瀝青混凝土面板堆石壩變形分布式光纖監(jiān)測施工工藝質(zhì)量控制

中圖分類號：TV698.11 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）20-0149-04

Abstract：Thedamof theupperreservoirofJurongPumpedStorage PowerStationis180.23mhigh，withacrestlengthof 810 m.Thesurroundingrock structureiscomplex，andthereareunfavorablegeologicalconditionssuchassiliceousdolomite bands，diorite，andfaultsTheinternaldeformationofthehangshuiReservoirRockfllDamismonitoredbytheintroductionof distributedfiberopticmonitoringandburialarangements.Bycomparingandanalyzing themonitoringresultsofcommonlyused tensionlinetypehorizontaldisplacementmetersandwaterpipetypesetlementmeters，itisfoundthatthedatafitingisgood. Theadvantagesoffiberopticlong-tedurabilitytronganti-nterferenceabilityanddistributedmeasurementefetivelyesure theintegrityoftheinstruments.Mostimportantly，itcanobtainthecontiuousdeformationinsidetherockmass，whichplaysa positiveroleinfedbackengineeringconstructionquality，acceleratingconstructionperiod，ensuringngineeingsafetyandis worth promoting and applying.

Keywords：pumped storage;rockfill；distributed optical fiber;safety monitoring;asphalt concrete

江蘇句容抽水蓄能電站位于江蘇省句容市境內(nèi)，距南京市 65km ，鎮(zhèn)江約 36km ，句容縣城約 26km 。上水庫主、副壩均采用瀝青混凝土面板堆石壩，壩頂高程 272.40m ，主壩最大壩高 182.30m ，壩頂長度 810m 。上水庫庫盆采用庫岸瀝青混凝土面板及庫底土工膜防滲。上水庫沿庫周設庫岸公路，路面高程 272.40m 路面寬度 6.5m ，總長約 3.0km （含壩頂公路）。

上水庫主壩址位于大哨溝溝口，壩址兩岸地形不對稱，左岸寬厚，右岸埡口發(fā)育，溝底及右岸中下部坡洪積層厚度較大，基巖為觀音臺群中、上段中＼～厚層硅質(zhì)白云巖、硅質(zhì)條帶白云巖，右壩肩閃長巖脈大量侵人，斷層較發(fā)育，均為陡傾角，巖層產(chǎn)狀與壩線近平行傾向下游，壩址區(qū)無順坡向緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面及組合分布，邊坡整體穩(wěn)定；地表呈弱風化，較完整＼～完整性差，巖溶發(fā)育強度中等，右壩肩閃長玢巖脈大量侵入，陡傾角斷層發(fā)育，多縱貫壩軸線，清除覆蓋層及表層松動破碎巖體，以弱風化基巖作為面板堆石壩壩基，開挖深度 3～10m ，壩基巖體質(zhì)量為Ⅲ2B＼～ⅢI1B類，斷層帶及蝕變閃長玢巖脈為V類，項基（肩）整體穩(wěn)定好，斷層破碎帶、蝕變巖脈及溶洞需采取槽挖回填處理。

1安全監(jiān)測設計簡介

句容抽水蓄能電站上庫面板堆石壩，最大壩高182.30m ，為典型的 200m 級高面板石壩，堆石壩內(nèi)部變形監(jiān)測設計包括最大壩高主斷面（ 0+330 在內(nèi)的3個監(jiān)測斷面，其中主監(jiān)測斷面分別在EL1 54.9m 、EL178.1m.EL208.9m.EL231.7m.EL247.0m5 個高程設計布置水管式沉降儀的引張線水平位移計分層監(jiān)測壩體內(nèi)部變形，基于分布式光纖傳感動技術(shù)的堆石壩內(nèi)部變形監(jiān)測系統(tǒng)設計置于該面板堆石壩主監(jiān)測斷面 EL178.6m 高程，對應于該高程設計布置的水管式沉降儀和引張線水平位移計監(jiān)測點位如圖1所示。

2施工工藝流程及操作要點質(zhì)量控制

2.1 工藝流程

工藝流程如圖2所示。

2.2操作要點質(zhì)量控制

2.2.1 開挖整平要點

1）當壩體填筑到條帶高程約 1.0m 以上時，采用GPS-rtk 或全站儀進行軸線放樣，根據(jù)分布式光纖埋設斷面樁號確定開挖樁號及范圍，并控制條帶開挖平整度，溝槽開挖到安裝高程以下 30cm ，深約 1.0～ 1.5m ，為便于鋪設光纖，底寬不低于 1.0m 。

2）在開挖溝槽內(nèi)攤鋪 30cm 細砂并碾壓密實，用水準儀校測條帶平整度，其不平整度控制在 ±2mm 以內(nèi)（圖3）。

2.2.2工字鋼吊裝、焊接和調(diào)平的要點

工字鋼可采用汽車式起重機吊裝，在工字鋼就位于監(jiān)測溝槽后，調(diào)整工字鋼安裝軸線，使之盡可能為一條直線。工字鋼安裝就位并具備焊接條件后，在焊縫上口、內(nèi)口先點焊再加塊鋼板進行綁焊，使每段工字鋼通過焊接方式串聯(lián)成一整條工字鋼。人工采用水平尺并輔以千斤頂調(diào)節(jié)型鋼垂直度，直至整段型鋼基本水平（圖4、圖5）。

2.2.3 光纖鋪設要點

1）為保證傳感光纖與工字鋼上下翼緣的變形協(xié)調(diào)一致，使之成為一整體，光纖與型鋼需高度耦合，因此，在鋪設光纖前，先將工字鋼上下翼緣鋪設光纖位置進行除銹，一般通過動力帶動圓盤鋼絲刷高速轉(zhuǎn)動，輕刷型鋼表面銹斑，也可采用刮刀、鋼絲球、砂布等工具對生銹型鋼進行人工除銹。

