寨子河堆石壩心墻原型觀測(cè)儀器埋設(shè)施工

張 瑜

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

寨子河堆石壩心墻原型觀測(cè)儀器埋設(shè)施工

張 瑜

(中國葛洲壩集團(tuán)第二工程有限公司，成都，610091)

寨子河瀝青混凝土心墻堆石壩中，為了對(duì)瀝青心墻的變形情況進(jìn)行觀測(cè)分析，布置了溫度計(jì)、測(cè)斜兼沉降管、位錯(cuò)計(jì)及二向應(yīng)變計(jì)等儀器。本文介紹了上述儀器的埋設(shè)施工方法，可供類似工程參考。

堆石壩心墻 原型觀測(cè) 儀器埋設(shè) 施工方法 寨子河工程

寨子河工程瀝青心墻周邊設(shè)計(jì)布置了心墻溫度計(jì)、心墻內(nèi)布置了測(cè)斜兼沉降管，心墻與過度層之間布置了位錯(cuò)計(jì)，以及在心墻周邊布置了二向應(yīng)變計(jì)等設(shè)備。儀器埋設(shè)在多種介質(zhì)之間，不同溫度之間，埋設(shè)難度大，成活率要求高，工程施工方經(jīng)過充分考慮、詳細(xì)策劃、精心施工，實(shí)現(xiàn)了瀝青心墻儀器埋設(shè)成活率100%。本文主要介紹該瀝青心墻觀測(cè)儀器埋設(shè)的施工方法。

1 瀝青心墻溫度計(jì)的安裝埋設(shè)

瀝青混凝土混合料出機(jī)口溫度一般為150℃～170℃，鋪?zhàn)⒚軐?shí)后的溫度一般在120℃～140℃，監(jiān)測(cè)儀器選擇必須考慮耐高溫的要求，同時(shí)必須考慮長期運(yùn)行后瀝青混凝土的穩(wěn)定溫度，以獲得持續(xù)、穩(wěn)定的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。目前國內(nèi)尚沒有專用的、能很好地適應(yīng)瀝青混凝土高溫狀態(tài)和彈性模量的監(jiān)測(cè)儀器和電纜。瀝青混凝土都是高溫施工，為防止監(jiān)測(cè)儀器因高溫而損壞或失靈，必須采取防護(hù)設(shè)施。

溫度計(jì)埋設(shè)時(shí)，在瀝青混凝土冷卻到一定溫度后，用電鉆造孔，待溫度降至70℃以下再放入溫度計(jì)。瀝青混凝土內(nèi)部電纜成束后用玻璃絲布、無紡布等保溫隔熱材料包裹，水平向人工挖槽鋪設(shè)，為深7cm，寬10cm～15cm的條槽，布入電纜后用不高于70℃的碾壓料回填。開槽后混凝土表面按邊角處和接縫混凝土處理方式進(jìn)行處理，也可挖開瀝青混凝土，埋入溫度計(jì)鋪平。

2 測(cè)斜兼沉降管埋設(shè)

目前工程上深埋測(cè)斜管常用的安裝方法有鉆孔埋設(shè)法、挖坑接管法和壩面接管法。本項(xiàng)目測(cè)斜管位于心墻中線上，采用鉆孔埋設(shè)安裝法。即采用φ108mm鉆頭鉆孔，有效孔徑不小于95mm，孔壁平整光滑。為使管子順利到底，一般比安裝深度深些，原則上每10m增加0.5m，或根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定。

首先將鉆頭鉆到預(yù)定位置后，不立即提鉆，需把泵接上清水向下注水，直至泥漿水變成清水為止，再提鉆后安裝。全面清孔，除凈孔內(nèi)殘留巖粉、雜物后，測(cè)定鉆孔偏斜度。

在測(cè)斜儀的測(cè)量系統(tǒng)中，測(cè)斜管的安裝是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。在完成鉆孔、取樣、清孔后，先將測(cè)斜管裝上底蓋，用螺釘或鉚釘固定并密封。各段測(cè)斜管由專用接頭連接，接頭處必須密封處理，防止?jié){液和填料進(jìn)入。

安裝管子的聯(lián)接采用外接頭，一邊下管子一邊向管內(nèi)注入清水，用以增加測(cè)斜管重力來克服浮力，并可防止泥漿進(jìn)入。安裝接頭時(shí)將測(cè)斜管與接管的滑槽對(duì)齊，推緊接頭后用自攻螺釘(PVC管)擰緊，接頭固定好后應(yīng)在接縫處涂PVC膠或玻璃膠，再用膠帶纏繞密封，防止泥漿進(jìn)入。

磁環(huán)安裝時(shí)，按設(shè)計(jì)要求在每節(jié)管子上套上磁環(huán)和定位環(huán)，并用自攻螺絲固定定位環(huán)，然后再把管子插入外接頭內(nèi)，擰緊螺釘，這樣邊接邊向下放到設(shè)計(jì)深度為止。

