南水北調(diào)中線(xiàn)一期工程白河倒虹吸安全監(jiān)測(cè)施工管理

□李炎森 □謝 娟

（1河南省河川工程監(jiān)理有限公司 2開(kāi)封市水利工程總隊(duì)）

1 基本情況

1.1 工程位置及建筑物概況

南水北調(diào)中線(xiàn)一期工程總干渠陶岔渠首至沙河南（委托建管項(xiàng)目）白河倒虹吸工程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“白河倒虹吸工程”），是南水北調(diào)中線(xiàn)一期工程總干渠穿越白河干流的交叉建筑物。樁號(hào)范圍為115+190～116+527順渠水流向總長(zhǎng)1337m。工程主要建筑物由進(jìn)口至出口依次為：進(jìn)口漸變段、退水閘及過(guò)渡段、進(jìn)口檢修閘、倒虹吸管身（77節(jié)）、出口節(jié)制閘（檢修閘）、出口漸變段。進(jìn)口漸變段長(zhǎng)48m，漸變段長(zhǎng)50m，其間布置有退水閘，退水閘軸線(xiàn)與倒虹吸軸線(xiàn)交角為44.60°,退水閘閘室長(zhǎng)15m，閘孔寬5m。進(jìn)口檢修閘長(zhǎng)16m，分二個(gè)閘室，每個(gè)閘室分二孔，單孔寬6.70m。倒虹吸管身樁號(hào)水平投影長(zhǎng)1140m。倒虹吸管身采用地下埋管，兩孔一聯(lián)，兩聯(lián)之間以軟墊層隔開(kāi)，間距2cm。出口節(jié)制閘長(zhǎng)26m。每閘孔寬6.70m，兩孔一聯(lián)。出口漸變段樁號(hào)長(zhǎng)60m。

1.2 主要工程內(nèi)容

按照招標(biāo)文件技術(shù)條款規(guī)定及施工圖紙要求，本設(shè)計(jì)單元工程的工作內(nèi)容包括：監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的采購(gòu)、檢驗(yàn)和率定;監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的安裝和埋設(shè)及與此相關(guān)的土建工程;合同期監(jiān)測(cè);監(jiān)測(cè)資料整編、分析與安全評(píng)價(jià);完工移交。

1.3 主要觀測(cè)項(xiàng)目

1.3.1 倒虹吸管

垂直位移觀測(cè),結(jié)構(gòu)應(yīng)力觀測(cè),混凝土溫度及裂縫觀測(cè),管外水壓力觀測(cè)，土壓力觀測(cè)。

1.3.2 進(jìn)出口閘及漸變段

垂直位移監(jiān)測(cè),閘墻傾斜監(jiān)測(cè),進(jìn)口閘室結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測(cè),混凝土溫度及裂縫,閘室地基壓應(yīng)力監(jiān)測(cè),墻后土壓力監(jiān)測(cè)、進(jìn)口閘滲透壓力監(jiān)測(cè)、進(jìn)出口水位監(jiān)測(cè)。

1.3.3 退水閘

閘室垂直位移監(jiān)測(cè),閘墻和擋土墻的傾斜監(jiān)測(cè)。

1.4.儀器選型及主要技術(shù)指標(biāo)

1.4.1 儀器選型原則

所采購(gòu)的儀器設(shè)備嚴(yán)格按招標(biāo)文件技術(shù)要求執(zhí)行；儀器設(shè)備各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均需滿(mǎn)足有關(guān)國(guó)家規(guī)范要求及招標(biāo)文件相關(guān)規(guī)定要求。

1.4.2 招標(biāo)文件要求的監(jiān)測(cè)儀器主要技術(shù)指標(biāo)

白河倒虹吸安全監(jiān)測(cè)儀器設(shè)施安裝主要為鋼筋計(jì)、應(yīng)變計(jì)、無(wú)應(yīng)力計(jì)、滲壓計(jì)、土壓力計(jì)、沉降計(jì)、垂直位移測(cè)點(diǎn)、工作基點(diǎn)的安裝埋設(shè)。合同文件要求的幾種主要儀器技術(shù)指標(biāo)包括：

1.4.2.1 滲壓計(jì)

量程 0.35MPa，分辨率 0.03%F·S，精度±0.50%F·S，溫度范圍-20℃～60℃，采用進(jìn)口器件國(guó)內(nèi)組裝振弦式儀器。

1.4.2.2 土壓力計(jì)

