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石良河倒虹吸安全監(jiān)測(cè)設(shè)備埋設(shè)及數(shù)據(jù)分析

文檔作者：楊宏波文檔來(lái)源：甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究		點(diǎn) 擊數(shù)： 15	更新時(shí)間： 2025年03月03日
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第53卷第7期
2017年7月
甘肅水利水電技術(shù)
GANsU WATER RESOURa強(qiáng)ANDⅡ如R0—)、vER皿a田舊LOGY
V01．53，No．7
Jul．，2017
·施工技術(shù)·
石良河倒虹吸安全監(jiān)測(cè)設(shè)備埋設(shè)及數(shù)據(jù)分析
楊宏波
(甘肅省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，甘肅蘭州730000)
摘要：安全監(jiān)測(cè)是石良河倒虹吸工程施工期的重要內(nèi)容，為了縮小鋼筋應(yīng)力、混凝土應(yīng)變以及溫度等原始數(shù)據(jù)的誤差，
安全監(jiān)測(cè)設(shè)施安裝和監(jiān)測(cè)精度須滿足觀測(cè)規(guī)范要求，監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝施工人員須對(duì)每支儀器埋設(shè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格把關(guān)。在對(duì)倒
虹吸施工期儀器安裝、埋設(shè)和觀測(cè)等基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)關(guān)鍵部位監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了分析。
關(guān)鍵詞：石良河倒虹吸；安全監(jiān)測(cè)；界面壓力；揚(yáng)壓力
中圖分類(lèi)號(hào)：TV672+．5；Tv698．1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095—0144(2017)07—0053—04
1 工程概況
1．1倒虹吸位置
石良河倒虹吸是南水北調(diào)中線工程禹州和長(zhǎng)葛
段重要建筑物之一，布置在石良河上游，河道地面高
程125．5～126．8 ITI，河底高程約123．0 m。石良河是
箕山余脈東麓山前沖洪積平原上的一條排洪河道，
建筑物布置在河道及漫灘上，地形平坦，地貌單一。
該河流為季節(jié)性河流，在歷史上有暴雨山洪發(fā)生，施
工期階段基本處于干涸狀態(tài)。
1．2地質(zhì)概況
倒虹吸工程處華北準(zhǔn)地臺(tái)黃淮海坳陷西南部，
工程區(qū)地震動(dòng)峰值加速為0．10 g，地震基本烈度Ⅶ
度。地層結(jié)構(gòu)為土巖雙層結(jié)構(gòu)類(lèi)型，地層由上第三系
軟巖和第四系松散物構(gòu)成，巖性自上而下依次為；①
aplQ，黃土狀重粉質(zhì)壤土，厚2．4—6．1 m，局部薄層卵
礫石；(室)dplQ：重粉質(zhì)壤土，層厚0．7～3．6 m；③N。。黏
瓜
問(wèn)件已
，
● 4． DO
———～
21．OO 』
———～
’—10． 巡懟狙1抖
土巖，河湖相沉積，微膠結(jié)，巖性不均，局部夾砂巖、
泥質(zhì)砂巖、砂礫巖透鏡體，該層揭露厚度1 8-3 mfl】。
2倒虹吸基本參數(shù)
石良河倒虹吸是一座河渠倒虹吸工程，建筑物
軸線與河谷呈斜交狀，建筑物總長(zhǎng)304．0 m(圖1)。
由進(jìn)口漸變段、進(jìn)口檢修閘室段、管身段、出口控制
