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        振弦式滲壓計在雙洎河渡槽監(jiān)測中的應用

        2021-12-15 02:00:04宋田華
        小水電 2021年6期
        關鍵詞:渡槽滲流測點

        孟 方,宋田華

        (中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司,陜西 西安 710000)

        1 工程概況

        雙洎河渡槽工程位于河南省新鄭市境內(nèi),全長1.849 4 km,其中渠道長度0.772 4 km,建筑物長度1.077 km。渡槽全長810 m,其中梁式渡槽長600 m,閘渡連接段長55 m,進出口漸變段長155 m,分2聯(lián)4孔20跨,跨度30 m;單孔凈寬7 m、槽高7.9 m。設計流量為305 m3/s,加大流量為365 m3/s,槽身為預應力混凝土矩形槽。單跨渡槽一期混凝土(C50)方量為987 m3,鋼筋總量為150 t,鋼鉸線重量為56 t,單跨總重量為2 500 t,屬世界之最。設計水位為123.524~123.166 m,總水位差為0.358 m。渠道過水斷面呈梯形狀,設計底寬為23.5 m,設計水深為7 m,堤頂寬為5 m。渠道邊坡系數(shù)為2,設計縱坡為1/26 000,渠道基本都為全填斷面。本渠段共有各類建筑物6座,其中:河渠交叉1座,左岸排水1座,鐵路交叉1座,公路橋1座,節(jié)制閘1座,退水閘1座。

        2 滲流監(jiān)測布置

        主要有渠道滲流監(jiān)測、建筑物滲流監(jiān)測和河道邊坡滲流監(jiān)測。

        (1)渠道滲流監(jiān)測

        明渠1段重點監(jiān)測斷面SH(3)131+540中,在渠道中部基礎設計1支滲壓計,渠道邊坡中設計6支滲壓計。

        明渠2段重點監(jiān)測斷面SH(3)132+702.1中,在渠道中部基礎設計1支滲壓計,渠道邊坡中設計6支滲壓計。

        (2)建筑物滲流監(jiān)測

        進口漸變段與總干渠接合斷面處設計3支滲壓計。

        2、6、9號擋土墻以及分流墩在基礎各設計2支滲壓計。

        退水閘共設計9支滲壓計,在退0-010.0進口底板中部建基面以下設計1支滲壓計,在退0+002.0閘墩前部左右邊墻外和底板中部基礎設計3支滲壓計,在退0+013.0閘墩后部左右邊墻外和底板中部基礎設計3支滲壓計,在退0+066.0出口5號流槽末端左邊墻外和底板中部基礎設計2支滲壓計。

        節(jié)制閘、1號落地槽、2號落地槽在基礎各設計4支滲壓計。

        出口箱基矩形槽基礎設計4支滲壓計,在右邊墻外回填土中設計1支滲壓計。

        出口檢修閘基礎設計4支滲壓計。

        5、8號擋土墻在基礎設計2支滲壓計。

        出口導流墩基礎設計4支滲壓計。

        出口漸變段與總干渠接合斷面處左右岸各設計3支滲壓計。

        (3)河道邊坡滲流監(jiān)測

        河道右邊坡共設計6支滲壓計,設置2個監(jiān)測斷面,分別位于渡槽中心線兩側各20 m。

        3 儀器選型

        采用振弦式儀器,規(guī)格及型號為BGK4500S—0.7 MPa,廠家為北京基康公司。主要技術指標為:量程范圍0.35~0.7 MPa,分辨率不低于0.025%F·S,精度不低于±0.5%F·S;每個滲壓計帶有≥3 m的專用電纜;溫度范圍不小于-20~70 ℃。

        4 儀器的安裝埋設與接線注意事項

        4.1 儀器的安裝埋設

        (1)滲壓計現(xiàn)場安裝前外殼及透水石須在清水中浸泡24 h以上,使其充分飽和。

        (2)加工砂囊(用土工布和過濾料(中、粗砂))并用細鋼絲將砂囊固定在儀器及電纜上。

        (3)安裝在測壓管內(nèi)的滲壓計用1.2 mm鋼絲懸吊,慢慢放入孔內(nèi),下放時儀器應靠近孔壁以便于人工比測。儀器就位測值正常后,將鋼絲固定在電纜保護管管口處的鋼筋上。鋼筋呈十字交叉焊于管口處,儀器電纜綁扎在鋼筋上,每隔1.5 m綁扎一處;電纜應保持適當?shù)乃沙?,儀器安裝無誤后,盡快安設管口保護裝置。

        (4)在結構物底部埋設的滲壓計按照設計圖紙和相關技術規(guī)范執(zhí)行。

        (5)埋設在建筑物兩側的滲壓計按照相關技術規(guī)范中深孔內(nèi)滲壓計埋設方法進行。

        4.2 接線注意事項

        針對部分振弦式滲壓計的特性, 接線方面應該注意以下幾點:

        (1)按儀器所需的電纜實際長度加上15%的松弛長度截取電纜,用砂紙除去芯線的氧化層,使上錫處表面光滑無毛刺。

        (2)電纜生產(chǎn)過程中外皮較為光滑, 而且模具上有一定的油物, 接線時電纜兩頭需用刀片輕輕刮除,使熱熔膠熔化后與電纜更好地結合。

        (3)為保證接頭兩端處熱縮和止水效果, 在熱縮后盡快用防水絕緣膠帶在接頭絕緣套管外加裹防水絕緣膠帶。采取這種方式可以保證接頭部位止水效果完好, 在運輸過程中不被損壞。

