水布埡工程項目內部變形監測方案

蘇強　付志霞

摘 要 水布埡工程項目為目前世界上最高的混凝土面板堆石壩，對這么高的壩，其內部變形監測（垂直位移和水平位移）是一大難題，為此，設計、監理、業主以及施工單位經過四方研究，決定采用新型N2000型遙測遙控水平垂直位移計，對水布埡大壩水平和垂直位移進行監測。

關鍵詞 水布埡工程；混凝土面板；堆石壩；變形監測

中圖分類號：TV513 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）14-0110-02

1 工程概述

水布埡水利樞紐位于清江中游河段巴東縣境內，它以發電、防洪為主，并兼顧其他效益。樞紐建成后，水庫最高洪水位為404.0 m，總庫容45.8億m3；正常蓄水位400 m，相應庫容45.12億m3，具有多年調節功能。水電裝機總容量為1600 MW。水布埡水利樞紐主要由擋水建筑物、泄水建筑物和水電站建筑物組成。擋水建筑物為混凝土面板堆石壩，壩高233 m，為目前世界上最高的混凝土面板堆石壩。

通過壩體內部變形監測，主要是為了監測面板堆石壩施工過程中以及今后蓄水運行時期變形、滲流和相應的應力應變等狀況，掌握相應時期壩基、壩體、混凝土面板的變形及滲流規律，以利于現場施工質量控制，并為判斷大壩結構安全提供依據。

2 儀器選擇

因水布埡攔河大壩是目前世界上最高的混凝土面板堆石壩，高達233 m。對這么高的壩，其內部變形監測（垂直位移和水平位移）是一大難題。

采用慣用的水管式沉降儀來監測壩內垂直位移，用引張線式鋼絲位移計來監測壩內水平位移，在水布埡大壩0+220 m斷面底部兩條測線長度分別達到430 m和500 m。測線達到上述長度后，不僅增加了儀器埋設施工的難度，而且這類儀器的原有結構可能滿足不了相應的監測技術要求。為此，南京水利科學研究院結合“高面板的新型監測設備及資料反饋分析專題”中“遙測水平垂直位移計的研制子題”研制了N2000型遙測遙控水平垂直位移計。這是一種專門針對水布埡大壩水平和垂直位移監測的超長管線研制的，具有遙測功能。在儀器設備結構、材料等方面作了相應的改進，但費用很高。根據南京水利科學研究院的報價，針對水布埡大壩監測工程，每一對水平和沉降測點約需20萬元。

考慮儀器設備性能、質量、實際工程應用和價格等因素，根據水布埡大壩內部水平位移和垂直位移觀測的特點，決定采用以下方案選擇儀器設備。

在0+212 m斷面、0+365 m斷面和0+132 m斷面300 m高程及以上共9條測線加上臨時測線選用南京水利科學研究院生產的DCJ-1型電測水管式沉降儀和DSP-1型電測引張線式水平位移計來觀測相應部位的水平位移和垂直位移。因為在上述監測斷面300 m高程及以上的測線長度最長不超過320 m，而在這種管線長度范圍內，國內采用DCJ-1型電測水管式沉降儀和DSP-1型電測引張線式水平位移計監測土石壩壩內水平和垂直位移的工程經驗表明，是可行并且是成功的，由此基礎，相信該類儀器用于水布埡的大壩內部變形的監測工程也將會成功。

在0+220 m斷面265.0 m高程及以下的2條超過410 m長的測線選用南京科學研究院結合水布埡監測特點研制的N2000型遙測遙控水平垂直位移計來觀測，以解決超長測線水平和垂直位移的監測問題。這類儀器雖然目前尚無工程應用實例，僅有科研報告、鑒定證書、實用新型專利證書，但位于265.0 m高程的一條測線長約430 m，這在國內的天生橋和洪家渡工程采用DCJ-1型電測水管式沉降儀和DSP-1型電測引張線式水平位移計都獲得成功，采用改進的新型N2000型遙測遙控水平垂直位移計更是可行的。N2000型遙測遙控水平垂直位移計在技術鑒定時，測線長度用到520 m，因此用于對0+220 m斷面最底部一條500 m長的測線監測也是可行的。

對水布埡大壩內部變形監測選用上述監測儀器，可以較理想地實現大壩水平和垂直位移監測的目的，并且費用相對較少。

3 監測儀器埋設及安裝

3.1 水平位移計的埋設

采用堆料埋設，在壩體填筑高程低于儀器埋設高程

0.l m～0.2 m時，測量放樣標識儀器埋設軸線，人工鋪設壓實厚度10 cm～20 cm的篩分砂或細石料以調整鋼絲管路高程，整個管路略成拱形，壩軸線處最大拱高約為50 cm。沿管線和觀測點的位置，配置銦鋼絲、鋼護管、錨固板、伸縮接頭（內含分線盤、擋泥圈、壓緊螺帽等）等。

銦鋼絲涂上防銹油脂后，用專用引線器和3 cm寬的扁鋼將銦鋼絲依次穿入錨板（包括鋼絲錨緊安裝）→伸縮接頭→鋼護管→…伸縮接頭→錨板（包括鋼絲錨緊安裝）→伸縮接頭→鋼護管…→觀測房或臨時保護箱（引入觀測房前的護管端部應安裝分線板）。檢查各個環節，正常后，在錨固板處（即測點處）立模澆筑混凝土，其尺寸厚60 cm、長60 cm、高50 cm。

根據上一步的要求，逐個澆注其余測點，調整好管線，然后用細礫料對管線進行回填保護，并采用輕型碾壓機壓實，管路部分回填厚度超過0.8 m以上方可進行正常壩體填筑施工，測頭保護砼澆筑24小時后再進行測點周圍的回填，回填厚度超過測頭頂部0.8 m以上再用施工機械靜碾，回填厚度達到

1.6 m以上再進行正常施工。

3.2 垂直位移計的安裝

在壩體填筑高程超出測頭埋設高程1 m時，測量并確定埋設管線和測頭位置，沿埋設線開挖梯形溝槽，順水流方向開挖坡度控制在0.25%～1.5%，人工修整槽底，并鋪設壓實厚度

10 cm～20 cm的篩分砂以調整槽底高程。槽底面寬度為

1.5 m～2.0 m，側邊坡比約為1：0.5。

管路形成后，進行測頭位置放樣；同時沿管路鋪設測頭→保護鋼管→伸縮接頭→保護鋼管→伸縮接頭→…觀測房（或臨時保護箱）。在測頭埋設位置澆筑漿砌石墩子，頂部高程為測頭埋設高程，并且頂面基本保證水平。endprint