)測方案

對于本RCC高壩，選擇3個以上的監(jiān)測縱斷面，包括平行于壩軸線、壩頂及基礎(chǔ)廊道的監(jiān)測縱斷面;選擇3個以上的監(jiān)測橫斷面，布置在最大壩高壩段或地質(zhì)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜壩段，其中以選擇河床最深處的橫剖面為壩內(nèi)變形的主要監(jiān)測斷面。在監(jiān)測斷面上，監(jiān)測項目的選擇針對工程安全的制約因素和工程設(shè)計要求，恰當(dāng)?shù)卮_定監(jiān)測項目及其測點(diǎn)數(shù)量，儀器布設(shè)齊全，以保證有效的工程性態(tài)監(jiān)測。

2．2 溫度計埋設(shè)方案

溫度測點(diǎn)布置應(yīng)根據(jù)碾壓混凝土結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)和施工方法而定。一般在有代表性壩段的中心斷面上，按矩形網(wǎng)格布置溫度計，網(wǎng)格間距按10 m～20 m，上密下疏，并在壩體表面、間歇期層面、孔洞周圍和溫度變化劇烈部位的測點(diǎn)適當(dāng)加密。由于碾壓混凝土壩是采用干硬性材料，大型機(jī)械連續(xù)薄層攤鋪，振動碾碾壓密實(shí)等與常態(tài)混凝土筑壩方法不同，因此，不能按傳統(tǒng)方法埋設(shè)儀器。先測量放樣，確定溫度計的埋設(shè)位置，采取挖坑或鉆孔回填法:即將倉面上的碾壓混凝土挖坑或鉆孔后，然后挖不同深度的3個坑，將溫度計垂直放入坑內(nèi)，高于所埋設(shè)的碾壓層面，進(jìn)行儀器定位，然后用常態(tài)混凝土回填。人工采用小型振動碾按不同的碾壓遍數(shù)和碾壓方法搗實(shí)。混凝土完全覆蓋儀器后按設(shè)計要求觀測，按觀測規(guī)程記錄埋設(shè)過程的主要參數(shù)，并繪制埋設(shè)草圖。

3 壩體橫向裂縫監(jiān)測

3．1 測縫計

在每個階段面上每隔50 m各布設(shè)1只壩縫測縫計和1只表面橫縫測縫計，實(shí)測壩體結(jié)構(gòu)物的變形情況。

3．2 測縫計的埋設(shè)方案

埋設(shè)于混凝土壩橫縫上的測縫計在先澆塊上埋設(shè)附件。先澆塊立模后，在接縫一側(cè)的模板上放樣，確定測縫計的埋設(shè)點(diǎn)。將安裝蓋釘于埋設(shè)點(diǎn)模板上，同時將測縫計套筒及連接座旋上，螺紋上涂上黃油，套筒內(nèi)塞滿棉紗，并用油漆在埋設(shè)點(diǎn)做記號標(biāo)識。為了保證附件安裝更為牢靠，可再用φ12的鋼筋將套筒點(diǎn)焊在模板上，以免混凝土澆搗及拆模過程中將其損壞。當(dāng)接縫的另一側(cè)混凝土澆至高出儀器埋設(shè)位置20 cm時，挖去搗實(shí)的混凝土，打開套筒蓋，取出填塞物，旋上測縫計，用墊片和三腳架將測縫計預(yù)拉至設(shè)計(滿量程的1/4)量程，再用棉紗和膠布封住套筒和測縫計之間空隙后，回填混凝土。

4 施工期數(shù)據(jù)觀測方案

施工期監(jiān)測數(shù)據(jù)采集嚴(yán)格按照規(guī)范和技術(shù)要求執(zhí)行，并做到“四無”，即無缺測、無漏測、無不符合精度、無違時;“四及時”，即及時觀測、及時記錄、及時計算、及時校核;“四固定”，即人員固定、儀器固定、測次固定、時間固定。必要時，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況或監(jiān)理工程師的指示，適當(dāng)調(diào)整觀測頻次，以保證監(jiān)測資料的準(zhǔn)確和連續(xù)性。1)溫度計:在埋設(shè)初期，24 h以內(nèi)，每隔4 h測1次;之后每天觀測2次，直至混凝土達(dá)到最高水化熱溫升為止;以后按照技術(shù)要求觀測頻次執(zhí)行，或根據(jù)工程需要確定。2)壩縫測縫計:埋設(shè)初期，24 h以內(nèi)，每隔4 h測1次，直至混凝土達(dá)到最高水化熱溫升為止;以后每天觀測1次，持續(xù)一旬;以后每周觀測1次，持續(xù)2個月;再以后按DL/T 5178-2003混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范中規(guī)定的測次觀測，或根據(jù)現(xiàn)場情況確定。3)表面橫縫測縫計，大壩灌漿區(qū)接縫灌漿前2周，進(jìn)行表面橫縫開合度的首次觀測，至灌漿前測次不少于7次;橫縫灌漿時，應(yīng)進(jìn)行實(shí)時的觀測直到灌漿結(jié)束。如多條橫縫同時灌漿，則應(yīng)按上述方法，進(jìn)行同步觀測。除進(jìn)行灌漿的橫縫外，左右相鄰的橫縫也應(yīng)進(jìn)行灌漿前、后相應(yīng)的開合度觀測。

