瀝青混凝土面板堆石壩變形分布式光纖監(jiān)測(cè)施工工藝質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào)：TV698.11 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2025）20-0149-04

Abstract：Thedamof theupperreservoirofJurongPumpedStorage PowerStationis180.23mhigh，withacrestlengthof 810 m.Thesurroundingrock structureiscomplex，andthereareunfavorablegeologicalconditionssuchassiliceousdolomite bands，diorite，andfaultsTheinternaldeformationofthehangshuiReservoirRockfllDamismonitoredbytheintroductionof distributedfiberopticmonitoringandburialarangements.Bycomparingandanalyzing themonitoringresultsofcommonlyused tensionlinetypehorizontaldisplacementmetersandwaterpipetypesetlementmeters，itisfoundthatthedatafitingisgood. Theadvantagesoffiberopticlong-tedurabilitytronganti-nterferenceabilityanddistributedmeasurementefetivelyesure theintegrityoftheinstruments.Mostimportantly，itcanobtainthecontiuousdeformationinsidetherockmass，whichplaysa positiveroleinfedbackengineeringconstructionquality，acceleratingconstructionperiod，ensuringngineeingsafetyandis worth promoting and applying.

Keywords：pumped storage;rockfill；distributed optical fiber;safety monitoring;asphalt concrete

江蘇句容抽水蓄能電站位于江蘇省句容市境內(nèi)，距南京市 65km ，鎮(zhèn)江約 36km ，句容縣城約 26km 。上水庫(kù)主、副壩均采用瀝青混凝土面板堆石壩，壩頂高程 272.40m ，主壩最大壩高 182.30m ，壩頂長(zhǎng)度 810m 。上水庫(kù)庫(kù)盆采用庫(kù)岸瀝青混凝土面板及庫(kù)底土工膜防滲。上水庫(kù)沿庫(kù)周設(shè)庫(kù)岸公路，路面高程 272.40m 路面寬度 6.5m ，總長(zhǎng)約 3.0km （含壩頂公路）。

上水庫(kù)主壩址位于大哨溝溝口，壩址兩岸地形不對(duì)稱(chēng)，左岸寬厚，右岸埡口發(fā)育，溝底及右岸中下部坡洪積層厚度較大，基巖為觀(guān)音臺(tái)群中、上段中＼～厚層硅質(zhì)白云巖、硅質(zhì)條帶白云巖，右壩肩閃長(zhǎng)巖脈大量侵人，斷層較發(fā)育，均為陡傾角，巖層產(chǎn)狀與壩線(xiàn)近平行傾向下游，壩址區(qū)無(wú)順坡向緩傾角軟弱結(jié)構(gòu)面及組合分布，邊坡整體穩(wěn)定；地表呈弱風(fēng)化，較完整＼～完整性差，巖溶發(fā)育強(qiáng)度中等，右壩肩閃長(zhǎng)玢巖脈大量侵入，陡傾角斷層發(fā)育，多縱貫壩軸線(xiàn)，清除覆蓋層及表層松動(dòng)破碎巖體，以弱風(fēng)化基巖作為面板堆石壩壩基，開(kāi)挖深度 3～10m ，壩基巖體質(zhì)量為Ⅲ2B＼～ⅢI1B類(lèi)，斷層帶及蝕變閃長(zhǎng)玢巖脈為V類(lèi)，項(xiàng)基（肩）整體穩(wěn)定好，斷層破碎帶、蝕變巖脈及溶洞需采取槽挖回填處理。

1安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)介

句容抽水蓄能電站上庫(kù)面板堆石壩，最大壩高182.30m ，為典型的 200m 級(jí)高面板石壩，堆石壩內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)包括最大壩高主斷面（ 0+330 在內(nèi)的3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，其中主監(jiān)測(cè)斷面分別在EL1 54.9m 、EL178.1m.EL208.9m.EL231.7m.EL247.0m5 個(gè)高程設(shè)計(jì)布置水管式沉降儀的引張線(xiàn)水平位移計(jì)分層監(jiān)測(cè)壩體內(nèi)部變形，基于分布式光纖傳感動(dòng)技術(shù)的堆石壩內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)置于該面板堆石壩主監(jiān)測(cè)斷面 EL178.6m 高程，對(duì)應(yīng)于該高程設(shè)計(jì)布置的水管式沉降儀和引張線(xiàn)水平位移計(jì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位如圖1所示。

2施工工藝流程及操作要點(diǎn)質(zhì)量控制

2.1 工藝流程

工藝流程如圖2所示。

2.2操作要點(diǎn)質(zhì)量控制

2.2.1 開(kāi)挖整平要點(diǎn)

