塔貝拉項目直腹式鋼板樁圍堰的變形監測

史 紅 禮，雷 斌

(中國水利水電第七工程局有限公司 國際工程公司，四川 成都 610081)

1 概 述

變形監測是采用測繪儀器對變形體進行監視觀測、以確定其形狀、大小及空間位置在時空域中的變化特征。

變形監測具有實用和科學兩方面的意義。實用方面的意義主要是檢查各種工程建筑物和地質構造的穩定性，及時發現問題以便采取措施。科學方面的意義包括更好地理解變形的機理，驗證有關工程設計的理論，以及建立正確的預報變形的理論和方法。

變形監測的目的：

(1)通過變形觀測，取得第一手資料，可以監視工程建筑物的狀態變化和工作情況。在發現不正常現象時，應及時分析原因，采取措施，防止事故的發生并改善運營方式，以保證其安全。所以說，變形測量是工程管理工作的耳目。

(2)通過在施工和運營期間對工程建筑物原體進行觀測與分析研究，可以驗證地基與基礎的計算方法、工程結構的設計方法，對不同的地基與工程結構規定合理的允許沉陷與變形的數值，為工程建筑物的設計、施工、管理和科學研究工作提供資料。

由此可見，變形監測在工程施工過程中的作用至關重要。筆者以塔貝拉水電站四期擴建項目中廠房區域直腹式鋼板樁圍堰的施工及運營期間的變形監測為例予以說明。

塔貝拉水電站四期擴建工程為改建原4號隧洞為發電隧洞。受現場布局的限制，需要在發電機房下游東西方向修建圍堰，與東邊三期機房的擋土墻和西岸側相連。因四期擴建廠房處于水庫區域下游，其最大水深超過30 m，因此，需在此深水區施工圍堰。受空間限制，最終決定采用格形鋼板樁圍堰，其平面布置情況見圖1。

該圍堰位于三期電站下游尾水區，受前期工程施工和運行條件影響大，并且將后期圍堰頂部設計為臨時道路，導致在施工時和后期運營過程中必須對圍堰進行精密監測，時刻回饋變化情況，確保其安全運行。

2 監測前的準備工作

2.1 監測方法的確定

根據現場環境及討論，最終確定采用全站儀坐標法觀測，各測回均應后視起始方向并讀取溫度氣壓對所測邊長進行改正。

2.2 鋼板樁圍堰的精度要求

圍堰主格格體為圓柱體，直徑23.7 m,后期需進行高壓灌漿。根據現場情況，樁位實測偏差應滿足表1中的要求。

在以上精度要求的指導下，變形監測主要包括表面沉降變形監測(高程控制)及位移監測(平面坐標控制)。

2.3 監測點的布設

為監測鋼板樁圍堰的位移情況，在鋼板樁圍堰的上、下游各格體布設變形監測點，上游側布置9個監測點(編號1～9)，下游側布置9個監測點(編號10～18)。觀測點采用將徠卡牌反光片粘合在鋼板樁頂部的方式。監測點位布設情況見圖2。

2.4 測量控制網的布置

圖1 鋼板樁圍堰現場布置圖

表1 鋼板樁格體允許偏差值表

圖2 鋼板樁圍堰監測點平面布設圖

根據圍堰位移監測點位的布設情況，在圍堰周邊布置測量控制網。

工程前期，業主移交控制點后，采用2等控制網精度要求對氣壓、溫度、大氣折光、地球曲率等加以改正后采用SOUTH-P2002平差軟件加密了控制點。

2.5 監測頻率

根據監測規范和施工方案要求，在施工過程中，受水下地質因素的影響，要對相關對應點的變化進行監測控制，頻率為每天早晚各一次；在高噴灌漿以后為每天早上觀測一次。根據數據的變化情況，在運營期間延長了監測時段，為每周一次，相對穩定后為每月一次。

3 變形監測數據的分析

通過對18個監測點自2015年2月4日～2017年9月1日期間的最大波動曲線圖進行分析，對照精度要求及以上匯總數據得出以下結論：

(1)5個主格格體上游面最大偏差值為158.9 mm，位于2號主格體測點7位置，小于250 mm，滿足方案中的精度要求；向下游面最大偏差值為72.3 mm，位于1號主格體測點18位置，小于250 mm，滿足方案中的精度要求。

(2)設計標高鋼板樁頂平面位置切向向左岸最大偏差值為42.3 mm，位于2號副格體測點15位置，小于200 mm，滿足方案中的精度要求；切向向右岸最大偏差值為98.2 mm，位于1號主格體測點18位置，小于200 mm，滿足方案中的精度要求。

(3)鑒于各鋼板樁高度不均，出于安全性考慮，假設格體高度均為30 m：垂直度=最大偏差值/樁格高度=0.158 9/30=0.53%，小于1%，滿足要求。

(4)樁頂標高升高變形最大偏差值為34.9 mm，位于3號主格測點14位置，小于50 mm，滿足要求；樁頂標高沉降最大偏差值為47.8 mm，位于1號副格測點8位置，小于50 mm，滿足要求。

4 引起誤差的原因分析

通過兩年多時間的數據監測，雖然出現的誤差均在允許范圍之內，但仍存在一定的變形。其產生的可能原因包括水下地表不平、巖石結構堅硬而造成樁體插入不夠牢固；填沙過程中的不均勻受力造成樁體底部的側滑；圍堰所在庫區水位的變化及風浪的影響。1號主體變形最嚴重，其主要原因是其底部為原有斜坡混凝土面；高壓灌漿過程中的不均勻受力；運行過程中圍堰內側和頂部是交通通道，承受高達上百噸工程設備的側向壓力。

5 結 語

通過對深水庫區蜂窩狀直腹式鋼板樁圍堰進行的監測，掌握了圍堰從施工到運行狀態的各項重要指標數據，針對引起主要誤差的原因采取了相應的措施：即在圍堰上游側進行了戧提施工，使圍堰在后期運營過程中相對穩定，及時解除了安全隱患，保證了鋼板樁圍堰的安全、穩定運行，對塔貝拉水電站四期擴建工程后期各個趕工節點的順利完成起到了關鍵性作用。