監測技術在南水北調中線渠首樞紐工程中的應用

□范利從　□周海波　□王秀明（中國水利水電第十一工程局有限公司）

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監測技術在南水北調中線渠首樞紐工程中的應用

□范利從□周海波□王秀明（中國水利水電第十一工程局有限公司）

摘要：隨著現代技術的發展，監測技術越來越多的在大型工程中得到應用，為大型工程建設過程和運行期的安全評估提供了基礎資料。文章通過變形監測系統技術在南水北調中線渠首樞紐工程變形監測的應用，介紹了這一新型自動化變形監測系統的具體實施方法并對監測數據進行分析論證，為大壩的安全驗收提供了基礎數據。

關鍵詞：大壩安全；監測；分析

1工程概況

陶岔渠首樞紐工程是南水北調中線一期工程的重要組成部分，它既是南水北調中線輸水總干渠的引水渠首，也是丹江口水庫的副壩，工程設計為新址重建加電站方案。為了能掌握大壩建成后，在重力和上下游水頭作用下，變形、滲流滲壓、結構內力等方面的情況，根據設計的有關要求，在施工過程中預埋了一些觀測儀器，以便后期經過觀測，通過數據分析，掌握大壩的安全運行情況。

2監測項目

工程監測的內容主要包括變形監測、滲流滲壓監測、結構內力監測、渠首上、下游水位等監測。以6#安裝場壩段、7#電站廠房壩段、9#引水閘壩段、11#右岸混凝土重力壩段作為重點監測壩段，在重點監測壩段上綜合布置各監測設施，在其他壩段上主要設置變形和滲流監測設施。

3監測設施布置情況

在施工過程中，陶岔渠首樞紐工程所有監測儀器設備已全部按要求完成埋設安裝，均已取得初始值并按規范和設計要求進行觀測。各類監測設施共計204個單元，通水驗收前監測儀器完好率99.50%（1支溫度計損壞）。

4各項監測情況

4.1基巖變形情況監測

4.1.1基巖變形觀測特征值

施工過程中，隨著壩體上升，基巖承受的壓力越來越大，為了掌握基巖垂向變化情況，在6#、7#、9#和11#壩段的壩踵及壩趾部位分別布置1支基巖變形計共計8支，以6#重力壩段為例，通過觀測記錄，得出基巖變形觀測特征值

4.1.2基巖變形觀測變形過程線

基巖變形觀測中實測變形過程線如圖1。

圖1　6#安裝場壩段基巖變形計MJ02AZC實測變形過程線圖

4.1.3基巖變形安全監測資料分析

實測6#壩段基巖變形計測值在-0.71～0.79 mm之間，變形主要在大壩混凝土澆筑階段，后期基本趨于穩定狀態，變形均較小。

4.2建基面陡坡處壩體混凝土與基巖結合情況監測

4.2.1監測建基面陡坡處壩體混凝土與基巖結合情況

在6#壩段左側陡坡及9#、11#壩段右側陡坡上游齒槽共布置測縫計7支，以6#壩段上游左側陡坡處測值為例，變形觀測特征值見表1。

編號　高程（m）起測時間　最大值　最大值日期2013.11.19測值J01AZC　118.40　2011.2.1　0.08　2013.11.19　0.08 J02AZC　128.60 2011.4.15　0.78　2013.9.30　0.78 J03AZC　134.60 2011.5.19　0.57　2012.11.27　0.52

4.2.2建基面陡坡處壩體混凝土與基巖結合情況分析

通過6#壩段左側陡坡布置測縫計后監測情況可以看出，實測各部位最大開度在0.08 mm（J01AZC）～0.78 mm（J02AZC）之間，開度的變化主要受澆筑初期混凝土溫度影響，后期基本穩定沒有增大趨勢，表明壩體與基巖結合良好。

4.3壩體混凝土溫度變化情況監測

4.3.1監測大壩混凝土澆筑后溫度變化情況

對壩體內以后可能產生裂縫情況進行分析，施工中，在7#、9#、11#壩段壩體共布置溫度計34支，以11#壩段壩體為例，通過觀測繪制出溫度隨時間變化曲線，曲線圖如圖2。

圖2　11#壩段溫度計TDSYZ11實測溫度過程線圖

4.3.2混凝土溫度變化情況分析

通過對預埋在11#壩段壩體的溫度計的變化趨勢可以看出，最高溫度在24.20～48℃之間，絕大部分最高溫度出現在溫度計埋后2-7 d即儀埋初期，且呈逐漸降低趨勢，壩體靠近上下游壩面處溫度變化明顯一些，壩體中部溫度變幅較小。