量程 0.70MPa，分辨率 0.05%F·S，精度±0.10%F·S，溫度測(cè)量范圍-20℃～80℃，采用進(jìn)口器件國(guó)內(nèi)組裝振弦式儀器。

1.4.2.3 鋼筋計(jì)

量程 300MPa，分辨率 0.05%F·S，精度±0.25%F·S。溫度測(cè)量范圍-20℃～80℃，要求與安裝位置的鋼筋同徑，采用進(jìn)口器件國(guó)內(nèi)組裝振弦式儀器。

1.4.2.4 應(yīng)變計(jì)

量程 3000με，分辨率：0.50～1με，精度±0.10%F·S，溫度范圍-20℃～80℃，采用進(jìn)口器件國(guó)內(nèi)組裝振弦式儀器。

1.4.2.5 沉降計(jì)

量程 50mm、100mm，分辨率 0.02%F·S，精度±0.10%F·S，溫度范圍-20℃～60℃，采用進(jìn)口器件國(guó)內(nèi)組裝振弦式儀器。

2 監(jiān)測(cè)儀器的安裝和埋設(shè)

安全監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的埋設(shè)安裝必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙、通知和相關(guān)的技術(shù)規(guī)程規(guī)范執(zhí)行，并接受現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理人的指導(dǎo)與監(jiān)督。

以滲壓計(jì)的安裝埋設(shè)為例：白河倒虹吸基礎(chǔ)、邊墻外側(cè)及頂板上部滲壓計(jì)（詳見(jiàn)圖1）。

圖1 滲壓計(jì)安裝埋沒(méi)示意圖

步驟一：埋設(shè)前將滲壓計(jì)前端的透水石取下，然后把滲壓計(jì)完全浸泡在水中，在水下將透水石緩慢重新裝回滲壓計(jì)上，并在安裝前一直浸泡在水中。

步驟二：按設(shè)計(jì)圖紙要求確定儀器安裝位置，開(kāi)挖正四棱臺(tái)形狀的坑槽（深15cm，上部邊長(zhǎng)30cm，下部長(zhǎng)25cm）。

步驟三：量測(cè)儀器零水位讀數(shù)，并記錄數(shù)據(jù)。

步驟四：在坑槽底部鋪一層中粗砂后，把砂袋包裹好的滲壓計(jì)放在上面，砂袋裹體由中粗砂組成，并以水飽和，然后用中粗砂回填坑槽至頂部。

步驟五：在坑槽頂部鋪一塊油毛氈，用水泥砂漿封堵坑槽。

步驟六：量測(cè)安裝完成后的儀器讀數(shù)，并記錄數(shù)據(jù)。

步驟七：對(duì)埋設(shè)儀器引出電纜并進(jìn)行標(biāo)識(shí)與保護(hù)。

3 質(zhì)量管理措施

根據(jù)工程特點(diǎn)，為確保工程質(zhì)量，采用以下質(zhì)量保證措施：

一是組織長(zhǎng)期從事安全監(jiān)測(cè)工作的專(zhuān)家和專(zhuān)業(yè)施工技術(shù)人員從事本項(xiàng)目，以保證本項(xiàng)目工作的順利進(jìn)行；二是成立專(zhuān)門(mén)的質(zhì)量檢查機(jī)構(gòu)，配備專(zhuān)職質(zhì)量檢查人員，建立質(zhì)量檢查制度；三是對(duì)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的采購(gòu)、率定、安裝、觀測(cè)實(shí)施全過(guò)程控制；四是禁止使用任何不合格的材料和設(shè)備；五是嚴(yán)格按照招標(biāo)文件、技術(shù)規(guī)范及監(jiān)理人的要求開(kāi)展本工程工作；六是建立專(zhuān)用的數(shù)據(jù)管理、計(jì)算、誤差處理、曲線(xiàn)繪制等處理模塊，及時(shí)準(zhǔn)確地提供觀測(cè)成果；七是遇特殊情況，提交專(zhuān)門(mén)報(bào)告。

4 觀測(cè)資料的整理與分析

4.1 觀測(cè)資料整理

現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)人員用現(xiàn)場(chǎng)記錄表或記錄本記錄觀測(cè)原始數(shù)據(jù)。每次監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集后，應(yīng)隨即檢查、檢驗(yàn)原始記錄的可靠性、正確性和完整性,如有漏測(cè)、誤讀（記）或異常，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)（復(fù)）測(cè)、確認(rèn)或更正。