鉆孔埋設(shè)測(cè)斜管時(shí)，在分段下放測(cè)斜管中，必須在孔頂用夾具夾住測(cè)斜管，以防測(cè)斜管掉入孔中。深層安裝時(shí)，在測(cè)斜管底部系上纜索，安裝時(shí)收緊纜索以防測(cè)斜管接頭受力剪斷。

在沉放測(cè)斜管的過程中，應(yīng)盡量減少測(cè)斜管的安裝間隙，使測(cè)斜管導(dǎo)槽產(chǎn)生螺旋。讓導(dǎo)槽上下保持準(zhǔn)直，孔口對(duì)準(zhǔn)觀測(cè)方向(導(dǎo)槽方向應(yīng)與設(shè)計(jì)的測(cè)量方向一致)。安裝埋設(shè)時(shí)，可在每段測(cè)斜管上安裝專用對(duì)準(zhǔn)裝置，或安裝時(shí)用光學(xué)儀器校準(zhǔn)。在安裝過程中，既要注意防止測(cè)斜管扭轉(zhuǎn)角度過大，影響測(cè)量方向，同時(shí)也要防止測(cè)斜管的彎曲角度過大，超出測(cè)斜儀的測(cè)量范圍。

若磁環(huán)的間隔距離不是2m的整倍數(shù)時(shí)，采取調(diào)節(jié)管子長短實(shí)現(xiàn)，也可采用管子上套定位環(huán)的辦法來解決。但原則上，磁環(huán)向下要有足夠的沉降或隆起距離，必須滿足其設(shè)計(jì)要求。

在安裝和灌漿過程中，測(cè)斜管導(dǎo)槽可能會(huì)與原方向扭轉(zhuǎn)。如果發(fā)生這種情況，且測(cè)斜管還可自由轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就應(yīng)對(duì)測(cè)斜管進(jìn)行方位調(diào)整。方法是輕輕拉起測(cè)斜管，緩緩轉(zhuǎn)動(dòng)，然后放下。

沉降管放到設(shè)計(jì)要求位置后，蓋上蓋子就可以進(jìn)行回填，回填原料為現(xiàn)場(chǎng)干細(xì)土、膨潤土泥球、砂土、原位料等?；靥钏俣炔荒苓^快，以免管子堵塞后回填料下不去而形成空隙，時(shí)隔1d～2d后檢查，回填料下沉后再填滿，管子周圍加上保護(hù)措施，方可放心待后測(cè)量。為防止雜物進(jìn)入，測(cè)斜管管口設(shè)置保護(hù)蓋。露在地表上的測(cè)斜管管口，可安裝帶蓋的鋼管保護(hù)裝置，以防人為損壞。

測(cè)斜管安裝完成后，應(yīng)先用測(cè)斜儀模擬器試放，試放時(shí)測(cè)斜管的兩對(duì)互成90°的導(dǎo)向槽都應(yīng)放倒。試放要求測(cè)斜儀模擬器能平穩(wěn)、順暢地從上到下和從下到上沿著測(cè)斜管導(dǎo)槽平穩(wěn)通過，并以此作為檢驗(yàn)測(cè)斜管安裝完好的標(biāo)準(zhǔn)。

為加強(qiáng)管口的穩(wěn)定性，鋼管保護(hù)裝置外圍地面可做成混凝土墩臺(tái)，測(cè)斜管保護(hù)墩臺(tái)應(yīng)伸入地下0.5m以下，墩臺(tái)上可設(shè)置位移和沉降觀測(cè)標(biāo)點(diǎn)。

將測(cè)斜儀放入測(cè)斜管內(nèi)，并使導(dǎo)向輪完全進(jìn)入導(dǎo)向槽內(nèi)，方向應(yīng)為導(dǎo)向輪的正向與被測(cè)位移座標(biāo)(+X)一致時(shí)測(cè)值為正，相反為負(fù)。之后根據(jù)電纜上標(biāo)明的記號(hào)，每基長(導(dǎo)輪間距)單位長度測(cè)讀一次測(cè)斜管軸線相對(duì)鉛垂線的傾角。

電磁沉降儀測(cè)量時(shí)，由導(dǎo)管底部自下而上提拉，逐點(diǎn)測(cè)量，直至導(dǎo)管頂端。此時(shí)由于測(cè)頭自重的作用，鋼卷尺將被拉成鉛直。當(dāng)測(cè)頭接近磁環(huán)剛發(fā)出響聲的一瞬間，立即確定磁環(huán)的位置，在鋼卷尺上讀出磁環(huán)所在的深度。在同一測(cè)點(diǎn)將測(cè)頭略放下一些，反復(fù)測(cè)2～3次，取平行差≤1mm，確定磁環(huán)的位置，選取最佳讀數(shù)。

3 心墻與過渡層間位錯(cuò)計(jì)埋設(shè)

