萬永波，董澤瑜

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，成都，610072)

長河壩礫石土心墻分層沉降監(jiān)測

萬永波，董澤瑜

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，成都，610072)

長河壩水電站 礫石心墻 分層沉降 監(jiān)測技術 電位器式位移計

1 工程概述

長河壩水電站礫石土心墻堆石壩最大壩高240m，基礎覆蓋層最大厚度為60m，大壩按Ⅷ度進行抗震設計。大壩礫石土心墻底寬125m，頂寬6m，高241.9m，施工期和蓄水期沉降變形較大。為了掌握長河壩大壩礫石土心墻的沉降量，設計在大壩基礎 1465.0m 高程，心墻 1535.0m、1585.0m、1615.0m、1645.0m高程，壩頂1697.0m高程，分層埋設了沉降監(jiān)測儀器；在大壩樁號(縱)0＋193.00m、(縱)0＋253.72m各設一個監(jiān)測斷面；在監(jiān)測斷面的心墻上游側、壩軸線、下游側布置電位器式位移計；在(縱)0＋330m心墻上、下游側布置電位器式位移計。由不同高程的電位器位移計組成大壩沉降量觀測線，使用電位器位移計觀測大壩心墻的分層壓縮量，將同一觀測線上的分層壓縮量累加，計算出大壩心墻的總沉降量。按照設計，長河壩大壩心墻共計埋設44套電位器式位移計，監(jiān)測大壩礫石土心墻的沉降量。

2 分層沉降儀施工

分層沉降儀施工主要包括鉆孔和儀器埋設。心墻填筑至分層儀器安裝高程時，在心墻作業(yè)面安裝鉆機并調整鉆機底座至水平，在鉆機開孔位置安裝導向管，保障鉆孔的垂直度。鉆機鉆進時必須外加保護管，防止鉆頭對心墻拉裂。

分層沉降儀鉆孔選用XY－2工程鉆機，使用加長鉆具、低壓力、慢轉速進行施工，以保證鉆孔精度。工程鉆機設備安裝就位后應調整鉆機、鉆架、地基三者水平，立軸上下卡頭無幌動，與孔口中心點吻合。開孔階段將鉆具下入孔內，松開卡盤，將立軸鉆桿擰入沉接頭，卡緊卡盤，輕壓慢轉開孔，并隨孔深逐漸增加鉆具和鉆桿。鉆進過程中按鉆頭所需正常壓力給壓，不可盲目加壓，并隨孔深增加逐步減壓。金剛石鉆頭排隊使用，應有3個鉆頭參加排隊逐步淘汰。每回次鉆進的巖心一定要卡取完畢(殘留最多不能超過0.30m)。鉆孔施工時交換班必須清楚，如實填寫和交接鉆孔的測斜數(shù)據、鉆進情況、設備情況等；接班與交班應現(xiàn)場測斜，盡量避免孔內交班。鉆孔偏斜量達到規(guī)定值，應急時停鉆糾斜。采用測斜儀對已施工的鉆孔進行多點測斜，然后根據測斜結果，設計專用處理鉆具進行施工和糾正鉆孔的斜度，滿足鉆孔設計傾斜要求。糾正傾斜的主要方法有以下幾種:

(1)孔口平面位移糾偏法。通過孔口鉆機的移動使立軸偏心，促使孔底鉆頭作用力點轉移而達到導偏的效果。這種糾偏方法主要靠鉆桿的鋼度來達到糾偏目的，在淺孔段糾偏效果較好，在深孔段糾偏效果大大減弱；

(2)短鉆具糾偏法。將鉆具減至1m～1.5m，采用平面位移法和軸向壓力使孔底鉆具上部靠孔壁，底部鉆具偏向另一方向，達到糾偏效果。這種糾偏方法操作難度大，一般技術人員不易掌握；

