黑河水庫溢洪道閘室段混凝土擋墻裂縫監測方法探討

齊小斌，楊昆侖

(1.西安水務集團黑河金盆水庫管理公司，陜西 西安 710401；2.陜西省水利電力勘測設計研究院測繪分院，陜西 西安 710002)

黑河水庫位于陜西省西安市周至縣馬召鎮，距西安市86 km。是一項以城市供水為主，兼有農灌、發電、防洪等綜合利用的大(Ⅱ)型水利工程。水庫壩高130 m，水庫面積4.55 km2，總庫容2億 m3。是西安市的主要供水來源。溢洪道布置在壩體右岸，進口堰頂高程578.0 m，堰寬12 m，堰后為跌落段、下接平流段，洞身為圓拱直墻式明流洞，斷面尺寸為12 m×14 m～10 m×11 m，出口為舌型擴散挑流鼻坎，建筑物總長471.242 m。溢洪洞設計水位下泄洪量537 m3/s，校核水位時下泄流量為2 000 m3/s。

近年來隨著黑河水庫運行時間的延長，溢洪道閘室段混凝土擋墻表面出現了一些裂縫，近期裂縫長度增加，縫寬擴大，閘室頂部混凝土產生變形，給溢洪道閘門的正常啟閉帶來一定影響。需要對溢洪道閘室段整體穩定進行分析，為此，對溢洪道閘室段進行變形監測。

1 裂縫的設置

1.1 游標卡尺測量基線的設置

該項目中所采用的游標卡尺為0～300 mmⅠ型機械游標卡尺，讀數值0.02 mm。游標卡尺按規定通過了檢定，并在有效期內使用。在閘槽右岸山坡坡腳穩定處設立1處基線觀測標志(編號JX)，該基線觀測標志處無裂縫、處在基巖上，十分穩固，其標志寬度隨氣溫等因素變化量微小。作為游標卡尺測量的基線，用來修正游標卡尺所測量的裂縫寬度值。圖1為游標卡尺測量基線標志和觀測圖。

圖1 游標卡尺測量基線標志

1.2 裂縫的設置

在閘室段混凝土擋墻頂面選取12處裂縫設立監測標志，其中溢洪道左側設置5處(編號：LF1-LF5)，右側設置7處(LF6-LF12)。圖2為裂縫監測點標志布設示意圖。

圖2 裂縫監測點布設圖

2 裂縫測量及計算

2.1 游標卡尺測量基線寬度標準值測定

基線觀測標志采用游標卡尺進行測量，首期觀測之前需要確定基線標準值，對基線標志觀測4測回，每測回讀數4次，讀數較差及測回差小于0.2 mm，首先計算出每測回內的平均值，然后取四測回的均值作為游標卡尺測量基線寬度的標準值(表1為基線寬度標準值計算表，標準值為0.245 14 m)。用來修正后期各周期裂縫寬度觀測值。

表1 游標卡尺測量基線寬度標準值測量 m

2.2 裂縫寬度測量和計算

各期基線觀測標志和裂縫均采用游標卡尺測量，均觀測2測回，每測回讀數4次，讀數較差及測回差限差為0.2 mm，滿足限差要求后首先計算出每測回內的平均值，然后取兩測回的均值作為該裂縫的寬度值。表2為某監測周期裂縫觀測計算表。

表2 某周期裂縫寬度觀測記錄計算表 m

2.3 裂縫寬度修正計算

設定基線標準值為A，游標卡尺測量修正系數為K，某周期觀測基線寬度為AX，裂縫寬度觀測值為LFX，裂縫寬度修正值為LFXZ。按照計算公式：，計算出游標卡尺在該期測量的修正系數。然后再按照公式：，將該期內的所有裂縫寬度觀測值進行修正，計算出精確的裂縫寬度值。表3為某周期裂縫寬度修正計算表。

表3 某周期裂縫寬度修正計算表

3 裂縫寬度變化量統計

按照2.3項中裂縫寬度修正計算方法將17期的裂縫觀測值進行修正計算。然后進行裂縫寬度變化量統計，圖3為溢洪道閘室左側5個裂縫的周期寬度變化量統計圖，圖4為右側7個裂縫的周期寬度變化量統計圖。

圖3可以看出溢洪道閘室左側5個裂縫寬度周期變化量及總變化量相對較小，LF2總變化量最大,為1.4 mm；圖4可以看出右側7個裂縫寬度周期變化量及總變化量相對較大，LF9總變化量最大，為3.5 mm。說明溢洪道閘室段右側擋墻變化量較大。

圖3 溢洪道左側裂縫寬度周期變化量統計圖

圖4 溢洪道右側裂縫寬度周期變化量統計圖

4 結語

從目前的監測成果分析：閘槽左側墻頂各裂縫處寬度變化量相對較小；但右側墻頂部分裂縫點寬度變化量較大，裂縫寬度仍處于持續增大趨勢。這也與該項目溢洪道閘室段整體性變形監測趨勢一致，說明監測數據可靠。設立游標卡尺測量基線有效的避免了觀測粗差的產生，同時對每期的裂縫觀測值進行了修正，得到更加精準的裂縫寬度值。