1）當(dāng)壩體填筑到條帶高程約 1.0m 以上時(shí)，采用GPS-rtk 或全站儀進(jìn)行軸線(xiàn)放樣，根據(jù)分布式光纖埋設(shè)斷面樁號(hào)確定開(kāi)挖樁號(hào)及范圍，并控制條帶開(kāi)挖平整度，溝槽開(kāi)挖到安裝高程以下 30cm ，深約 1.0～ 1.5m ，為便于鋪設(shè)光纖，底寬不低于 1.0m 。

2）在開(kāi)挖溝槽內(nèi)攤鋪 30cm 細(xì)砂并碾壓密實(shí)，用水準(zhǔn)儀校測(cè)條帶平整度，其不平整度控制在 ±2mm 以?xún)?nèi)（圖3）。

2.2.2工字鋼吊裝、焊接和調(diào)平的要點(diǎn)

工字鋼可采用汽車(chē)式起重機(jī)吊裝，在工字鋼就位于監(jiān)測(cè)溝槽后，調(diào)整工字鋼安裝軸線(xiàn)，使之盡可能為一條直線(xiàn)。工字鋼安裝就位并具備焊接條件后，在焊縫上口、內(nèi)口先點(diǎn)焊再加塊鋼板進(jìn)行綁焊，使每段工字鋼通過(guò)焊接方式串聯(lián)成一整條工字鋼。人工采用水平尺并輔以千斤頂調(diào)節(jié)型鋼垂直度，直至整段型鋼基本水平（圖4、圖5）。

2.2.3 光纖鋪設(shè)要點(diǎn)

1）為保證傳感光纖與工字鋼上下翼緣的變形協(xié)調(diào)一致，使之成為一整體，光纖與型鋼需高度耦合，因此，在鋪設(shè)光纖前，先將工字鋼上下翼緣鋪設(shè)光纖位置進(jìn)行除銹，一般通過(guò)動(dòng)力帶動(dòng)圓盤(pán)鋼絲刷高速轉(zhuǎn)動(dòng)，輕刷型鋼表面銹斑，也可采用刮刀、鋼絲球、砂布等工具對(duì)生銹型鋼進(jìn)行人工除銹。

2）相鄰型鋼搭接部位，因型鋼生產(chǎn)工藝、焊接等原因往往導(dǎo)致搭接位置比較粗糙，不利于光纖黏結(jié)，一般需先用磨光機(jī)打磨平滑。

3）將整條工字鋼表面進(jìn)行清潔處理后，在整條工字鋼的內(nèi)翼緣的中心位置上下翼緣表面平行鋪設(shè)2條應(yīng)變傳感光纖，并用環(huán)氧樹(shù)脂作為黏合劑以膠結(jié)方式將傳感光纖牢固膠結(jié)于工字鋼的內(nèi)翼緣上，使之成一整體。為防止光纜上勁，導(dǎo)致光纖扭曲變形甚至折斷，光纜一定要繞在卷盤(pán)上，且放線(xiàn)時(shí)一定要使用放線(xiàn)器。

2.2.4分布式光纖檢查

與常規(guī)監(jiān)測(cè)儀器一樣，為確保分布式光纖傳感器始終處于正常工作狀態(tài)，應(yīng)重視鋪設(shè)過(guò)程中對(duì)光纖的檢測(cè)，結(jié)合本工法特點(diǎn)，對(duì)光纜連通性測(cè)試、光功率損耗測(cè)試是有必要的。

1）光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性表示光纖系統(tǒng)傳輸光功率的能力，通過(guò)在光纖系統(tǒng)的一端連接光源，在另一端連接光功率計(jì)，通過(guò)檢測(cè)到的輸出光功率可以確定光纖系統(tǒng)的光學(xué)連通性，當(dāng)輸出端測(cè)到的光功率與輸入端實(shí)際輸入的光功率的比值小于一定的數(shù)值時(shí)，則認(rèn)為這條鏈路光學(xué)不連通，如果在光纖中有斷裂或其他的不連續(xù)點(diǎn)，在光纖輸出端的光功率就會(huì)下降或者根本沒(méi)有光輸出。

2）光功率損耗表明了光纖鏈路對(duì)光能的傳輸損耗（傳導(dǎo)特性），其對(duì)光纖質(zhì)量的評(píng)定和確定光纖系統(tǒng)的中繼距離起到?jīng)Q定性的作用。該方法是使用一臺(tái)光纖功率測(cè)試儀和一個(gè)光源，先將光源與光功率測(cè)試儀直接相連，測(cè)出信號(hào)增益值，再利用光源和光功率測(cè)試儀測(cè)試實(shí)際光纖的兩端，測(cè)試出端到端的參考功率值，兩者之差即為實(shí)際端到端的損耗值。

