南水北調京石段供水工程安全監測

左 麗 ，張 亭 ，王 英 ，王珍萍 ，劉天鵬

（1.南水北調中線干線工程建設管理局，北京100038；2.南水北調中線干線工程建設管理局河北建管部，河北石家莊050035；3.中水東北勘測設計研究有限責任公司科學研究院，吉林長春130061）

南水北調中線京石段應急供水工程是南水北調中線一期工程的組成部分，線路總長度約307.422 km，擔負南水北調中線工程全線通水前，于2008年9月18日至2009年5月中下旬，自河北省崗南、黃壁莊、王快、西大洋4座水庫向北京應急供水的任務。

1 監測成果分析

1.1 控制工程

京石段工程沿線分布有檢修閘44座，節制閘15座和1座永定河控制閘，退水閘13座，分水口門20座。

控制工程運行狀態良好，基本無異常情況。團城湖節制閘通水初期閘基滲透壓力較大，最大值為22.79 kPa，通水期間滲透壓力不斷減小，目前仍有減小的趨勢。

磁河古道退水閘沉降變形較小，測值在-5.0～6.0 mm之間，各測點于2008年12月12日整體上抬，出水口左右邊墻上抬量較大，最大上抬量為6 mm，目前各測點沉降較為穩定

1.2 渡槽工程

河北段布置有監測儀器的渡槽漕河渡槽、放水河渡槽和水北溝渡槽。

渡槽工程通水至今運行狀態基本良好?；炷翍?、鋼筋應力和承臺底部土壓力整體較小。漕河渡槽第4號主梁與第2號主梁水平層施工縫的滲透水壓力在通水后明顯增大，最大值達到26.73 kPa，漕河渡槽進口段落地巨型槽段存在程度較輕的不均勻沉降，截止到2009年2月份，沉降相對較大的部位位于第50～60跨，沉降量約為6 mm左右。

1.3 河渠交叉建筑物

布置有安全監測儀器的河渠交叉建筑物共有20座，通水期各建筑物運行狀態基本良好。

各部位的土壓力整體較小，且與溫度呈正相關，土壓力分布規律為基底土壓力較大，側向土壓力與填土高度相協調，通水后，基底土壓力增大，其他部位土壓力變化不明顯。

各部位鋼筋應力較小，且呈年周期性變化，并與溫度呈負相關。

結構混凝土線膨脹系數平均值為8.02 με/℃左右，各部位混凝土應力不大。結構縫變形較小，呈年周期性變化，且與溫度呈負相關性。通水后測縫計測值變化不明顯。各部位沉降變形均勻，通水后沉降略有增大。

滲流監測結果表明，北拒馬河暗渠退水閘閘前基礎1號測點測值較大，最大值為35.9 kPa，測值于2008年10月初基本趨于穩定；墳莊河渠道倒虹吸201+965.0斷面滲壓計測值較大，最大測值達到59.86 kPa，目前測值減小并趨于穩定。

1.4 暗涵工程

京石段工程中的暗涵，包括西四環暗涵和盧溝橋暗涵。暗涵主要結構型式為由2孔分離φ4.0 m鋼筋混凝土圓涵組成的有壓輸水暗涵[3]。初期開挖支護采用淺埋暗挖法施工[4]。暗涵工程通水至今運行基本良好。

西四環3標4+493斷面接縫變形較大，最大值為26.32 mm；西四環2標圍巖變形較大，最大值為13.26 mm，發生在左涵頂部右45°部位。

1.5 PCCP管道工程

PCCP管道工程是南水北調中線北京段總干渠線路最長的大型輸水工程，全長56.359 km，管道全部由雙排并行直徑4 m的預應力鋼筒混凝土管（PCCP）組成。

各部位土壓力測值隨著鎮墩混凝土的澆筑以及填土高度的增加而增大，達到設計回填高程后，土壓力測值基本穩定。同一斷面內，土壓力由大到小依次為管道底部、管道頂部、底部左右45°和頂部左右45°。通水后，頂部和底部大部分測點測值增大，頂部左右45°和底部左右45°部位減小。