閘室段和出口漸變段等組成。進(jìn)口閘閘室為4孑L(兩
聯(lián)一孔)，中墩厚度1．8In，縫墩厚度1．4m，閘室頂部
設(shè)交通橋、檢修橋、工作橋及閘房；管身段包括進(jìn)口
斜管段、水平管段和出口斜管等段組成，管身段橫向
均為2聯(lián)4孑L結(jié)構(gòu)，單孔過(guò)水?dāng)嗝?．8 m×7．8 m
(高×寬)，采用箱形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)(圖1)；出口控
制閘閘室也為4孔兩聯(lián)，單孑L寬7．0 m，為開(kāi)敞式鋼
筋混凝土結(jié)構(gòu)。閘室前部設(shè)弧形鋼閘門(mén)，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)
控制，后部設(shè)疊梁式檢修門(mén)，閘室左右岸各設(shè)一門(mén)
庫(kù)，右岸設(shè)降壓站。倒虹吸設(shè)計(jì)流量305 mS／s，加大
圖1石良河倒虹吸縱剖面結(jié)構(gòu)及監(jiān)測(cè)斷面
收稿日期：2017-04—24
作者簡(jiǎn)介：楊宏波(1976一)，男，甘肅張掖人，工程師，主要從事水利水電工程監(jiān)理，E—mail_．．13830663172@qq．corn。
·53·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2017年第7期甘肅水利水電技術(shù)第53卷
流量365 m3／s。
3監(jiān)測(cè)設(shè)施布置
為了掌握建筑物施工和運(yùn)行期的工作性態(tài)，在
倒虹吸工程布置內(nèi)部安裝監(jiān)測(cè)儀器。內(nèi)觀監(jiān)測(cè)儀器
一般布置在建筑物重要部位。為了解基礎(chǔ)的承載力，
在基礎(chǔ)界面埋設(shè)土壓力計(jì)；為掌握建筑物自重和水
壓力荷載引起地基(沉降)位移，建筑物左右聯(lián)中墩
底板基礎(chǔ)界面安裝兩點(diǎn)位移計(jì)，兩點(diǎn)位移計(jì)錨頭分
別埋深5．0 m和10．0 m，主要監(jiān)測(cè)建筑物在荷載作
用下的5．0 m和10．0 m的垂直位移；底板下埋設(shè)有
滲壓計(jì)，滲壓計(jì)一般埋設(shè)于建基面以下1．0 m左右，
主要監(jiān)測(cè)建筑物受揚(yáng)壓力的影響程度；建筑物結(jié)構(gòu)
受力監(jiān)測(cè)主要是利用鋼筋計(jì)檢測(cè)，鋼筋計(jì)一般設(shè)置
在箱體底板、墻體和箱體頂部，各斷面鋼筋計(jì)布設(shè)基
本呈一直線【2】。倒虹吸施工期監(jiān)測(cè)儀器布置如圖1、
圖2所示．
圖例IEz一，一滲壓計(jì)及編號(hào)}Pz．-一位移計(jì)及編號(hào)H Sz．，一鋼筋計(jì)及編號(hào)- R2 1--土壓力計(jì)及編號(hào)
圖2石良河倒虹吸箱體結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)布置《7*管節(jié))
4監(jiān)測(cè)儀器埋設(shè)施工
4．1滲壓計(jì)安裝埋設(shè)
在建筑物底板下布置滲壓計(jì)，為監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)揚(yáng)壓
力的變化情況。必須在設(shè)計(jì)基礎(chǔ)高程墊層施工結(jié)束
后，才能進(jìn)行滲壓計(jì)埋設(shè)工作。滲壓計(jì)埋設(shè)采用鉆
孔法，鉆孔深度為1．0 m，孔徑qbl30 mm，平面位置
誤差不大于10 cm，孑L深誤差不大于±20 em，鉆孔
傾斜度不大于1。。首先鉆孔取芯，并對(duì)芯樣描述，
造孔完成后測(cè)量孑L深、孔斜并繪制鉆孔柱狀圖。并
針對(duì)設(shè)計(jì)圖紙對(duì)儀器位置進(jìn)行校核，檢查埋前和埋
