李大宏，李菁，王穎

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都，610072)

電位器式位移計(jì)在長(zhǎng)河壩心墻沉降監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

李大宏，李菁，王穎

(中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，成都，610072)

大量程電位器式位移計(jì)是監(jiān)測(cè)心墻沉降的儀器，在長(zhǎng)河壩工程使用為國(guó)內(nèi)首次。使用過(guò)程中反映出了若干問(wèn)題，有儀器自身缺陷，也有監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)以及監(jiān)測(cè)施工方面的問(wèn)題。為有效解決初始沉降量漏測(cè)問(wèn)題，本文提出了理論計(jì)算和電磁沉降環(huán)數(shù)值擬合的方法，并認(rèn)為后者更實(shí)際。

安全監(jiān)測(cè) 電位器式位移計(jì) 電磁沉降環(huán) 心墻沉降 長(zhǎng)河壩水電站

1 前言

長(zhǎng)河壩水電站位于四川省康定縣境內(nèi)，系大渡河干流水電規(guī)劃“三庫(kù)22級(jí)”的第10級(jí)電站，上接猴子巖電站，下游為黃金坪電站。該電站以單一發(fā)電為主，無(wú)航運(yùn)、漂木、防洪、灌溉等綜合利用要求。電站采用水庫(kù)大壩、地下引水發(fā)電系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)方式，總裝機(jī)容量2600MW，最大壩高240m。壩體分為土質(zhì)防滲體、反濾層、過(guò)渡層及壩殼四大區(qū)。土質(zhì)防滲體采用礫石土心墻，壩殼采用堆石填筑，心墻與上、下游壩殼堆石之間均設(shè)有反濾層、過(guò)渡層，下游堆石體與覆蓋層壩基間設(shè)有水平反濾層。

土石壩沉降和沉降分布對(duì)評(píng)價(jià)大壩施工質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，為滿足心墻區(qū)沉降監(jiān)測(cè)的需要，心墻區(qū)內(nèi)部沉降監(jiān)測(cè)采用電位器式位移計(jì)和電磁式沉降儀進(jìn)行。其中，大量程電位器式位移計(jì)在300m級(jí)高壩中使用為國(guó)內(nèi)首次。

電位器式位移計(jì)主要由0～1200mm電位器式傳感器、基點(diǎn)板、錨固板、萬(wàn)向節(jié)、測(cè)桿、傳遞管、保護(hù)罩、土工電纜等組成。儀器通過(guò)錨固板感知壩體內(nèi)部沉降變化，錨固板隨壩體沉降變化，帶動(dòng)傳感器變化，在壩體沉降監(jiān)測(cè)過(guò)程中具有安裝便捷、施工干擾小，精度高等優(yōu)點(diǎn)。

電位器式位移計(jì)布置，在樁號(hào)(縱)0＋193.00m、(縱)0＋253.72m監(jiān)測(cè)斷面心墻上、下游及壩軸線，在(縱)0＋330m心墻上、下游，布置電位器式位移計(jì)沉降測(cè)線，測(cè)線各測(cè)點(diǎn)高程間距30m，共計(jì)24套電位器式位移計(jì)。

2 電位器式位移計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題

2.1 實(shí)測(cè)沉降量小于實(shí)際沉降量。長(zhǎng)河壩心墻區(qū)電位器式位移計(jì)采用分層埋設(shè)，通過(guò)沉降量層層累加的方法獲得總沉降量。心墻底高程為1457m，其中第一層電位器式位移計(jì)埋設(shè)高程為1536m，由于采用鉆孔安裝，在傳感器安裝時(shí)，心墻料已填筑79m，歷時(shí)8個(gè)多月，這期間由于電位器式位移計(jì)還未安裝，心墻的沉降量無(wú)法監(jiān)測(cè)。這是因儀器工作及安裝原理造成的缺失，各高層電位器式位移計(jì)均存在填筑期沉降量缺失，因此造成實(shí)測(cè)沉降量小于實(shí)際沉降量的問(wèn)題。

2.2 對(duì)高土石壩心墻的最終沉降量估計(jì)不足，造成底層儀器已經(jīng)到了最大量程時(shí)，心墻填筑高程還有30m，大壩還未擋水，后期的心墻沉降量該儀器無(wú)法取得實(shí)測(cè)值。

2.3 儀器安裝方面，混凝土底座面積偏小。首套儀器安裝時(shí)，位移計(jì)傳感器保護(hù)罩底部錨固板采用50cm×50cm×80cm(長(zhǎng)×寬×高)的混凝土底座。安裝時(shí)發(fā)現(xiàn)，混凝土底座面積偏小，與固定錨板聯(lián)接不牢，儀器安裝后頭重腳輕，當(dāng)出現(xiàn)下部心墻沉降不均勻時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致電位器式位移計(jì)傾斜，影響測(cè)量精度，甚至傳感器被卡。所以在后續(xù)安裝時(shí)，將混凝土底座加大，改為110cm×110cm× 100cm(長(zhǎng)×寬×高)。