        (4)為保證接頭不過于粗大,加長接頭, 采用分顏色剪成長度不等的線頭,各線頭連結后長度一致,接點錯開。根據(jù)工程經(jīng)驗,將電纜接頭長度控制在10~15 cm。由于接頭過于粗大影響熱縮套管使用, 不得使用與電纜直徑不配套的絕緣套管, 以免造成電纜接頭兩端熱縮不緊密, 導致密封不嚴。

        (5)接頭完成后不要急于搬動或拉扯, 以免破壞接頭處尚未固化的止水膠。

        5 監(jiān)測數(shù)據(jù)的初步分析

        5.1 基準值的選取

        (1)對于埋入式滲壓計。當安裝位置有水時,以安裝前零壓力下的測值為基準值;無水時,以安裝后儀器實測溫度與周圍環(huán)境溫度一致時的測值為基準值。

        (2)對于鉆孔中的滲壓計。當鉆孔中有水時,滲壓計入孔并置于水面之上0.5 m范圍內(nèi),待溫度測值穩(wěn)定后測基準值;當鉆孔中無水時,滲壓計入孔于設計位置,待溫度測值穩(wěn)定后測基準值。

        5.2 滲壓(水頭)的計算

        Pi=G(R0-Ri)+K(Ti-T0)

        hi=Pi/9.8 +h0

        式中:Pi為滲壓(kPa);hi為滲壓換算水頭(m);h0為儀器埋設高程(m);G為儀器系數(shù)(kPa/kHz2);K為溫度系數(shù)(kPa/℃);R0為初始頻率模數(shù)(kHz2);Ri當前頻率模數(shù)(kHz2);T0為初始溫度(℃);Ti為當前溫度(℃)。

        5.3 渠道地基相對隔水層面揚壓力

        5.3.1 渠底下方地基

        在渠道襯砌施工完建期、渠道運行期,渠道底板地基中某測點揚壓力水頭與渠道水位差(見圖1)應滿足關系式:

        圖1 渠道底板地基中某測點揚壓力水頭與渠道水位差示意

        Ht-Hq≤ 0.11+ 0.91·Ts

        式中:Ht為渠底地基內(nèi)相對隔水層或改性土底面測點實測地下水位(m);Hq為渠道同期實測水位(m);Ts為渠底地基內(nèi)相對隔水層或改性土測點以上土層厚度(m)。

        不滿足上述關系時,應對相關部位襯砌板進行抬動監(jiān)測,必要時應采取措施降低地下水位。

        5.3.2 渠側坡地基

        在渠道襯砌施工完建期、渠道運行期,渠道側坡地基中某測點揚壓力水頭與渠道水位差(見圖2)應滿足關系式:

        圖2 渠道側坡地基中某測點揚壓力水頭與渠道水位差示意

        Ht-Hq≤(0.13 + 0.9 ·Ts)·cosα

        式中:Ht為渠道側坡地基內(nèi)相對隔水層或改性土底面測點實測地下水位(m)Hq為渠道同期實測地下水位(m);Ts為渠道側坡地基內(nèi)相對隔水層或改性土底面測點到坡面的法方向距離(m);α為與側坡坡比n有關,α=tg(1/n),雙洎河渠道邊坡系數(shù)為2。

        不滿足上述關系時,應對相關部位襯砌板進行抬動監(jiān)測,必要時應采取措施降低地下水位。

        6 監(jiān)測技術報警情況

        按照《南水北調(diào)中線干線工程安全監(jiān)測數(shù)據(jù)采集和統(tǒng)計分析管理規(guī)定》第4節(jié)規(guī)定的內(nèi)容進行監(jiān)測資料的整理與初步分析,對每個監(jiān)測項目各個測點繪制物理量變化過程曲線圖表,通過多個測次分布圖全面了解不同時期時效性變化情況,對監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)的異常值進行判斷。若通過監(jiān)測分析發(fā)現(xiàn)監(jiān)測物理量超出設計允許值或技術警戒值時,及時檢查觀測值的可靠性、正確性和準確性,如有問題應立即重測或?qū)⒉豢煽繑?shù)據(jù)剔除。若觀測值反映的是實際情況,將檢查環(huán)境因素有無重大變化,并及時向建管單位(或運管單位)反映出現(xiàn)的情況和問題。當儀器監(jiān)測值或巡視檢查結果表明結構、地基出現(xiàn)明顯異?;螂U情時,應立即向監(jiān)理,建管單位(運行管理單位)報告情況作出技術報警,并對有關項目加密監(jiān)測,派人在現(xiàn)場值守嚴密監(jiān)視情況變化。

        7 結 語

        滲流監(jiān)測是雙洎河渡槽工程安全監(jiān)測的重要組成部分,通過滲壓計在本工程滲流監(jiān)測中的應用,對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析,在一定程度上反映出工程主體滲流情況,以便于做好及時的技術預警,對工程安全應用起著重要的作用。由于振弦式滲壓計具有穩(wěn)定性好、耐久性高、信號抗干擾能力強、分辨率高以及不受降雨干擾等優(yōu)點,近年來在水利工程的監(jiān)測中得到廣泛的應用;尤其是對高填方渠道和土石壩的滲流監(jiān)測起到了很好的效果,為保證工程安全,驗證設計成果,提高設計水平提供了寶貴的資料。

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