各部位鋼筋應力整體較小，管道周圍內層鋼筋應力與溫度呈負相關性，外層鋼筋應力與溫度呈正相關性。

管道底部混凝土為先收縮后膨脹型，線膨脹系數為9.7 με/℃；頂部混凝土為膨脹型，線膨脹系數為9.54 με/℃。各部位混凝土應力較小。

1.6 隧洞工程

沿線布置有安全監測項目的隧洞包括釜山隧洞、霧山（一）和霧山（二）隧洞、吳莊隧洞、崗頭隧洞、西市隧洞、下車亭隧洞、西甘池隧洞和崇青隧洞。

各隧洞圍巖變形較小，最大值僅為1.82 mm。同一斷面圍巖變形大小分布依次為頂拱、左拱肩、右拱肩、右邊墻和左邊墻。頂拱6 m和其他部位10 m范圍內圍巖受擾動，基本發生向洞內的變形。通水后多點位移計測值變化不明顯，通水期間測值主要隨溫度的變化而變化。

圍巖應力用錨桿應力計監測，其測值與洞室溫度呈負相關性。監測結果顯示，圍巖錨桿應力較小。

鋼筋應力監測結果顯示，襯砌混凝土鋼筋應力測值較小，最大僅為39.23 MPa。鋼筋應力與溫度呈負相關。

1.7 惠南莊泵站

惠南莊泵站工程位于北京市房山區大石窩鎮惠南莊村東，泵站各部位滲水壓力、基底反力、鋼筋應力整體較??；泵站進水池G2塊底板外層順水流方向、G1塊頂板順水流和垂直水流方向混凝土應力較大，均超過混凝土的設計抗拉強度。最大拉應力為2MPa；各部位結構接縫測值整體不大，最大值為9.61 mm。

1.8 渠道工程

中4標渠道斷面滲壓計測值較大，最大測值為30.22 kPa。同一斷面滲壓計埋設高程越底，滲壓測值越大。

綜上所述：說明該渠道存在在滲漏以及冬季存在凍脹問題，與實際中渠道混凝土面板冬季出現許多裂縫的現象相符。

2 討論

1）從上述各類建筑物監測結果可以看出，混凝土結構應力及鋼筋應力整體較小，且主要受溫度影響，水荷載對其影響較小。建議類似工程設計中只在結構最大受力部位布置該類儀器，以減小工程造價。

2）沿線建筑物布置的測縫計較少，結構縫變形大小直接影響著結構的滲漏，且能反映出結構的不均勻沉降，故建議在結構縫四周多布置測縫計和滲壓計，尤其河渠交叉工程和渡槽工程。

3）對于高填方渠道工程，如果渠道下方有排水涵洞等建筑物，應沿排水涵洞左右邊墻附近埋設滲壓計和測壓管進行渠道滲流監測。

4）在安裝測縫計時，要掌握設計意圖，需要設計確定測縫計的調節量程范圍，不能盲目的隨意調節受拉受壓量程[5]。

5）測壓管封底時建議用透水性較好的材料進行封底，如若采用鋼板焊接，應進行開孔處理。

6）進行監測資料統計模型分析時，應結合結構受力變形特點，確定新的影響因子和因子形式，從而才能得出合適的預測模型。

3 結語

南水北調中線京石段應急供水工程各建筑物通水期間運行基本正常，各監測項目變化規律基本正常。通水后混凝土應力和鋼筋應力變化不明顯，基底反力、結構縫變形和沉降變形變化不大，滲水壓力變化較大。渠道和渡槽存在滲漏現象，建議通水結束后對其進行灌漿處理。

［1］付冰清，王剛.南水北調工程安全監測系統概況［J］.大壩觀測與土工測試,1997,21(2):22～24.

［2］SL169-96土石壩安全監測資料整編規程［S］.中華人民共和國水力部發布.

［3］付云升.南水北調中線西四環暗涵工程設計要點剖析.北京水務，2006（2）：34～37.

［4］張建強，劉其森.南水北調北京西四環暗涵工程施工期監測［J］.水利水電技術，2007（7）：32～33.

［5］赤仔坤，高海成.南水北調滹沱河倒虹吸工程安全監測成果分析［J］.南水北調與水利科技，2007（10）：160-163.

［6］DL/T5178-2003混凝土壩安全監測技術規范［S］.國家發改委發布.

［7］DL/T5209-2005混凝土壩監測資料整編規范［S］.國家發改委發布.