振弦式滲壓計(jì)在雙洎河渡槽監(jiān)測中的應(yīng)用

孟 方，宋田華

(中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710000)

1 工程概況

雙洎河渡槽工程位于河南省新鄭市境內(nèi)，全長1.849 4 km，其中渠道長度0.772 4 km，建筑物長度1.077 km。渡槽全長810 m，其中梁式渡槽長600 m，閘渡連接段長55 m，進(jìn)出口漸變段長155 m，分2聯(lián)4孔20跨，跨度30 m；單孔凈寬7 m、槽高7.9 m。設(shè)計(jì)流量為305 m3/s，加大流量為365 m3/s，槽身為預(yù)應(yīng)力混凝土矩形槽。單跨渡槽一期混凝土(C50)方量為987 m3，鋼筋總量為150 t，鋼鉸線重量為56 t，單跨總重量為2 500 t，屬世界之最。設(shè)計(jì)水位為123.524～123.166 m，總水位差為0.358 m。渠道過水?dāng)嗝娉侍菪螤?，設(shè)計(jì)底寬為23.5 m，設(shè)計(jì)水深為7 m，堤頂寬為5 m。渠道邊坡系數(shù)為2，設(shè)計(jì)縱坡為1/26 000，渠道基本都為全填斷面。本渠段共有各類建筑物6座，其中：河渠交叉1座，左岸排水1座，鐵路交叉1座，公路橋1座，節(jié)制閘1座，退水閘1座。

2 滲流監(jiān)測布置

主要有渠道滲流監(jiān)測、建筑物滲流監(jiān)測和河道邊坡滲流監(jiān)測。

(1)渠道滲流監(jiān)測

明渠1段重點(diǎn)監(jiān)測斷面SH(3)131+540中，在渠道中部基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1支滲壓計(jì)，渠道邊坡中設(shè)計(jì)6支滲壓計(jì)。

明渠2段重點(diǎn)監(jiān)測斷面SH(3)132+702.1中，在渠道中部基礎(chǔ)設(shè)計(jì)1支滲壓計(jì)，渠道邊坡中設(shè)計(jì)6支滲壓計(jì)。

(2)建筑物滲流監(jiān)測

進(jìn)口漸變段與總干渠接合斷面處設(shè)計(jì)3支滲壓計(jì)。

2、6、9號擋土墻以及分流墩在基礎(chǔ)各設(shè)計(jì)2支滲壓計(jì)。

退水閘共設(shè)計(jì)9支滲壓計(jì)，在退0-010.0進(jìn)口底板中部建基面以下設(shè)計(jì)1支滲壓計(jì)，在退0+002.0閘墩前部左右邊墻外和底板中部基礎(chǔ)設(shè)計(jì)3支滲壓計(jì)，在退0+013.0閘墩后部左右邊墻外和底板中部基礎(chǔ)設(shè)計(jì)3支滲壓計(jì)，在退0+066.0出口5號流槽末端左邊墻外和底板中部基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2支滲壓計(jì)。

節(jié)制閘、1號落地槽、2號落地槽在基礎(chǔ)各設(shè)計(jì)4支滲壓計(jì)。

出口箱基矩形槽基礎(chǔ)設(shè)計(jì)4支滲壓計(jì)，在右邊墻外回填土中設(shè)計(jì)1支滲壓計(jì)。

出口檢修閘基礎(chǔ)設(shè)計(jì)4支滲壓計(jì)。

5、8號擋土墻在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)2支滲壓計(jì)。

出口導(dǎo)流墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)4支滲壓計(jì)。

出口漸變段與總干渠接合斷面處左右岸各設(shè)計(jì)3支滲壓計(jì)。

(3)河道邊坡滲流監(jiān)測

河道右邊坡共設(shè)計(jì)6支滲壓計(jì)，設(shè)置2個(gè)監(jiān)測斷面，分別位于渡槽中心線兩側(cè)各20 m。

3 儀器選型

采用振弦式儀器，規(guī)格及型號為BGK4500S—0.7 MPa，廠家為北京基康公司。主要技術(shù)指標(biāo)為：量程范圍0.35～0.7 MPa，分辨率不低于0.025%F·S，精度不低于±0.5%F·S；每個(gè)滲壓計(jì)帶有≥3 m的專用電纜；溫度范圍不小于-20～70 ℃。

4 儀器的安裝埋設(shè)與接線注意事項(xiàng)

