碳纖維絲替代不銹鋼絲引張線的研究

段云超　胡奇瑋

摘要：對于大壩而言，有效測量壩體的變形程度，就能對其建立有效的物理測量模型。在這個過程中，引張線監(jiān)測設(shè)備由于其自身的優(yōu)勢，能保證較好的重復(fù)性。本文結(jié)合地區(qū)實(shí)際案例，對碳纖維絲替代不銹鋼絲引張線的具體措施展開了深度討論，以供參考。

關(guān)鍵詞：碳纖維絲；替代；不銹鋼絲；引張線

廠區(qū)原有管理體系中，主要選取的是不銹鋼絲作為研究項(xiàng)目的基準(zhǔn)線，盡管整體浮船使線體的垂度滿足實(shí)際要求，也能對上壩的上游水平位移以及下游平移進(jìn)行分析，但是，由于本地屬于亞熱帶氣候，溫度較高，浮船中硅油蒸發(fā)嚴(yán)重，會直接使得銦鋼絲垂徑數(shù)值增大，對引張線的觀測精確度。基于此，相關(guān)管理部門決定對相關(guān)問題進(jìn)行處理，升級引張線應(yīng)用水平。通過替換引張線不銹鋼絲，使水平位移測量準(zhǔn)確度也得到了提高，也為以后新材料、新技術(shù)的使用奠定了基礎(chǔ)。在實(shí)際測量工作中，成功解決了引張線監(jiān)測維護(hù)工作量較大的問題。

一、引張線內(nèi)涵

在測量項(xiàng)目中，引張線法主要是對兩固定點(diǎn)間基準(zhǔn)線結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)定，定期測量觀測點(diǎn)到基準(zhǔn)線間的距離，以求定觀測點(diǎn)水平位移量的技術(shù)方法。尤其是在直線型建筑物中，更加適宜應(yīng)用引張線法進(jìn)行測定，不僅能保證設(shè)備應(yīng)用較為便捷，且測量速度快精度高，整體項(xiàng)目成本不高，具有一定的經(jīng)濟(jì)價值[1]。

二、案例分析

（一）現(xiàn)狀

本文以景洪電廠為例，該廠區(qū)現(xiàn)總計安裝有5條引張線，EL.612.00壩頂兩條（2#～17#壩段、17#～26#壩段）、EL.527.00帷幕灌漿廊道一條（9#～19#壩段）、EL.614.00升船機(jī)兩條。

（二）廠區(qū)存在問題

結(jié)合引張線測量原理及現(xiàn)狀，不能發(fā)現(xiàn)其中存在的問題：

第一，廠區(qū)內(nèi)引張線測量數(shù)據(jù)誤差較大，主要是不銹鋼絲材料老化，垂徑過大靈敏度降低。

第二，在常規(guī)化管理機(jī)制中，由于項(xiàng)目管理部門中監(jiān)測人員日常維護(hù)工作量較大，而基礎(chǔ)性浮船僅為32只，若是在天氣炎熱的季節(jié)，就會導(dǎo)致硅油蒸發(fā)量明顯增多，對整個運(yùn)行機(jī)制和管控措施產(chǎn)生影響。

（三）對策

廠區(qū)內(nèi)相關(guān)項(xiàng)目監(jiān)督管理人員對具體問題進(jìn)行了具體分析，并且結(jié)合工程項(xiàng)目建立了相應(yīng)的處理策略。設(shè)定基本的項(xiàng)目運(yùn)行目標(biāo)，一方面，要減少引張線運(yùn)行維護(hù)工作量，從9個工日減少到1.5個工日。另一方面，借助對引張線測點(diǎn)中誤差計算，確保6月份和7月份的誤差能控制在在0.21mm。除此之外，混凝土大壩變形監(jiān)測引張線的觀測規(guī)定要求中，相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù)誤差值也能控制在0.15mm以下[2]。

三、碳纖維絲替代不銹鋼絲引張線的處理措施

（一）方案對比

第一，真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)替代引張線法。在對相關(guān)方式進(jìn)行集中管控的過程中，這種方案本身的穩(wěn)定性較好，整體項(xiàng)目運(yùn)行和適應(yīng)性較強(qiáng)，加之系統(tǒng)觀測精度較高，就使得后續(xù)維護(hù)工作量并不多。但是，項(xiàng)目的成本造價較高，設(shè)備的體積大不適合窗口電廠。1）從技術(shù)層面分析，在壩頂裝設(shè)真空激光準(zhǔn)直系系統(tǒng)在技術(shù)上具有可行性。2）從經(jīng)濟(jì)層面分析，造價較高。3）使用性層面分析，這種技術(shù)更加適合長距離觀測，且觀測精度較好。綜上所述，對于本次項(xiàng)目改革而言，實(shí)用性不強(qiáng)，加之造價較高，不予采用[3]。

