長(zhǎng)河壩礫石土心墻分層沉降監(jiān)測(cè)

萬(wàn)永波，董澤瑜

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都，610072)

長(zhǎng)河壩礫石土心墻分層沉降監(jiān)測(cè)

萬(wàn)永波，董澤瑜

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都，610072)

長(zhǎng)河壩水電站 礫石心墻 分層沉降 監(jiān)測(cè)技術(shù) 電位器式位移計(jì)

1 工程概述

長(zhǎng)河壩水電站礫石土心墻堆石壩最大壩高240m，基礎(chǔ)覆蓋層最大厚度為60m，大壩按Ⅷ度進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)。大壩礫石土心墻底寬125m，頂寬6m，高241.9m，施工期和蓄水期沉降變形較大。為了掌握長(zhǎng)河壩大壩礫石土心墻的沉降量，設(shè)計(jì)在大壩基礎(chǔ) 1465.0m 高程，心墻 1535.0m、1585.0m、1615.0m、1645.0m高程，壩頂1697.0m高程，分層埋設(shè)了沉降監(jiān)測(cè)儀器；在大壩樁號(hào)(縱)0＋193.00m、(縱)0＋253.72m各設(shè)一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面；在監(jiān)測(cè)斷面的心墻上游側(cè)、壩軸線、下游側(cè)布置電位器式位移計(jì)；在(縱)0＋330m心墻上、下游側(cè)布置電位器式位移計(jì)。由不同高程的電位器位移計(jì)組成大壩沉降量觀測(cè)線，使用電位器位移計(jì)觀測(cè)大壩心墻的分層壓縮量，將同一觀測(cè)線上的分層壓縮量累加，計(jì)算出大壩心墻的總沉降量。按照設(shè)計(jì)，長(zhǎng)河壩大壩心墻共計(jì)埋設(shè)44套電位器式位移計(jì)，監(jiān)測(cè)大壩礫石土心墻的沉降量。

2 分層沉降儀施工

分層沉降儀施工主要包括鉆孔和儀器埋設(shè)。心墻填筑至分層儀器安裝高程時(shí)，在心墻作業(yè)面安裝鉆機(jī)并調(diào)整鉆機(jī)底座至水平，在鉆機(jī)開(kāi)孔位置安裝導(dǎo)向管，保障鉆孔的垂直度。鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)必須外加保護(hù)管，防止鉆頭對(duì)心墻拉裂。

分層沉降儀鉆孔選用XY－2工程鉆機(jī)，使用加長(zhǎng)鉆具、低壓力、慢轉(zhuǎn)速進(jìn)行施工，以保證鉆孔精度。工程鉆機(jī)設(shè)備安裝就位后應(yīng)調(diào)整鉆機(jī)、鉆架、地基三者水平，立軸上下卡頭無(wú)幌動(dòng)，與孔口中心點(diǎn)吻合。開(kāi)孔階段將鉆具下入孔內(nèi)，松開(kāi)卡盤，將立軸鉆桿擰入沉接頭，卡緊卡盤，輕壓慢轉(zhuǎn)開(kāi)孔，并隨孔深逐漸增加鉆具和鉆桿。鉆進(jìn)過(guò)程中按鉆頭所需正常壓力給壓，不可盲目加壓，并隨孔深增加逐步減壓。金剛石鉆頭排隊(duì)使用，應(yīng)有3個(gè)鉆頭參加排隊(duì)逐步淘汰。每回次鉆進(jìn)的巖心一定要卡取完畢(殘留最多不能超過(guò)0.30m)。鉆孔施工時(shí)交換班必須清楚，如實(shí)填寫和交接鉆孔的測(cè)斜數(shù)據(jù)、鉆進(jìn)情況、設(shè)備情況等；接班與交班應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)斜，盡量避免孔內(nèi)交班。鉆孔偏斜量達(dá)到規(guī)定值，應(yīng)急時(shí)停鉆糾斜。采用測(cè)斜儀對(duì)已施工的鉆孔進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)斜，然后根據(jù)測(cè)斜結(jié)果，設(shè)計(jì)專用處理鉆具進(jìn)行施工和糾正鉆孔的斜度，滿足鉆孔設(shè)計(jì)傾斜要求。糾正傾斜的主要方法有以下幾種:

(1)孔口平面位移糾偏法。通過(guò)孔口鉆機(jī)的移動(dòng)使立軸偏心，促使孔底鉆頭作用力點(diǎn)轉(zhuǎn)移而達(dá)到導(dǎo)偏的效果。這種糾偏方法主要靠鉆桿的鋼度來(lái)達(dá)到糾偏目的，在淺孔段糾偏效果較好，在深孔段糾偏效果大大減弱；

(2)短鉆具糾偏法。將鉆具減至1m～1.5m，采用平面位移法和軸向壓力使孔底鉆具上部靠孔壁，底部鉆具偏向另一方向，達(dá)到糾偏效果。這種糾偏方法操作難度大，一般技術(shù)人員不易掌握；

(3)導(dǎo)管找直法。使用小一級(jí)的套管(通管)下至孔底，然后在孔口找正、穩(wěn)固，用小徑鉆具鉆進(jìn)小導(dǎo)孔，小導(dǎo)孔滿足精度要求后再擴(kuò)孔；

