毛里求斯巴加泰勒大壩多點(diǎn)位移計在壩基沉降監(jiān)測中的應(yīng)用

李　偉，　張　帆

(中國水利水電第五工程局有限公司 科研設(shè)計咨詢公司，四川 成都　610225)

毛里求斯巴加泰勒大壩多點(diǎn)位移計在壩基沉降監(jiān)測中的應(yīng)用

李偉，張帆

(中國水利水電第五工程局有限公司 科研設(shè)計咨詢公司，四川 成都610225)

摘要：根據(jù)毛里求斯巴加泰勒大壩多點(diǎn)位移計的布置和運(yùn)行情況，介紹了多點(diǎn)位移計在用于監(jiān)測大壩壩基沉降時的安裝和數(shù)據(jù)分析方法。其特殊的應(yīng)用方式，對應(yīng)用多點(diǎn)位移計監(jiān)測壩基沉降具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：毛里求斯；壩基沉降；多點(diǎn)位移計；安裝埋設(shè)；數(shù)據(jù)分析；巴加泰勒大壩

1工程概述

巴加泰勒大壩位于毛里求斯中北部莫卡地區(qū)的Terre Rouge河上，為水庫及其供水配套設(shè)施，以滿足毛里求斯首都路易港和下游冰威廉兩個地區(qū)的用水需求，以及可能延伸的農(nóng)業(yè)灌溉用水。Terre Rouge河年平均流量為2 530萬m3。巴加泰勒水庫集水面積為25.85 km2。

巴加泰勒大壩工程主要包括土石壩段、堆石壩段、混凝土溢洪道、取水塔四部分。土石壩段：長度為2 250 m，壩頂高程為400 m，最大壩高28 m，壩頂寬度為7 m； 堆石壩段：長度為315 m，壩頂高程為400 m，最大壩高45 m，壩頂寬度為7 m；溢洪道：為無閘門曲線型重力式混凝土溢洪道，下游為臺階式溢流面，長度為80 m，高度為48 m，上部設(shè)有交通橋；取水塔：布置在混凝土溢洪道內(nèi)，三個取水口分層取水。

2巴加泰勒大壩多點(diǎn)位移計的布置情況

巴加泰勒大壩共布置多點(diǎn)位移計4處，分別布置在樁號0+800.71、0+976.04、1+291.04、1+492.03的下游基礎(chǔ)處，基礎(chǔ)表層為玄武巖全強(qiáng)風(fēng)化后形成的殘積土，10 m以下為玄武巖層。為鉆孔埋設(shè)，孔深為11 m，各測點(diǎn)距孔口的距離分別為3，10 m，2014年10月10日取得基準(zhǔn)值。0+976.04、1+291.04為土石壩段和堆石壩段的分界處。

3多點(diǎn)位移計的工作原理

多點(diǎn)位移計是一種高精度、用于測量巖石或混凝土鉆孔縱向位移的儀器設(shè)備。

通過放置在保護(hù)套管內(nèi)的延長桿將錨頭和測頭進(jìn)行連接，該保護(hù)管應(yīng)保證延長桿可以自由的移動，當(dāng)被測結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形時，將會通過多點(diǎn)位移計的錨頭帶動測桿，測桿拉動測頭內(nèi)參考桿產(chǎn)生位移變形，變形傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動頻率，電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率，頻率信號經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測出被測結(jié)構(gòu)物的變形量。

4巴加泰勒大壩多點(diǎn)位移計采用的埋設(shè)方法

巴加泰勒大壩采用的是由法國Telemac公司生產(chǎn)的BOR-EX振弦式多點(diǎn)位移計，可以測得鉆孔內(nèi)多個深度產(chǎn)生的變形量。

4.1安裝多點(diǎn)位移計的鉆孔

為了不影響原基礎(chǔ)地層內(nèi)的巖層狀態(tài)，確保觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，結(jié)合巴加泰勒大壩特殊的基礎(chǔ)地質(zhì)特征，采用XY-2B型地質(zhì)鉆機(jī)邊套管、邊清水鉆進(jìn)的方法，使用金剛鉆頭清水鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中嚴(yán)格控制孔斜率，防止孔斜過大而影響多點(diǎn)位移計的埋設(shè)。鉆進(jìn)結(jié)束后沖洗孔，在孔徑、孔深、斜率檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行多點(diǎn)位移計的安裝。本項(xiàng)目多點(diǎn)位移計孔深11 m，0～1 m時孔徑為120 mm,其余深度孔徑為76 mm。

4.2多點(diǎn)位移計的埋設(shè)