4.1 儀器的安裝埋設(shè)

(1)滲壓計(jì)現(xiàn)場安裝前外殼及透水石須在清水中浸泡24 h以上，使其充分飽和。

(2)加工砂囊(用土工布和過濾料(中、粗砂))并用細(xì)鋼絲將砂囊固定在儀器及電纜上。

(3)安裝在測壓管內(nèi)的滲壓計(jì)用1.2 mm鋼絲懸吊，慢慢放入孔內(nèi)，下放時(shí)儀器應(yīng)靠近孔壁以便于人工比測。儀器就位測值正常后，將鋼絲固定在電纜保護(hù)管管口處的鋼筋上。鋼筋呈十字交叉焊于管口處，儀器電纜綁扎在鋼筋上，每隔1.5 m綁扎一處；電纜應(yīng)保持適當(dāng)?shù)乃沙?，儀器安裝無誤后，盡快安設(shè)管口保護(hù)裝置。

(4)在結(jié)構(gòu)物底部埋設(shè)的滲壓計(jì)按照設(shè)計(jì)圖紙和相關(guān)技術(shù)規(guī)范執(zhí)行。

(5)埋設(shè)在建筑物兩側(cè)的滲壓計(jì)按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范中深孔內(nèi)滲壓計(jì)埋設(shè)方法進(jìn)行。

4.2 接線注意事項(xiàng)

針對部分振弦式滲壓計(jì)的特性, 接線方面應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：

(1)按儀器所需的電纜實(shí)際長度加上15%的松弛長度截取電纜,用砂紙除去芯線的氧化層，使上錫處表面光滑無毛刺。

(2)電纜生產(chǎn)過程中外皮較為光滑, 而且模具上有一定的油物, 接線時(shí)電纜兩頭需用刀片輕輕刮除,使熱熔膠熔化后與電纜更好地結(jié)合。

(3)為保證接頭兩端處熱縮和止水效果, 在熱縮后盡快用防水絕緣膠帶在接頭絕緣套管外加裹防水絕緣膠帶。采取這種方式可以保證接頭部位止水效果完好, 在運(yùn)輸過程中不被損壞。

(4)為保證接頭不過于粗大,加長接頭, 采用分顏色剪成長度不等的線頭，各線頭連結(jié)后長度一致，接點(diǎn)錯(cuò)開。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),將電纜接頭長度控制在10～15 cm。由于接頭過于粗大影響熱縮套管使用, 不得使用與電纜直徑不配套的絕緣套管, 以免造成電纜接頭兩端熱縮不緊密, 導(dǎo)致密封不嚴(yán)。

(5)接頭完成后不要急于搬動(dòng)或拉扯, 以免破壞接頭處尚未固化的止水膠。

5 監(jiān)測數(shù)據(jù)的初步分析

5.1 基準(zhǔn)值的選取

(1)對于埋入式滲壓計(jì)。當(dāng)安裝位置有水時(shí)，以安裝前零壓力下的測值為基準(zhǔn)值；無水時(shí)，以安裝后儀器實(shí)測溫度與周圍環(huán)境溫度一致時(shí)的測值為基準(zhǔn)值。

(2)對于鉆孔中的滲壓計(jì)。當(dāng)鉆孔中有水時(shí)，滲壓計(jì)入孔并置于水面之上0.5 m范圍內(nèi)，待溫度測值穩(wěn)定后測基準(zhǔn)值；當(dāng)鉆孔中無水時(shí)，滲壓計(jì)入孔于設(shè)計(jì)位置，待溫度測值穩(wěn)定后測基準(zhǔn)值。

5.2 滲壓(水頭)的計(jì)算

Pi=G(R0-Ri)+K(Ti-T0)

hi=Pi/9.8 +h0

式中：Pi為滲壓(kPa)；hi為滲壓換算水頭(m)；h0為儀器埋設(shè)高程(m)；G為儀器系數(shù)(kPa/kHz2)；K為溫度系數(shù)(kPa/℃)；R0為初始頻率模數(shù)(kHz2)；Ri當(dāng)前頻率模數(shù)(kHz2)；T0為初始溫度(℃)；Ti為當(dāng)前溫度(℃)。