后儀器的測(cè)值，發(fā)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)有異常時(shí)立即采取相
應(yīng)處理措施【4】。
4。2位移計(jì)安裝埋設(shè)
深部垂直位移計(jì)是巖土工程監(jiān)測(cè)的有效儀器，
它能監(jiān)測(cè)土體不同深度的垂直位移。倒虹吸基礎(chǔ)深
部埋設(shè)錨頭深度5．0 m和10．0 m，可監(jiān)測(cè)5．0 in和
10．0 m深度的垂直位移。按照設(shè)計(jì)圖紙參數(shù)檢查放
樣埋設(shè)坐標(biāo)、高程，鉆孔位置的準(zhǔn)確性。檢查鉆孔直
徑西110mm，要求孑L壁光滑、通暢，孔口擴(kuò)大段應(yīng)與
·54·
孔軸同心，鉆孔完成后用清水將鉆孔沖洗干凈，嚴(yán)防
孑L壁沾油污。對(duì)位移計(jì)不銹鋼測(cè)桿，選擇在孔口現(xiàn)場(chǎng)
組裝，孔口組裝要求組織有序，錨頭和測(cè)桿安裝必須
從最深測(cè)點(diǎn)開(kāi)始，灌漿管和測(cè)桿同時(shí)安裝，將每個(gè)錨
頭、測(cè)桿、測(cè)桿保護(hù)管依次連接，并注意記錄已連接
長(zhǎng)度，以便控制下一錨頭安裝部位。安裝過(guò)程中檢查
測(cè)桿和錨頭的(測(cè)點(diǎn))標(biāo)識(shí)，以免造成錨頭位置混淆，
每個(gè)錨頭都宜系好安全繩，每隔一段距離宜安裝支
撐環(huán)，以免測(cè)桿打結(jié)和扭轉(zhuǎn)。檢查孔內(nèi)封堵灌漿材
料，水灰比為0．5：1。灌漿壓力不大于0．5 MPa，灌至
孔內(nèi)停止吸漿時(shí)，持續(xù)10 min結(jié)束，確保最深測(cè)點(diǎn)
錨頭處漿液飽滿。灌漿過(guò)程中應(yīng)記錄漿液用量，發(fā)現(xiàn)
異常情況須采取相應(yīng)的處理措施圈。
4．3鋼筋計(jì)安裝埋設(shè)
鋼筋計(jì)是倒虹吸結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)儀器之一，儀器安
裝時(shí)主要檢查鋼筋計(jì)應(yīng)與所測(cè)鋼筋直徑相匹配，鋼
筋計(jì)埋設(shè)前要進(jìn)行除污除銹等工作，保證和混凝土
良好結(jié)合；檢查被監(jiān)測(cè)的鋼筋按鋼筋計(jì)長(zhǎng)度裁開(kāi)位
置，要求鋼筋計(jì)對(duì)焊在相應(yīng)位置的鋼筋上，保證鋼筋
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第7期楊宏波：石良河倒虹吸安全監(jiān)測(cè)設(shè)備埋設(shè)及數(shù)據(jù)分析第53卷
計(jì)與鋼筋在同一軸線上；儀器與鋼筋焊接時(shí)，采用是
對(duì)焊法，要求焊縫強(qiáng)度不低于鋼筋強(qiáng)度。
4．4測(cè)縫計(jì)安裝
為了解管節(jié)間是否有錯(cuò)動(dòng)現(xiàn)象，在兩管節(jié)接觸
縫面上布置有測(cè)縫計(jì)儀器，在儀器安裝前，要檢查監(jiān)
測(cè)單位上報(bào)的儀器型號(hào)、量程及儀器標(biāo)定資料。進(jìn)
行安裝埋設(shè)前，復(fù)核儀器埋設(shè)位置時(shí)，檢查先澆的混
凝土塊體預(yù)埋或鉆孔埋設(shè)測(cè)縫計(jì)套筒，在套筒內(nèi)的
螺紋上涂上機(jī)油，塞滿布條以防水泥堵賽，在后澆塊
混凝土澆筑到儀器埋設(shè)高程時(shí)，打開(kāi)套管蓋，取出填
賽物，安裝后進(jìn)行測(cè)縫計(jì)預(yù)拉，邊預(yù)拉邊進(jìn)行數(shù)據(jù)采
集，達(dá)到規(guī)定的預(yù)拉值且測(cè)值穩(wěn)定后，進(jìn)行測(cè)縫計(jì)儀
器鎖定。
5施工期監(jiān)測(cè)結(jié)果分析