5 監(jiān)測資料整理分析與信息反饋

5．1 觀測資料的整編分析

1)使用經(jīng)監(jiān)理批準(zhǔn)的格式將各項儀器的有關(guān)參數(shù)、埋設(shè)后的初始讀數(shù)和全部儀器設(shè)備的檔案卡等整編成冊。

2)在施工期及時整理分析全部觀測資料，繪制測值變化過程線，并按周、月向有關(guān)單位報送觀測報告。

5．2 監(jiān)測資料的分析方法

常見的監(jiān)測資料的分析方法有比較法、作圖法、特征值統(tǒng)計法及綜合分析法。

1)比較法。通過巡視檢查，比較各種異常現(xiàn)象的變化和發(fā)展趨勢;通過各觀測成果物理量數(shù)值的變化規(guī)律或發(fā)展趨勢的比較，預(yù)計建筑物安全狀況的變化;通過觀測成果與設(shè)計的或試驗(yàn)的成果比較，看其規(guī)律是否具有一致性和合理性。2)作圖法。通過繪制觀測物理量的過程線圖、特征過程線圖、相關(guān)圖和分布圖等，直觀地了解觀測物理量的變化規(guī)律，判斷有無異常。3)特征值法。對各觀測物理量歷年的最大和最小、變差、周期、年平均值以及年變化率等進(jìn)行統(tǒng)計分析，分析各物理量之間在數(shù)據(jù)變化方面是否具有一致性和合理性。4)綜合分析法。隨時補(bǔ)充或修整有關(guān)監(jiān)測設(shè)施的變動或檢驗(yàn)、校測情況，以及各種考證表、圖等，確保資料的銜接和連續(xù)性。繪制監(jiān)測物理量過程線圖或監(jiān)測物理量與某些原因量的相關(guān)圖，檢查和判斷測值的變化趨勢。根據(jù)所繪制圖表和有關(guān)資料及時作出初步分析，分析各監(jiān)測物理量的變化規(guī)律和趨勢，判斷有無異常值。

5．3 監(jiān)測成果信息反饋

對監(jiān)測資料進(jìn)行了整編和分析后，及時將資料成果反饋給業(yè)主、監(jiān)理和設(shè)計，所采取的反饋方式包括:監(jiān)測日報、監(jiān)測周報、監(jiān)測簡報(例會報告)、監(jiān)測月報、年度報告、專項報告和監(jiān)測成果綜合分析報告。

1)每日以電子版形式，將當(dāng)天的監(jiān)測成果及施工情況及時報送業(yè)主和監(jiān)理單位，每周以周報形式報送，每月以月報形式，每年則以年報形式報送。月報和年報至少包含:相應(yīng)安全監(jiān)測施工部位在當(dāng)月或當(dāng)年的土建工程施工情況(進(jìn)度、形象、存在主要問題等);當(dāng)月或當(dāng)年已完成的儀器埋設(shè)情況(數(shù)量、種類、占合同數(shù)量的百分比、完好情況等);巡視檢查情況(反映現(xiàn)場施工環(huán)境的變化、儀器設(shè)備維護(hù)以及反映對實(shí)施安全監(jiān)測施工有干擾的情況等);觀測成果報表(將各類項目的檢測成果以綜合月報表和年報表的形式反映);各測點(diǎn)監(jiān)測物理量隨時間、空間變化的曲線圖和分布圖存在問題和建議。2)及時響應(yīng)業(yè)主和監(jiān)理的指示和要求。根據(jù)業(yè)主的需要，隨時提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)和分析成果，以為業(yè)主和設(shè)計決策、指導(dǎo)土建單位施工服務(wù)。3)在遇到緊急情況下，可采取口頭、電話等手段及時通報。

6 結(jié)語

經(jīng)過29個月的監(jiān)測和控制，本水利工程壩體結(jié)構(gòu)物的混凝土質(zhì)量一次性全部達(dá)標(biāo)。本文就超大型壩體工程在施工過程的溫度和裂縫控制進(jìn)行了初步探討和實(shí)踐，以期為大家進(jìn)行同類工程施工提供參考，更多好的監(jiān)測方法有待大家一起探討和實(shí)踐。

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