沙河渡槽充水試驗(yàn)變形監(jiān)測(cè)淺析

□郭志剛（黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司）

1.概況

沙河渡槽工程位于河南平頂山市魯山縣境內(nèi)，總干渠樁號(hào)SH（3）0+000～SH（3）11+938.1，全長(zhǎng) 11.938km。起點(diǎn)位于河南省魯山縣薛寨村北，總干渠設(shè)計(jì)樁號(hào)為SH（3）0+000，大地坐標(biāo)為：X=3728507.982,Y=496005.975，在娘娘廟與樓張之間跨越沙河，再以偏東北方向至終點(diǎn)魯山坡流渡槽出口50m止。終點(diǎn)即魯山北段設(shè)計(jì)單元的起點(diǎn)，設(shè)計(jì)樁號(hào)為SH(3)11+938.1,大地坐標(biāo)為：X=3737155.512、Y=499303.474。沙河渡槽段渠段起點(diǎn)設(shè)計(jì)水位125.37m,與魯山北段起點(diǎn)相接的終點(diǎn)設(shè)計(jì)水位123.489m，總水頭差1.881m。沙河渡槽總干渠設(shè)計(jì)流量320m3/s，加大流量380m3/s。沙河渡槽段工程等級(jí)為一等，主要建筑物為1級(jí)。

充水試驗(yàn)槽為單跨U形槽身，槽身長(zhǎng)30m，直徑8m，凈高7.4m，總高8.3m；槽身由4個(gè)獨(dú)立支墩支承，支墩與槽身間設(shè)0.6m×0.6m橡膠板連接；試驗(yàn)槽兩端設(shè)堵頭擋水，堵頭采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，單側(cè)堵頭長(zhǎng)6.97m，高10.37m。

2.監(jiān)測(cè)儀器的布置

沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置：在槽頂布置12個(gè)沉降標(biāo)點(diǎn)，其中槽體10個(gè)，兩端堵頭各1個(gè)，共2個(gè)，布置見(jiàn)圖1。基礎(chǔ)沉降標(biāo)點(diǎn)共4個(gè)，布置見(jiàn)圖2。橡膠板壓縮變形設(shè)4套監(jiān)測(cè)儀器，布置見(jiàn)圖3。在槽體跨中底部設(shè)1個(gè)百分表監(jiān)測(cè)跨中撓度。

圖1 槽頂沉降標(biāo)點(diǎn)布置圖

圖2 基礎(chǔ)沉降標(biāo)點(diǎn)布置圖

圖3 橡膠板壓縮變形監(jiān)測(cè)儀器布置圖

3.監(jiān)測(cè)方法

沉降監(jiān)測(cè)用拓普康DL-502電子水準(zhǔn)儀，采用二等水準(zhǔn)閉合路線測(cè)量，分槽頂沉降和支墩沉降兩部分測(cè)量，距充水槽較遠(yuǎn)且穩(wěn)定的已知點(diǎn)JCA作為工作基點(diǎn)；橡膠板壓縮變形和撓度分別用裂縫計(jì)和百分表進(jìn)行觀測(cè)，經(jīng)過(guò)二次計(jì)算得出觀測(cè)值。

4.數(shù)據(jù)分析

4.1 變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

各工況水位下槽頂沉降量見(jiàn)表1，支墩沉降量見(jiàn)表2，橡膠板壓縮變形量見(jiàn)表3，跨中撓度見(jiàn)表4。

表1 各工況水位下跨中槽頂沉降量

表2 各工況水位下支墩沉降量

表3 各工況水位下橡膠板壓縮變形量

表4 各工況水位下跨中撓度

由表1～表4數(shù)據(jù)可知。

4.1.1 充水至特征水位3.7m時(shí)，槽頂左、右兩側(cè)的最大沉降量發(fā)生在跨中位置，D4、D10均為1.6mm，這與實(shí)際情況相符；槽基礎(chǔ)沉降也是隨上部荷載的增大在逐漸的增大，基礎(chǔ)4個(gè)支墩均沉降在2mm以上；橡膠板的最大壓縮量發(fā)生在K3位置，變形量為0.5mm。

4.1.2 充水至特征水位6.05m（正常水位）時(shí)，槽頂左、右兩側(cè)的最大沉降量發(fā)生在跨中位置，D4、D10累計(jì)沉降量分別為4.1mm、4.2mm，水位在逐漸增大，撓度也同時(shí)增大，這與實(shí)際情況相符；槽基礎(chǔ)4個(gè)支墩累計(jì)沉降量平均2.8mm；橡膠板的最大壓縮量發(fā)生在K3位置，變形量為0.9mm。

4.1.3 充水至特征水位6.797m（加大水位）時(shí)，槽頂左、右兩側(cè)的最大沉降量發(fā)生在跨中位置，D4、D10累計(jì)沉降量分別為5.3mm、5.6mm，水位在逐漸增大，撓度也同時(shí)增大，這與實(shí)際情況相符；槽基礎(chǔ)沉降沒(méi)有明顯的變化，基礎(chǔ)4個(gè)支墩累計(jì)沉降量平均2.9mm；橡膠板的最大壓縮量發(fā)生在K3位置，變形量為1.0mm。

4.1.4 充水至特征水位7.4m（滿槽水位）時(shí)，槽頂左、右兩側(cè)的最大沉降量發(fā)生在跨中位置，D4、D10累計(jì)沉降量分別為5.7mm、6.1mm，水位在逐漸增大，撓度也同時(shí)增大，這與實(shí)際情況相符；槽基礎(chǔ)沉降略有變化，基礎(chǔ)4個(gè)支墩累計(jì)沉降量平均3.2mm；橡膠板的最大壓縮量發(fā)生在K3位置，變形量為1.0mm。

4.2 實(shí)測(cè)跨中撓度與結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)對(duì)比分析

其實(shí)表中的數(shù)據(jù)不是槽體的實(shí)際撓度，應(yīng)除去支墩的沉降量和橡膠板壓縮變形量，才是真正的槽體跨中撓度。

在此取支墩的沉降量和橡膠板壓縮變形量的平均值作為計(jì)算值，當(dāng)7.4m滿槽水位時(shí)，支墩的沉降量平均值為3.5mm，橡膠板壓縮變形量平均值為0.9mm，跨中撓度為5.1mm。

實(shí)際跨中撓度y=5.1-3.5-0.9=0.7mm，結(jié)構(gòu)計(jì)算數(shù)據(jù)7.4m滿槽水位時(shí)撓度為1.9mm，試驗(yàn)測(cè)得的跨中撓度遠(yuǎn)小于理論計(jì)算值。

5.結(jié)語(yǔ)

一是通過(guò)原型充水試驗(yàn)說(shuō)明工程槽結(jié)構(gòu)是安全的，是滿足設(shè)計(jì)要求和工程需要的；二是槽場(chǎng)存槽區(qū)的支墩也是滿足設(shè)計(jì)要求的；三是監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠真實(shí)反映充水試驗(yàn)槽的變形情況。