5.3 渠道地基相對隔水層面揚(yáng)壓力

5.3.1 渠底下方地基

在渠道襯砌施工完建期、渠道運(yùn)行期，渠道底板地基中某測點(diǎn)揚(yáng)壓力水頭與渠道水位差(見圖1)應(yīng)滿足關(guān)系式：

圖1 渠道底板地基中某測點(diǎn)揚(yáng)壓力水頭與渠道水位差示意

Ht-Hq≤ 0.11+ 0.91·Ts

式中：Ht為渠底地基內(nèi)相對隔水層或改性土底面測點(diǎn)實(shí)測地下水位(m)；Hq為渠道同期實(shí)測水位(m)；Ts為渠底地基內(nèi)相對隔水層或改性土測點(diǎn)以上土層厚度(m)。

不滿足上述關(guān)系時(shí)，應(yīng)對相關(guān)部位襯砌板進(jìn)行抬動(dòng)監(jiān)測，必要時(shí)應(yīng)采取措施降低地下水位。

5.3.2 渠側(cè)坡地基

在渠道襯砌施工完建期、渠道運(yùn)行期，渠道側(cè)坡地基中某測點(diǎn)揚(yáng)壓力水頭與渠道水位差(見圖2)應(yīng)滿足關(guān)系式：

圖2 渠道側(cè)坡地基中某測點(diǎn)揚(yáng)壓力水頭與渠道水位差示意

Ht-Hq≤(0.13 + 0.9 ·Ts)·cosα

式中：Ht為渠道側(cè)坡地基內(nèi)相對隔水層或改性土底面測點(diǎn)實(shí)測地下水位(m)Hq為渠道同期實(shí)測地下水位(m)；Ts為渠道側(cè)坡地基內(nèi)相對隔水層或改性土底面測點(diǎn)到坡面的法方向距離(m)；α為與側(cè)坡坡比n有關(guān)，α=tg(1/n)，雙洎河渠道邊坡系數(shù)為2。

不滿足上述關(guān)系時(shí)，應(yīng)對相關(guān)部位襯砌板進(jìn)行抬動(dòng)監(jiān)測，必要時(shí)應(yīng)采取措施降低地下水位。

6 監(jiān)測技術(shù)報(bào)警情況

按照《南水北調(diào)中線干線工程安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計(jì)分析管理規(guī)定》第4節(jié)規(guī)定的內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測資料的整理與初步分析，對每個(gè)監(jiān)測項(xiàng)目各個(gè)測點(diǎn)繪制物理量變化過程曲線圖表，通過多個(gè)測次分布圖全面了解不同時(shí)期時(shí)效性變化情況，對監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)的異常值進(jìn)行判斷。若通過監(jiān)測分析發(fā)現(xiàn)監(jiān)測物理量超出設(shè)計(jì)允許值或技術(shù)警戒值時(shí)，及時(shí)檢查觀測值的可靠性、正確性和準(zhǔn)確性，如有問題應(yīng)立即重測或?qū)⒉豢煽繑?shù)據(jù)剔除。若觀測值反映的是實(shí)際情況，將檢查環(huán)境因素有無重大變化，并及時(shí)向建管單位(或運(yùn)管單位)反映出現(xiàn)的情況和問題。當(dāng)儀器監(jiān)測值或巡視檢查結(jié)果表明結(jié)構(gòu)、地基出現(xiàn)明顯異?；螂U(xiǎn)情時(shí)，應(yīng)立即向監(jiān)理，建管單位(運(yùn)行管理單位)報(bào)告情況作出技術(shù)報(bào)警，并對有關(guān)項(xiàng)目加密監(jiān)測，派人在現(xiàn)場值守嚴(yán)密監(jiān)視情況變化。

7 結(jié) 語

滲流監(jiān)測是雙洎河渡槽工程安全監(jiān)測的重要組成部分，通過滲壓計(jì)在本工程滲流監(jiān)測中的應(yīng)用，對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，在一定程度上反映出工程主體滲流情況，以便于做好及時(shí)的技術(shù)預(yù)警，對工程安全應(yīng)用起著重要的作用。由于振弦式滲壓計(jì)具有穩(wěn)定性好、耐久性高、信號抗干擾能力強(qiáng)、分辨率高以及不受降雨干擾等優(yōu)點(diǎn)，近年來在水利工程的監(jiān)測中得到廣泛的應(yīng)用；尤其是對高填方渠道和土石壩的滲流監(jiān)測起到了很好的效果，為保證工程安全，驗(yàn)證設(shè)計(jì)成果，提高設(shè)計(jì)水平提供了寶貴的資料。

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