(4)導(dǎo)偏器法。加工一個(gè)導(dǎo)偏器，偏斜角度在1°左右，下入孔底后確定方位，用卡料卡牢后導(dǎo)偏。這種方法糾偏效果明顯，但操作技術(shù)難度大，不易控制導(dǎo)偏器。

分層沉降儀鉆孔完成，經(jīng)設(shè)計(jì)、監(jiān)理、業(yè)主聯(lián)合驗(yàn)收合格后，進(jìn)行儀器安裝和埋設(shè)。先把錨頭與傳力桿連接牢固，再將傳力桿外套φ20mm保護(hù)管，保護(hù)管末端與錨頭密封后一起放入鉆孔內(nèi)，在下放過(guò)程中依次連接傳力桿和保護(hù)管，傳力桿和保護(hù)管的接頭絲桿擰緊，保護(hù)管的接頭用膠帶密封。傳力桿和保護(hù)管放至孔底后調(diào)直，用水泥漿灌漿錨固錨頭，在儀器頂端用C20混凝土澆筑1m×1m儀器安裝底座，混凝土底座應(yīng)水平；待底座混凝土達(dá)到安裝儀器的強(qiáng)度后，將電位器傳感器預(yù)拉至設(shè)計(jì)量程，再把儀器安裝到位固定牢固，儀器電纜按設(shè)計(jì)敷設(shè)和保護(hù)，傳感器外安裝鋼保護(hù)罩，調(diào)平和調(diào)直后固定牢固保護(hù)罩。儀器安裝完成后，在周圍1m范圍人工回填和夯實(shí)礫石土料。

3 礫石土心墻的沉降分析

根據(jù)長(zhǎng)河壩大壩心墻區(qū)電位器式位移計(jì)監(jiān)測(cè)成果，壩體心墻沉降量與心墻填筑呈正相關(guān)，沉降量隨著心墻填筑高程的增高不斷增大。目前壩體心墻最大沉降量(不含覆蓋層)為1819.70mm，位于(縱)0＋193.00m樁號(hào)壩軸線位置，心墻沉降量占心墻填筑高度(約193m)的0.93%。

電位器式位移計(jì)沉降量受礫石土料填筑影響明顯，1535m高程及以下累計(jì)變形量在472.28mm～1004.17mm之間，1535m～1585m高程累計(jì)變形量在276.11mm～431.17mm之間，1585m～1615m高程累計(jì)變形量在73.54mm～813.54mm之間。

(縱)0＋193m斷面壩軸線部位心墻沉降量為1819.70mm，心墻填筑高度為193m，最大沉降量為心墻填筑高度的0.93%，處于正常狀態(tài)；觀測(cè)的最大沉降量位于心墻底部，中間部位的沉降量最小。

(縱)0＋253m斷面壩軸線部位心墻沉降量為1716.99mm，心墻填筑高度為193m，最大沉降量為心墻填筑高度的0.89%，處于正常狀態(tài)；觀測(cè)的最大沉降量位于心墻頂部，中間部位的沉降量最小。

長(zhǎng)河壩心墻沉降量與同類工程的沉降量對(duì)比，糯扎渡水電站在第四次安鑒時(shí)，心墻填筑高度為214.1m，心墻最大沉降量為2763mm，沉降率為1.3%；哥倫比亞瓜維奧壩(GuavioDam)最大壩高246m，運(yùn)行期最大沉降率為2.4%。與此相比，長(zhǎng)河壩心墻當(dāng)前沉降率小于同類工程，處于正常狀態(tài)。心墻沉降量隨填筑高程增加而增加，符合土石壩沉降變形的一般規(guī)律。

4 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)河壩分層沉降儀使用的電位器式位移計(jì)，其傳感器為直滑式精密儀器，測(cè)量時(shí)傳感器采用5芯電纜恒流供電，儀器測(cè)值不受傳輸電纜的長(zhǎng)度及環(huán)境溫度變化等影響，觀測(cè)成果精度高，測(cè)值穩(wěn)定可靠。分層沉降儀采用后期鉆孔埋設(shè)方法，對(duì)心墻的施工干擾小，儀器的保護(hù)措施簡(jiǎn)單，提高了儀器的完好率。同時(shí)，埋入式分層電位器式沉降儀，克服了傳統(tǒng)電磁沉降環(huán)觀測(cè)精度低的缺點(diǎn)，避免了水管式沉降儀在心墻內(nèi)形成滲漏通道的缺陷。通過(guò)優(yōu)化儀器結(jié)構(gòu)，保障沉降成果的真實(shí)性、可靠性、穩(wěn)定性，儀器性能趨于穩(wěn)定成熟，為實(shí)現(xiàn)大壩內(nèi)部沉降自動(dòng)化觀測(cè)奠定了基礎(chǔ)，這是今后大壩內(nèi)部沉降監(jiān)測(cè)發(fā)展趨勢(shì)和方向。

TV641.41∶TU433

B

2095－1809(2016)05－0046－02

萬(wàn)永波(1973－)，男，重慶市豐都人，高級(jí)工程師，從事水電水利工程安全監(jiān)測(cè)工作。