4.4鋼筋應力變化情況監測

4.4.1監測鋼筋應力在壩體中的變化情況

施工中在6#、7#、9#壩段共布置鋼筋應力計29支，通過定期的觀測，記錄鋼筋應力隨溫度的變化情況，以7#壩段為例，通過數據關系繪制兩者關系如圖3。

圖3　7#壩段鋼筋計R21CF實測溫度過程線圖

4.4.2鋼筋應力變化情況分析

通過對埋設在7#壩段觀測記錄，從圖中可以看出監測各測點部位的鋼筋應力均較小，鋼筋應力變化主要與溫度呈負相關，一般2月左右應力最大，8月左右應力最小。

4.5滲流滲壓情況監測

4.5.1壩基滲壓情況監測

施工中，在6#、7#、9#、11#壩段共布置了12支滲壓計以監測壩基及橫縫處的滲透壓力，以6#壩段為例，對過程記錄數據進行統計并制成表格

通過滲壓水位過程線和滲壓計數據記錄，繪制出滲壓水位線和滲壓計的關系圖

通過監測資料及圖表可以看出各滲壓計主要受岸坡降雨來水以及廠房充水、引水閘放水等因素的影響，目前各部位滲透壓力變幅均較小，沒有異常突變現象。

4.5.2基礎廊道量水堰滲漏量情況

大壩基礎廊道6#壩段上下游共布置了3個量水堰，后期通過檢測，根據檢測記錄發現蓄水后滲漏量變幅都較小。

4.5.3基礎廊道排水孔滲漏量監測情況

壩基排水孔大部分無水，2013年11月份監測有滲漏量，排水孔單孔實測最大滲漏量在0.03 L/s以內，大壩蓄水后變幅不大。

4.5.4兩岸帷幕前后地下水水位情況

蓄水驗收前，經過多次現場監測，大壩左右岸帷幕前繞壩滲流測壓管水位基本隨庫水位變化，蓄水后帷幕后的繞壩滲流測壓管水位變幅較小；左岸帷幕終點后（遠端）的BV11ZA和BV12ZA繞滲孔水位不隨庫水位的漲落而變化，主要與降雨等因素引起的地下水位變化有關。

4.6大壩垂直位移監測情況

4.6.1大壩垂直位移變化情況

為了監測大壩建成后，大壩在重力作用下，垂直位移變化情況，監測人員在大壩壩頂及基礎廊道各水準測點于2013年7月取得初始值，于2013年11月中旬再次進行了監測，通過監測數據繪制出垂直位移情況圖。

4.6.2大壩垂直位移監測情況分析

在監測過程中，對大壩垂直位移變化情況進行監測記錄，從監測中看出基礎廊道最大沉降量為0.84 mm，壩頂最大沉降量為5.43 mm。沉降量變化比較大的情況主要在初期和季節變化比較明顯的時段，初步分析壩體位移為氣溫等因素影響所致，符合重力壩變化規律，蓄水前后無明顯變化。

4.7壩體水平位移監測情況

4.7.1倒垂觀測的壩體水平位移

大壩壩頂共布置2條倒垂線，左右岸壩頭各布置1條。定期進行監測，監測情況如下：從幾次觀測的情況看，垂線觀測變化最大值為2.99 mm（右岸壩頂監測點）。

4.7.2引張線觀測的壩體水平位移

大壩壩頂布置有1條引張線，過程中對各壩段的變形情況進行認真監測，并做好數據記錄，建立統計表臺賬，通過2013年8月13日、2013年9月21日、2013年11月19日3次統計，最大值為2.56 mm。

4.8水質情況監測

2013年7月選取了2個壩基排水孔水樣進行了水質分析。水質分析結果表明，各水樣水質屬正常范圍，對大壩混凝土不具備化學侵蝕性。

5結論

通過對南水北調中線陶岔渠首樞紐工程通水驗收前監測相關數據資料的整理分析，綜合得出以下結論：第一，陶岔樞紐工程在施工期及初期蓄水前后，各監測設施成果資料顯示測值正常，與其他重力壩的變化規律基本一致，大壩工作性態是安全的。第二，由于部分監測設施安裝時間不長，加上大壩蓄水后短期內壩庫水位較低，數據的取值和分析在相對低水位下進行，以后隨著庫水位的升高，相關的監測有待繼續進行，大壩的安全運行情況需后續更詳盡的安全監測資料加以說明。

（責任編輯：趙鑫）

中圖分類號：TV551.1

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8853（2016）05-0028-03

收稿日期：2016-01-27