在重視監(jiān)測(cè)儀器埋設(shè)安裝的同時(shí)，也要重視施
工期觀測(cè)與資料整理分析工作，監(jiān)測(cè)結(jié)果是工程運(yùn)
行是否正常的判斷依據(jù)。
5．1揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)
石良河倒虹吸基坑開(kāi)挖后反映出地下水豐富，
而且地下水位較高，地下水嚴(yán)重影響基礎(chǔ)施工安全。
為在施工中不受其安全的影響，在基坑兩側(cè)布置排
水井措施，采用井式抽水排水法，有效處理了基坑地
下水問(wèn)題。為了掌握滲流變化情況，在倒虹吸的2#、
7。和114管基礎(chǔ)埋設(shè)了滲壓計(jì)。2011年10月至
2014年8月施工期間揚(yáng)壓力在0．00～5．06 kPa之間
變化，基本未測(cè)出滲流情況，說(shuō)明施工排水措施有
效；在充水試驗(yàn)階段，當(dāng)渠道水位高程達(dá)到5．0 m左
右時(shí)，揚(yáng)壓力在0～14．47 kPa范圍內(nèi)變化(圖3)。從
圖3可分析24管基礎(chǔ)揚(yáng)壓力與溫度歷時(shí)曲線變化
規(guī)律，2012年3月至9月，建筑物施工到底板高程，
基礎(chǔ)基本未測(cè)出揚(yáng)壓力現(xiàn)象；2013年1月測(cè)得揚(yáng)壓
力13．57 kPa，揚(yáng)壓增大的原因，是9月下旬連續(xù)降雨，
基坑和箱體底板大面積蓄積水，地表水通過(guò)墊層兩側(cè)
滲透使揚(yáng)壓力增大；在渠道充水試驗(yàn)期，揚(yáng)壓力有所
增大，但揚(yáng)壓力增大不會(huì)對(duì)建筑物造成破壞。
圖3石良河倒虹吸滲壓與溫度變化曲線
三
：耋
i1。
5．2界面壓力
用土壓力計(jì)監(jiān)測(cè)建筑物的界面壓力，不同工況
界面壓力見(jiàn)表1所列。2014年9月18日施工期反
映界面壓力最大87．36 kPa，2014年10月15日渠道
充水試驗(yàn)階段，界面壓力為112．13 kP，典型土壓力
計(jì)應(yīng)力與溫度過(guò)程線如圖4所示。由圖4曲線反映
界面壓力變化過(guò)程，工況1反映施工期界面壓力增
大主要由于自重作用，石良河倒虹吸從兩頭向中間
澆筑施工，78管位于管節(jié)段的中部，2012年6月起
集中澆筑7。管，混凝土的澆筑上升速度很快，界面
瞬間壓力增大，箱體澆筑達(dá)到設(shè)計(jì)高程后，結(jié)構(gòu)應(yīng)力
不斷的調(diào)整，土壓力計(jì)應(yīng)力曲線整體變化平緩穩(wěn)定，
界面壓力減小；工況2反映，界面壓力由自重荷載+
動(dòng)水壓力引起，在充水期渠道水深達(dá)到6 m左右時(shí)，
倒虹吸為有壓流態(tài)形式，界面最大壓力為112．13
kPa(E1—1)，較施工期增大24．77 kPa；土壓力計(jì)應(yīng)力
曲線反映整體變化平緩穩(wěn)定，與溫度呈一定的相關(guān)陛。
表1不同工況的建筑物界面壓力kPa
·55·
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
2017年第7期甘肅水利水電技術(shù)第53卷
圖4石。良河倒虹吸79管E一應(yīng)力與溫度歷時(shí)曲線
5．3垂直位移
在倒虹吸7一管左右聯(lián)基礎(chǔ)安裝兩點(diǎn)位移計(jì)，施工
期測(cè)得左聯(lián)BX。2儀器沉降量為27．37咖
(2014-07—06)，右聯(lián)BX4儀器測(cè)得沉降量為28．81 mm
(2014—07—17)；充水試驗(yàn)期測(cè)得左聯(lián)和右聯(lián)沉降量分
別27．45 mm和28．85咖，在上部回填達(dá)到設(shè)計(jì)高程后
沉降量趨于穩(wěn)定，BX32儀器垂直位移與溫度歷時(shí)曲線