3 關(guān)于初始值漏測(cè)問(wèn)題探討

現(xiàn)以1457m至1536m高程為研究對(duì)象，以定性分析、定量模擬為手段，通過(guò)理論計(jì)算值與電磁沉降環(huán)在其他高程上的監(jiān)測(cè)實(shí)測(cè)值對(duì)比，模擬出該高程在儀器安裝前填筑過(guò)程中的沉降丟失量。以上各層均采用相同的方法處理，使監(jiān)測(cè)成果能夠接近心墻的實(shí)際沉降量。

2013年11月～2014年6月，心墻由1457m高程填筑至1536m高程，此時(shí)，1536m布置的8套電位器式位移計(jì)開(kāi)始首次安裝并開(kāi)始測(cè)讀，截止至2016年5月，最大實(shí)測(cè)沉降量為1195.87mm。由于儀器安裝前的沉降量無(wú)法觀測(cè)，因此實(shí)測(cè)值不能完全反映心墻的實(shí)際沉降。

3.1 理論計(jì)算

沉降量計(jì)算采用《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》SDJ218－84分層總和法，計(jì)算參數(shù)依據(jù)長(zhǎng)河壩水電站第三方現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)成果(檢測(cè)試驗(yàn)成果見(jiàn)表1、表2)。

表1 心墻料檢測(cè)成果

表2 心墻礫石土料壓縮試驗(yàn)成果(取土高程1493.90m)

計(jì)算分層厚度為10m，共分8級(jí)，自下而上各級(jí)加載壩體填筑高程分別為 1467m、1477m、1487m、1497m、1507m、1517m、1527m、1536m。不考慮基礎(chǔ)沉降，假定基礎(chǔ)為剛性。

壩體沉降量按式(1)計(jì)算:

式中:St——竣工時(shí)或最終的壩體和壩基總沉降量；

ei0——第i層的起始孔隙比；

旅游管理專業(yè)是在了解旅游業(yè)態(tài)及基本知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過(guò)學(xué)習(xí)各種管理知識(shí)，以便在旅行社、景區(qū)、酒店、會(huì)展等行業(yè)的經(jīng)營(yíng)管理中進(jìn)行應(yīng)用的一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的專業(yè)。這要求學(xué)生在大學(xué)期間必須具備相關(guān)的理論知識(shí)與實(shí)踐技能，熟悉企業(yè)內(nèi)部經(jīng)營(yíng)、管理與服務(wù)，能夠在畢業(yè)之后迅速融入到企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中去。

eit——第i層相應(yīng)與竣工時(shí)或最終的豎向有效應(yīng)力作用下的孔隙比；

hi——第i層土層的厚度；

n——土層分層數(shù)。

計(jì)算成果顯示，心墻區(qū)填筑至1536m高程時(shí)，總沉降量約為717.39mm。

3.2 電磁沉降環(huán)數(shù)值擬合

選取1558m～1628m高程電磁沉降環(huán)監(jiān)測(cè)成果，在此高程內(nèi)安裝了9個(gè)沉降環(huán)，安裝參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 1558m～1628m高程電磁沉降環(huán)安裝參數(shù)單位:m

假定心墻料為各向同性，土料物理參數(shù)相同，相同高度荷載相同，不考慮心墻沉降的時(shí)間效應(yīng)，實(shí)測(cè)兩環(huán)之間的絕對(duì)壓縮值見(jiàn)表4。

表4 1558m～1628m高程電磁沉降環(huán)間壓縮量統(tǒng)計(jì)單位:mm

3.3 計(jì)算值與電磁沉降環(huán)實(shí)測(cè)值比較

圖1 擬合沉降量與實(shí)測(cè)沉降量過(guò)程線

根據(jù)長(zhǎng)河壩工程的實(shí)際，采用電磁沉降環(huán)成果對(duì)沉降缺失值進(jìn)行擬合更接近實(shí)際，將實(shí)測(cè)值與沉降環(huán)擬合值相加，即得到完整的心墻沉降值。擬合后，截止到2016年5月初，1457m高程填筑至1536m，沉降量為1960mm。

采用相同方法，不計(jì)覆蓋層沉降，求得心墻1665m高程以下沉降總量約3460mm。

4 結(jié)語(yǔ)

土石壩沉降變形目前國(guó)內(nèi)外還不能實(shí)現(xiàn)全過(guò)程跟蹤監(jiān)測(cè)，從監(jiān)測(cè)專業(yè)角度上講，沉降損失問(wèn)題不可避免，壩體越高損失量越大，因此不可忽略。

通過(guò)長(zhǎng)河壩工程實(shí)踐，試圖尋找一種擬補(bǔ)方法，求得壩體心墻實(shí)際沉降總量，以供參考。

TV641.1∶TU433

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2095－1809(2016)05－0052－03