2）相鄰型鋼搭接部位，因型鋼生產(chǎn)工藝、焊接等原因往往導致搭接位置比較粗糙，不利于光纖黏結(jié)，一般需先用磨光機打磨平滑。

3）將整條工字鋼表面進行清潔處理后，在整條工字鋼的內(nèi)翼緣的中心位置上下翼緣表面平行鋪設2條應變傳感光纖，并用環(huán)氧樹脂作為黏合劑以膠結(jié)方式將傳感光纖牢固膠結(jié)于工字鋼的內(nèi)翼緣上，使之成一整體。為防止光纜上勁，導致光纖扭曲變形甚至折斷，光纜一定要繞在卷盤上，且放線時一定要使用放線器。

2.2.4分布式光纖檢查

與常規(guī)監(jiān)測儀器一樣，為確保分布式光纖傳感器始終處于正常工作狀態(tài)，應重視鋪設過程中對光纖的檢測，結(jié)合本工法特點，對光纜連通性測試、光功率損耗測試是有必要的。

1）光纖系統(tǒng)的光學連通性表示光纖系統(tǒng)傳輸光功率的能力，通過在光纖系統(tǒng)的一端連接光源，在另一端連接光功率計，通過檢測到的輸出光功率可以確定光纖系統(tǒng)的光學連通性，當輸出端測到的光功率與輸入端實際輸入的光功率的比值小于一定的數(shù)值時，則認為這條鏈路光學不連通，如果在光纖中有斷裂或其他的不連續(xù)點，在光纖輸出端的光功率就會下降或者根本沒有光輸出。

2）光功率損耗表明了光纖鏈路對光能的傳輸損耗（傳導特性），其對光纖質(zhì)量的評定和確定光纖系統(tǒng)的中繼距離起到?jīng)Q定性的作用。該方法是使用一臺光纖功率測試儀和一個光源，先將光源與光功率測試儀直接相連，測出信號增益值，再利用光源和光功率測試儀測試實際光纖的兩端，測試出端到端的參考功率值，兩者之差即為實際端到端的損耗值。

3）光纜連通性測試、光功率損耗測試全部滿足規(guī)范要求，則證明光纖鋪設過程中未出現(xiàn)光纖異形或光纖斷點、嚴重折痕，可進入下一步施工工序，如檢測結(jié)果異常，需查明原因，待故障或問題解除后才能進入下一道工序。

2.2.5 驗收、回填覆蓋要點

1）光纖回填覆蓋可分段進行，也可整段光纖鋪設完成后一次回填覆蓋。一般采用分段覆蓋，即光纖鋪設完成一段回填一段，該回填方式能大大減少光纖鋪設對土建施工進度的影響。

2）光纖覆蓋前，應先對光纖進行測試，確保其工作正常，同時還需安排專人對已鋪設段的光纖黏結(jié)質(zhì)量進行復核，確保光纖與工字鋼耦合良好，如發(fā)現(xiàn)光纖與工字鋼分離或黏結(jié)質(zhì)量較差，應及時補黏，以確保光纖耦合質(zhì)量。

3）經(jīng)檢測復核合格，四方聯(lián)合驗收后，可進行監(jiān)測溝槽覆蓋，覆蓋時監(jiān)測人員全程現(xiàn)場值守，回填機械采用反鏟挖機，從下往上依次回填 0.65m 細砂 .0.20m 砂礫料、 .0.20m 墊層料、 0.45m 過渡料，在回填高度超過工字鋼上緣光纖埋設高程 0.3cm 前，采用人工振搗和碾壓，之后可采用夯板靜碾，待回填高度超過光纖埋設高程 1.0m 以上即可按正常的壩面填筑碾壓，人工、機械振搗和碾壓均不得正對光纜。

2.2.6 觀測頻次

1）埋設安裝工作完成后，應對整段光纖進行一次通測，之后的一周內(nèi)每天觀測1次，然后每周觀測1次。

2）蓄水期間，適當加密觀測頻次。蓄水完成后，可根據(jù)工程需要將觀測頻率調(diào)整為每月1＼～4次。

3）分布式光纖觀測時段宜與堆石體其他儀器觀測同步，以利于綜合分析評價。

2.2.7水管式沉降儀與分布式光纖實測數(shù)據(jù)對比

上庫主壩 EL178.6m0+330：2024 年7月20日上水庫下閘蓄水，2024年9月4日分布式光纖各測點沉降量為 338.1～1180.8mm，2024 年7月4日至2024年9月4日變化量為 -13.4～14.3mm ;其中庫盆各測點沉降量為 751.2～1180.8mm 、上游堆石區(qū)為 345.8～ 438.7mm 、下游堆石區(qū)為 382.1～516.8mm 、觀測房為124.8mm 。

與水管式沉降儀互差為 ，數(shù)據(jù)擬合性較好，符合變化規(guī)律。測點沉降對比分布圖如圖6所示。

3結(jié)論

1）分布式光纖在高面板堆石壩內(nèi)部施工：從監(jiān)測溝槽開挖整平工字鋼吊裝、焊接和調(diào)平光纖鋪設回填覆蓋數(shù)據(jù)采集及分析。每道工藝工序應嚴格遵循：上道工序完成且經(jīng)驗收合格后，方可進行下道工序的施工。

2）分布式光纖實測成果在分布規(guī)律上與沉降水平位移計吻合，堆石體內(nèi)部分布式沉降監(jiān)測成果，為評價堆石體工作狀態(tài)，保證工程安全運行提供了可靠保障，受到業(yè)主及行業(yè)專家的好評。

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