如圖5所示，7。管左右聯(lián)下沉量大小不同，但變化趨勢(shì)
相同，說(shuō)明石良河倒虹吸74管未發(fā)生不均勻沉降。
觀測(cè)歷時(shí)／(年一月)
圖5石良河倒虹吸74管BX32位移與溫度過(guò)程線
在施工初澆筑混凝土的水化熱作用，使混凝土先膨
脹后收縮，鋼筋應(yīng)力大小與溫度呈一定的負(fù)相關(guān)。
觀刪仂日j／(年一月)
圖6石良河倒虹吸7”管R2．，。應(yīng)力與溫度歷時(shí)曲線
6結(jié)論
石良河倒虹吸安全監(jiān)測(cè)施工項(xiàng)目施工過(guò)程中，
監(jiān)測(cè)儀器埋設(shè)質(zhì)量?jī)?yōu)良、儀器完好率達(dá)95％以上。監(jiān)
測(cè)結(jié)果表明，石良河倒虹吸在施工和充水試驗(yàn)階段
揚(yáng)壓力變化不大，基礎(chǔ)受上部荷載和水壓力作用產(chǎn)
生界面壓力在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，管節(jié)間縫面接觸處
開(kāi)合度很小，管節(jié)間沒(méi)有不均勻沉降現(xiàn)象，建筑物結(jié)
構(gòu)鋼筋最大拉應(yīng)力在28．16 MPa以?xún)?nèi)(設(shè)計(jì)預(yù)警受拉
指標(biāo)135．0 MPa)，建筑物處于正常工作性態(tài)。
參考文獻(xiàn)：
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10．09 MPa之間變化。典型鋼筋計(jì)應(yīng)力與溫度過(guò)程[5]李炎森，謝娟．南水北調(diào)中線一期工程白河倒虹吸安全監(jiān)
線如圖6所示，從圖6鋼筋應(yīng)力與溫度過(guò)程線看出， 測(cè)施工管理叨河南水利與南水北調(diào)，2014，50(13)：54'55．
(上接第5頁(yè))
綜合以上分析，本次比測(cè)試驗(yàn)樣本較多，外業(yè)操[2]河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范：GB 50179-93【S1．
作和內(nèi)業(yè)計(jì)算均按《河流流量測(cè)驗(yàn)規(guī)范》要求執(zhí)行， [3]水丈資料整編規(guī)范：sL247—2012[S]·
結(jié)果質(zhì)量可靠，小浮標(biāo)系數(shù)采用較現(xiàn)行經(jīng)驗(yàn)值更具[4]水資源評(píng)價(jià)導(dǎo)則：SL／T 238—1999[S]·
代表性，可以在實(shí)際工作中應(yīng)用。今后在采用小浮[51蘭軍零，登蘭棼，犁霉‘黑河鶯落峽河段糙率分析及其計(jì)刪。流哩須考慮膩墨嗽，每磐刪速[6]鬻簍梨篇囂攬蒜螨呲文， 垂線應(yīng)重復(fù)施測(cè)兩次，兩次小浮標(biāo)運(yùn)行歷時(shí)之差不
2008，28f21：67—69．
～
超過(guò)最短歷時(shí)的10％，當(dāng)運(yùn)行歷時(shí)之差超過(guò)10％時(shí)[7]牛最榮，陳學(xué)林，丁再盛，等．SL、XR比測(cè)試驗(yàn)研究陰冰
應(yīng)當(dāng)增加測(cè)次，并選取其中兩個(gè)浮標(biāo)運(yùn)行歷時(shí)之差文。2006．26(1)：69—71．
在10％以?xún)?nèi)者作為正式結(jié)果。這樣測(cè)得的流量更加[8]陳學(xué)林，盛殿?lèi)?ài)，王學(xué)良，等．內(nèi)陸河流域河流水面流速系
接近真值，準(zhǔn)確度更高。數(shù)比測(cè)試驗(yàn)研究田．水文，2010，30(6)：45-49．
參考文獻(xiàn)： [9]黃芳蘭，馮治天，陳學(xué)林．高崖水文站河道岸邊流速系數(shù)
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