經(jīng)過(guò)檢查、檢驗(yàn)后的原始數(shù)據(jù)及時(shí)錄入計(jì)算機(jī)內(nèi)的觀測(cè)記錄表，并及時(shí)做好觀測(cè)記錄表的分類(lèi)整理工作，妥善保管。觀測(cè)數(shù)據(jù)在EXCEL表格經(jīng)計(jì)算和轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的位移、應(yīng)力、應(yīng)變、滲壓等物理量后，以固定格式錄入資料數(shù)據(jù)庫(kù)中，生成測(cè)值過(guò)程線(xiàn)、特征值等相關(guān)圖表，以做資料分析之用。

4.2 施工期觀測(cè)資料及分析

4.2.1 觀測(cè)基準(zhǔn)值的選取

對(duì)于本工程來(lái)說(shuō)，施工期監(jiān)測(cè)資料基準(zhǔn)值的選取分為以下幾個(gè)方面進(jìn)行：對(duì)于位移類(lèi)監(jiān)測(cè)儀器來(lái)說(shuō)，以?xún)x器安裝完成后連續(xù)3次測(cè)讀，測(cè)值穩(wěn)定后的測(cè)值作為基準(zhǔn)值；對(duì)于滲壓類(lèi)儀器來(lái)說(shuō)，以安裝前的測(cè)值作為基準(zhǔn)值；對(duì)于應(yīng)力、應(yīng)變儀器（鋼筋計(jì)、應(yīng)變計(jì)、無(wú)應(yīng)力計(jì)）等以安裝完成混凝土凝固后，連續(xù)3次測(cè)讀，測(cè)值穩(wěn)定后的測(cè)值作為基準(zhǔn)值。

4.2.2 各項(xiàng)目觀測(cè)成果

現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)記錄經(jīng)過(guò)初步整理后，確定儀器基準(zhǔn)值。按照廠(chǎng)家提供的計(jì)算公式對(duì)錄入到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)工程實(shí)際情況剔除明顯不合理的粗差，自動(dòng)生成測(cè)值過(guò)程線(xiàn)和特征值統(tǒng)計(jì)表對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分析。

以滲壓計(jì)觀測(cè)成果分析為例：白河倒虹吸典型滲壓計(jì)測(cè)值過(guò)程,詳見(jiàn)圖2。

圖2 17#管身建基面滲壓計(jì)P01BH觀測(cè)過(guò)程曲線(xiàn)圖

從白河渠道倒虹吸典型滲壓計(jì)測(cè)值過(guò)程線(xiàn)可以看出：在倒虹吸土建施工初期，由于施工單位持續(xù)進(jìn)行抽排水，地下水位人為處于一個(gè)平穩(wěn)的狀態(tài)，不受外界環(huán)境的影響，滲壓計(jì)測(cè)值此階段處于穩(wěn)定狀態(tài)。在主體工程基本完工，特別是建筑物回填工作結(jié)束后，土建單位抽排水停止，地下水位有個(gè)回升過(guò)程，此階段滲壓計(jì)測(cè)值也是逐漸增大而后趨于穩(wěn)定。地下水位回升至自然狀態(tài)后，隨季節(jié)及大氣降水的變化而波動(dòng)，滲壓計(jì)測(cè)值也隨之上下浮動(dòng)，這符合自然規(guī)律。

5 經(jīng)驗(yàn)與建議

安全監(jiān)測(cè)儀器的安裝埋設(shè)工作穿插于主體土建工程施工之中，是主體工程施工的重要環(huán)節(jié)，儀器埋設(shè)的質(zhì)量與土建施工聯(lián)系緊密。由于監(jiān)測(cè)儀器比較敏感，儀器電纜脆弱且集中，容易遭受交叉施工破壞，為保證已安裝監(jiān)測(cè)儀器和電纜的安全，建議如下：

第一，安全監(jiān)測(cè)施工單位及時(shí)做好儀器及電纜的保護(hù)工作，加強(qiáng)巡視檢查，發(fā)現(xiàn)電纜碰損問(wèn)題及時(shí)修復(fù)。

第二，相關(guān)土建標(biāo)施工至儀器或電纜附近時(shí)要做好保護(hù)工作，避免造成電纜碰損，如有破壞及時(shí)通知安全監(jiān)測(cè)單位進(jìn)行修復(fù)。

第三，建管單位與監(jiān)理單位要做好參建各方的協(xié)調(diào)與信息交流工作，各方共同努力，確保監(jiān)測(cè)儀器埋設(shè)質(zhì)量，使監(jiān)測(cè)工程切實(shí)起到“工程安全耳目”的作用。