(3)導管找直法。使用小一級的套管(通管)下至孔底，然后在孔口找正、穩(wěn)固，用小徑鉆具鉆進小導孔，小導孔滿足精度要求后再擴孔；

(4)導偏器法。加工一個導偏器，偏斜角度在1°左右，下入孔底后確定方位，用卡料卡牢后導偏。這種方法糾偏效果明顯，但操作技術難度大，不易控制導偏器。

分層沉降儀鉆孔完成，經設計、監(jiān)理、業(yè)主聯(lián)合驗收合格后，進行儀器安裝和埋設。先把錨頭與傳力桿連接牢固，再將傳力桿外套φ20mm保護管，保護管末端與錨頭密封后一起放入鉆孔內，在下放過程中依次連接傳力桿和保護管，傳力桿和保護管的接頭絲桿擰緊，保護管的接頭用膠帶密封。傳力桿和保護管放至孔底后調直，用水泥漿灌漿錨固錨頭，在儀器頂端用C20混凝土澆筑1m×1m儀器安裝底座，混凝土底座應水平；待底座混凝土達到安裝儀器的強度后，將電位器傳感器預拉至設計量程，再把儀器安裝到位固定牢固，儀器電纜按設計敷設和保護，傳感器外安裝鋼保護罩，調平和調直后固定牢固保護罩。儀器安裝完成后，在周圍1m范圍人工回填和夯實礫石土料。

3 礫石土心墻的沉降分析

根據長河壩大壩心墻區(qū)電位器式位移計監(jiān)測成果，壩體心墻沉降量與心墻填筑呈正相關，沉降量隨著心墻填筑高程的增高不斷增大。目前壩體心墻最大沉降量(不含覆蓋層)為1819.70mm，位于(縱)0＋193.00m樁號壩軸線位置，心墻沉降量占心墻填筑高度(約193m)的0.93%。

電位器式位移計沉降量受礫石土料填筑影響明顯，1535m高程及以下累計變形量在472.28mm～1004.17mm之間，1535m～1585m高程累計變形量在276.11mm～431.17mm之間，1585m～1615m高程累計變形量在73.54mm～813.54mm之間。

(縱)0＋193m斷面壩軸線部位心墻沉降量為1819.70mm，心墻填筑高度為193m，最大沉降量為心墻填筑高度的0.93%，處于正常狀態(tài)；觀測的最大沉降量位于心墻底部，中間部位的沉降量最小。

(縱)0＋253m斷面壩軸線部位心墻沉降量為1716.99mm，心墻填筑高度為193m，最大沉降量為心墻填筑高度的0.89%，處于正常狀態(tài)；觀測的最大沉降量位于心墻頂部，中間部位的沉降量最小。

長河壩心墻沉降量與同類工程的沉降量對比，糯扎渡水電站在第四次安鑒時，心墻填筑高度為214.1m，心墻最大沉降量為2763mm，沉降率為1.3%；哥倫比亞瓜維奧壩(GuavioDam)最大壩高246m，運行期最大沉降率為2.4%。與此相比，長河壩心墻當前沉降率小于同類工程，處于正常狀態(tài)。心墻沉降量隨填筑高程增加而增加，符合土石壩沉降變形的一般規(guī)律。

4 結語

長河壩分層沉降儀使用的電位器式位移計，其傳感器為直滑式精密儀器，測量時傳感器采用5芯電纜恒流供電，儀器測值不受傳輸電纜的長度及環(huán)境溫度變化等影響，觀測成果精度高，測值穩(wěn)定可靠。分層沉降儀采用后期鉆孔埋設方法，對心墻的施工干擾小，儀器的保護措施簡單，提高了儀器的完好率。同時，埋入式分層電位器式沉降儀，克服了傳統(tǒng)電磁沉降環(huán)觀測精度低的缺點，避免了水管式沉降儀在心墻內形成滲漏通道的缺陷。通過優(yōu)化儀器結構，保障沉降成果的真實性、可靠性、穩(wěn)定性，儀器性能趨于穩(wěn)定成熟，為實現(xiàn)大壩內部沉降自動化觀測奠定了基礎，這是今后大壩內部沉降監(jiān)測發(fā)展趨勢和方向。

TV641.41∶TU433

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2095－1809(2016)05－0046－02

萬永波(1973－)，男，重慶市豐都人，高級工程師，從事水電水利工程安全監(jiān)測工作。