位錯(cuò)計(jì)施工埋設(shè)時(shí)，一端錨固在過渡料中，一端錨固在心墻里，用于觀測(cè)心墻與過渡層間接合面的剪切位移。位錯(cuò)計(jì)采用表面埋設(shè)方法(見圖1)埋設(shè)，并應(yīng)盡量預(yù)埋，以免影響瀝青混凝土施工。位錯(cuò)計(jì)埋設(shè)時(shí)，由于儀器與套筒之間連接困難，宜一次整體預(yù)埋，并將錨固在瀝青混凝土中一端朝向下游，儀器活動(dòng)部位用耐高溫隔熱織布包裹。

圖1 位錯(cuò)計(jì)的表面埋設(shè)方法示意

在壩體填筑面達(dá)到測(cè)點(diǎn)高程時(shí)，在岸坡和壩體填筑面上進(jìn)行測(cè)點(diǎn)放樣。在岸坡的基巖或混凝土墊層上，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，開挖或預(yù)留深200mm、寬250mm、長1300mm的溝槽，其中回填砂漿厚50mm。在岸坡上鉆孔，孔中用砂漿埋入錨固桿，順岸坡按設(shè)計(jì)方向安裝位移計(jì)。安裝位置用水泥砂漿鑄成一稍大于位移計(jì)的半圓模，水泥砂漿凝固后將位移計(jì)安放在半圓模中，一端與鉆孔中錨固桿聯(lián)接，另一端與下部埋于心墻中的錨固板連接。安裝完成后，位移計(jì)用圓弧形保護(hù)罩蓋住，加以保護(hù)，或者位移計(jì)全部用保護(hù)管套住，然后放在砂漿墊層上。

安裝時(shí)，將位移計(jì)安裝上連接桿，套上塑料塵封、密封圈和護(hù)套，在鉸上涂黃油并用帶黃油的棉紗包裹；另一端和連接桿、接長桿連接，并和錨固板焊接。所有外露的連接桿、接長桿，在連接前均應(yīng)涂上黃油并套上塑料套管，以防止埋設(shè)后為土料約束，妨礙變形傳遞。

將位移計(jì)調(diào)整至滿量程，將電纜從邊坡引出，過岸坡和壩交接面時(shí)要松弛成U形，以防土體沉降，拉斷電纜。對(duì)成套儀器進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)儀器正常后，人工回填壓實(shí)至1.5m以上后恢復(fù)正常施工。

4 二向應(yīng)變計(jì)組埋設(shè)

事先按設(shè)計(jì)高程預(yù)埋二向應(yīng)變計(jì)支座。在碾壓瀝青混凝土儀器布點(diǎn)高程瀝青混凝土碾壓合格后，在設(shè)計(jì)位置挖坑埋設(shè)儀器。儀器坑的尺寸在滿足施工安裝的前提下愈小愈好，以減少碾壓合格混凝土層的擾動(dòng)和回填工作量；儀器頂端距碾壓原面距離宜大于或等于20cm，底端距坑底宜大于或等于10cm?？觾?nèi)人工分層回填瀝青混凝土?xí)r，小型機(jī)械逐層按梅花形排列夯實(shí)，夯頭須平整，夯重1kg～2kg?；靥罨炷撩鎽?yīng)高出碾壓層面5cm，用小型振動(dòng)碾無振碾壓兩遍，有振碾壓8～10遍，再無振碾壓兩遍。

二向應(yīng)變計(jì)體積較大，采用挖坑埋設(shè)法對(duì)心墻防滲體損傷較大，故可采用釬插成孔法。儀器布點(diǎn)高程碾壓層混凝土碾壓合格后，在布點(diǎn)位置用輔助支架定位，按需要釬插垂直孔，孔內(nèi)安放好垂直向應(yīng)變計(jì)后，在孔內(nèi)用不高于70℃的熱瀝青回填。水平向應(yīng)變計(jì)用壓模成槽或人工開挖成槽后安裝。應(yīng)變計(jì)組電纜合并后，水平開槽引出瀝青混凝土心墻。電纜成束后用玻璃絲布等保溫隔熱材料包裹，水平向人工挖槽鋪設(shè)，為深7cm寬10cm～15cm的條槽，布入電纜后用不高于70℃碾壓料回填。開槽后混凝土表面按邊角處和接縫混凝土處理方式進(jìn)行處理。

5 結(jié)語

通過采用上述施工方法，寨子河工程瀝青心墻原型觀測(cè)儀器實(shí)現(xiàn)了100%的埋設(shè)成功率和成活率。通過后期觀測(cè)，瀝青心墻變形在允許范圍內(nèi)，采用上述施工方法埋設(shè)的儀器獲得了成功。本文所述的施工方法可供類似工程參考選用。

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2095-1809(2016)06-0035-03

張瑜(1976.9-)，男，湖北漢川人，工程師，項(xiàng)目部總工，主要從事技術(shù)施工管理工作。

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