3）光纜連通性測(cè)試、光功率損耗測(cè)試全部滿(mǎn)足規(guī)范要求，則證明光纖鋪設(shè)過(guò)程中未出現(xiàn)光纖異形或光纖斷點(diǎn)、嚴(yán)重折痕，可進(jìn)入下一步施工工序，如檢測(cè)結(jié)果異常，需查明原因，待故障或問(wèn)題解除后才能進(jìn)入下一道工序。

2.2.5 驗(yàn)收、回填覆蓋要點(diǎn)

1）光纖回填覆蓋可分段進(jìn)行，也可整段光纖鋪設(shè)完成后一次回填覆蓋。一般采用分段覆蓋，即光纖鋪設(shè)完成一段回填一段，該回填方式能大大減少光纖鋪設(shè)對(duì)土建施工進(jìn)度的影響。

2）光纖覆蓋前，應(yīng)先對(duì)光纖進(jìn)行測(cè)試，確保其工作正常，同時(shí)還需安排專(zhuān)人對(duì)已鋪設(shè)段的光纖黏結(jié)質(zhì)量進(jìn)行復(fù)核，確保光纖與工字鋼耦合良好，如發(fā)現(xiàn)光纖與工字鋼分離或黏結(jié)質(zhì)量較差，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)黏，以確保光纖耦合質(zhì)量。

3）經(jīng)檢測(cè)復(fù)核合格，四方聯(lián)合驗(yàn)收后，可進(jìn)行監(jiān)測(cè)溝槽覆蓋，覆蓋時(shí)監(jiān)測(cè)人員全程現(xiàn)場(chǎng)值守，回填機(jī)械采用反鏟挖機(jī)，從下往上依次回填 0.65m 細(xì)砂 .0.20m 砂礫料、 .0.20m 墊層料、 0.45m 過(guò)渡料，在回填高度超過(guò)工字鋼上緣光纖埋設(shè)高程 0.3cm 前，采用人工振搗和碾壓，之后可采用夯板靜碾，待回填高度超過(guò)光纖埋設(shè)高程 1.0m 以上即可按正常的壩面填筑碾壓，人工、機(jī)械振搗和碾壓均不得正對(duì)光纜。

2.2.6 觀(guān)測(cè)頻次

1）埋設(shè)安裝工作完成后，應(yīng)對(duì)整段光纖進(jìn)行一次通測(cè)，之后的一周內(nèi)每天觀(guān)測(cè)1次，然后每周觀(guān)測(cè)1次。

2）蓄水期間，適當(dāng)加密觀(guān)測(cè)頻次。蓄水完成后，可根據(jù)工程需要將觀(guān)測(cè)頻率調(diào)整為每月1＼～4次。

3）分布式光纖觀(guān)測(cè)時(shí)段宜與堆石體其他儀器觀(guān)測(cè)同步，以利于綜合分析評(píng)價(jià)。

2.2.7水管式沉降儀與分布式光纖實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

上庫(kù)主壩 EL178.6m0+330：2024 年7月20日上水庫(kù)下閘蓄水，2024年9月4日分布式光纖各測(cè)點(diǎn)沉降量為 338.1～1180.8mm，2024 年7月4日至2024年9月4日變化量為 -13.4～14.3mm ;其中庫(kù)盆各測(cè)點(diǎn)沉降量為 751.2～1180.8mm 、上游堆石區(qū)為 345.8～ 438.7mm 、下游堆石區(qū)為 382.1～516.8mm 、觀(guān)測(cè)房為124.8mm 。

與水管式沉降儀互差為 ，數(shù)據(jù)擬合性較好，符合變化規(guī)律。測(cè)點(diǎn)沉降對(duì)比分布圖如圖6所示。

3結(jié)論

1）分布式光纖在高面板堆石壩內(nèi)部施工：從監(jiān)測(cè)溝槽開(kāi)挖整平工字鋼吊裝、焊接和調(diào)平光纖鋪設(shè)回填覆蓋數(shù)據(jù)采集及分析。每道工藝工序應(yīng)嚴(yán)格遵循：上道工序完成且經(jīng)驗(yàn)收合格后，方可進(jìn)行下道工序的施工。

2）分布式光纖實(shí)測(cè)成果在分布規(guī)律上與沉降水平位移計(jì)吻合，堆石體內(nèi)部分布式沉降監(jiān)測(cè)成果，為評(píng)價(jià)堆石體工作狀態(tài)，保證工程安全運(yùn)行提供了可靠保障，受到業(yè)主及行業(yè)專(zhuān)家的好評(píng)。

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