考慮到本工程多點(diǎn)位移計是用于監(jiān)測壩基沉降的，故其錨固裝置的埋設(shè)并不是以往常用的整孔灌漿回填法，而是采用分層灌漿回填的方法。

將錨頭通過延長桿組裝成符合設(shè)計要求的長度并用保護(hù)管保護(hù)。將組裝好的錨固裝置放置在鉆孔內(nèi)，因其是垂直向下進(jìn)行安裝，為防止延長桿受力產(chǎn)生彎曲造成后期觀測數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，必須確保延長桿是垂直放置在鉆孔內(nèi)的，故錨固裝置的頂部需用夾具固定。按照1∶1的比例配制水泥漿，將配制好的水泥漿通過灌漿管灌入孔底，灌漿管隨著灌漿的進(jìn)行緩慢向上提升，在灌漿的同時需頻繁檢查灌漿深度，當(dāng)漿液深度到達(dá)最深處錨頭上方20 cm時停止灌漿，拔出灌漿管。向鉆孔內(nèi)緩慢放入膨潤土球，并同時向鉆孔內(nèi)注入清水，當(dāng)膨潤土球深度到達(dá)第二點(diǎn)錨頭下方20 cm時停止，放入灌漿管繼續(xù)灌漿至第二點(diǎn)錨頭上方20 cm時停止，繼續(xù)放入膨潤土球一直到錨固套管底部停止，其余鉆孔使用水泥漿封孔，待一周后水泥漿達(dá)到一定強(qiáng)度時將測頭與錨固裝置進(jìn)行連接并記錄初始值。多點(diǎn)位移計埋設(shè)情況見圖1。

圖1　巴加泰勒大壩多點(diǎn)位移計埋設(shè)示意圖

5巴加泰勒大壩多點(diǎn)位移計數(shù)據(jù)分析

測頭安裝完成后讀取傳感器的初始讀數(shù)，以后測得的所有讀數(shù)都是通過此初始讀數(shù)進(jìn)行計算。但是，為了沉降監(jiān)測的準(zhǔn)確性，當(dāng)最深處錨頭讀數(shù)穩(wěn)定后應(yīng)多測量幾次后求其平均值作為初始讀數(shù)。

由于該項(xiàng)目多點(diǎn)位移計應(yīng)用和安裝的特殊性，并且最深處的錨頭是安裝在穩(wěn)定的巖層內(nèi)，故計算時假設(shè)最深處的錨頭位移不發(fā)生變化，采用其余錨頭和最深處錨頭的相對位移變形量來表示壩基的沉降。

首先利用公式將錨固點(diǎn)讀數(shù)值轉(zhuǎn)化成位移變形量，該公式為儀器出廠率定表內(nèi)規(guī)定的計算方法。計算公式為：

D=AL2+BL+C

式中D為位移變形量；L為測得的讀數(shù)；A、B、C為廠家給出的儀器率定值。

將計算得到的錨固點(diǎn)位移變形量減去初始值，所求得的即是相對于初始值的位移變形量。

公式：Dr=D-D0

式中Dr為相對位移變形量；D為本次測量到的位移變形量；D0為初始值測量位移變形量。

采用該方法分別得到不同深度錨固點(diǎn)的位移變形量，見表1。

表1　不同深度錨固點(diǎn)位移變形量表

由于是將相對于位移計最深處錨頭的位移變形量當(dāng)作沉降量值，所以用各錨固點(diǎn)的位移變形量減去最深處錨頭的位移變形量，而將最深處錨固點(diǎn)的位移變形量直接轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的負(fù)值，則其所反映的是測頭頂部基準(zhǔn)盤的位移變形量(表2)。

表2　測頭頂部基準(zhǔn)盤位移變形量表

通過所得數(shù)據(jù)繪制線性圖，可以直觀地看出位移運(yùn)動的變形量和速度(圖2)。

由圖中可以看出，在2014年10月10日取得基準(zhǔn)值后，大壩開始填筑，其位移變形量也隨著

圖2　變形量及速度變化曲線圖

大壩填筑的升高而增加。

6結(jié)語

通過對已安裝的多點(diǎn)位移計取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，我們得出多點(diǎn)位移計各深度錨固點(diǎn)位移變化量是隨大壩填筑高度的變化而變化的。隨著填筑高度的增高，錨固點(diǎn)所反映的位移變化量加大，即沉降量加大。而且這種對應(yīng)關(guān)系是呈曲線平穩(wěn)上升的。

收稿日期:2016-04-06

中圖分類號:TV7;TV52;TV522

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

文章編號:1001-2184(2016)03-0044-02

作者簡介:

李偉(1971-)，男，四川宣漢人，水電五局科研設(shè)計咨詢公司副總經(jīng)理，高級工程師，從事水利水電施工技術(shù)管理工作；

張帆(1988-)，男，四川廣元人，助理工程師，從事水電工程監(jiān)測工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)