第二，碳纖維絲替代不銹鋼絲法。在實(shí)際應(yīng)用機(jī)制中，碳纖維線體具有抗拉強(qiáng)度大、密度低、線膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，基本單價為40元/m。1）從技術(shù)層面分析，由于是在保護(hù)管內(nèi)部進(jìn)行操作，整體操作難度較小。2）從經(jīng)濟(jì)層面分析，項(xiàng)目的費(fèi)用較低且整體選材更加便捷。3）從使用性層面分析，整體設(shè)備的抗拉強(qiáng)度較大，整體材質(zhì)較輕，能有效進(jìn)行裝拆處理。綜上所述，應(yīng)用方法的價值較高，值得采用。

第三，DPRP復(fù)合材料替代不銹鋼絲法。DPRP線體具有抗拉強(qiáng)度大、密度低、線膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，120元/米。通過其實(shí)際性質(zhì)就能判斷，該方法的造價較高，且整體不適于廠區(qū)，不予采納。

（二）具體措施

在實(shí)際項(xiàng)目運(yùn)行過程中，要結(jié)合實(shí)際需求建立針對性處理。

第一，為了獲取不銹鋼絲引張線相關(guān)數(shù)據(jù)，要在查閱引張線施工期資料后，有效提取C段引張線規(guī)格參數(shù)。其中，不銹鋼絲長度為256m、直徑1mm、密度7.8g/cm3；碳纖維絲長度為300m、直徑1mm、密度1.75g/cm3[4]。

第二，為了從根本上保證作業(yè)可行，且更換后減少維護(hù)工作量，要對具體安裝方案進(jìn)行有效整合和處理，不僅要拆除安裝措施，也要保證后續(xù)安裝操作符合作業(yè)要求。這就需要相關(guān)技術(shù)人員對方案的具體內(nèi)容和流程進(jìn)行統(tǒng)籌性分析，并且集中采購相應(yīng)的材料，提高項(xiàng)目運(yùn)行的穩(wěn)定性。

第三，為了一定程度上確保更換完成后測量正常進(jìn)行，技術(shù)人員要拆除原不銹鋼絲，安裝新碳纖維絲，在實(shí)際安裝時要根據(jù)垂徑計算表，適量調(diào)整拉應(yīng)力。究其原因，主要是由于垂徑大小由線體長度和拉應(yīng)力共同決定的。除此之外，相關(guān)技術(shù)人員在安裝操作結(jié)束后也要進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)試。需要注意的是，現(xiàn)場調(diào)試項(xiàng)目中，技術(shù)人員要對相關(guān)參數(shù)和控制機(jī)制予以分析，保證浮船能從32只降到8只，且碳纖維絲和各個部件之間的銜接效果較好，確保安裝質(zhì)量符合預(yù)期。

第四，將前期對比計算資料整理、歸檔，為以后更新改造提供依據(jù)。編寫《碳纖維引張線運(yùn)行維護(hù)說明書》，并對班組成員進(jìn)行指導(dǎo)說明，確保相關(guān)人員能在以后每個月的變形監(jiān)測中對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差復(fù)核，將計算結(jié)果存閱[5]。

結(jié)束語：

總而言之，為了保證廠區(qū)工作體系的完整性，在實(shí)際應(yīng)用過程中，要針對傳統(tǒng)項(xiàng)目和運(yùn)行材料進(jìn)行系統(tǒng)化升級，確保相關(guān)項(xiàng)目運(yùn)維管理體系更加有效，在節(jié)省成本的同時，實(shí)現(xiàn)管理項(xiàng)目的全面優(yōu)化，為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展奠定堅實(shí)基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]柴世杰， 戴瑜興， 溫?zé)铈?基于C8051F410的光電式引張線儀設(shè)計[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2015（05）：41-44

[2]楊利.引張線自動化監(jiān)測在混凝土大壩中的應(yīng)用[J].水電與抽水蓄能，2017（01）：96-98

[3]唐彤芝， 李澤崇， 趙維炳.超長引張線分析及精度影響的研究[J].水利水電技術(shù)，2014（07）：79-81

[4]呂高峰， 周建波， 王玉潔， 等.基于三角形試驗(yàn)的引張線卡阻位置定位分析[J].人民長江，2016（12）：99-103

[5]付東釗.引張線端點(diǎn)裝置的改造[C].中國水力發(fā)電工程學(xué)會大壩安全監(jiān)測設(shè)計與施工學(xué)術(shù)討論會.桂林：中國水力發(fā)電工程學(xué)會2015：1～3