大坝安全监测仪器施工质量控制-技术创新

大坝安全监测仪器施工质量控制

日期：2016-6-28 14:23:30　来源：互联网　浏览数：
　

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0· 引言
    在大坝安全监测过程中，仪器的安装及埋设对安全监测的效果具有直接的影响，因而在大坝安全监测仪器的施工中，必须加强质量控制，保证仪器施工的质量。
    1 ·工程概况
    黄花寨水电站位于蒙江干流格凸河上，坝址地理位置为E106°25’49″、N25°40’59″，行政区划属黔南自治州长顺县墩操乡，距离蒙江干流格凸河与支流涟江汇口位置( 双河口) 18 km，是蒙江流域格凸河干流上的第三个梯级电站。上级规划的穿洞电站和已建的小穿洞电站，回水长度18. 1 km，下接已建成的河边电站，厂房距河边电站引水坝约350 m。坝址以上流域面积2 163 km2 ，主河道长135 km，河道纵比降5. 37‰，多年平均流量41. 0 m3 /s。枢纽建筑物由拦河坝、放空兼冲沙底孔、发电取水口、引水隧洞、压力钢管、发电厂房等建筑物组成。
    拦河坝为碾压砼双曲拱坝，坝顶宽6 m，拱坝中心线方位角为N75°W，顶拱中心角101. 726°，顶拱上游面半径162. 0 m，坝轴线长287. 625 m，河床坝段建基面高程690. 0 m，最大坝高110. 0 m，最大坝底宽26. 5 m，大坝厚高比0. 24。
    水库正常蓄水位795. 5 m，死水位770 m，总库容1. 748 × 108 m3。引水系统布置在左岸，全长255. 80 m，发电厂房为地面岸边式，装机容量2 × 27 MW，保证出力12. 96 MW，年发电量2. 216 × 108 kW·h。根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》( DL 5180 － 2003) 的规定，本工程为Ⅱ等大( Ⅱ) 型。
    花寨水电站大坝安全监测项目主要包括: 大坝变形观测( 含坝体挠度、两坝端深部位移) 、坝基、渗流渗压观测、坝基及坝体温度观测、砼自生体积变形观测、诱导缝、坝肩砼与基岩面的缝隙及厂房后边坡位移观测。
    2 ·仪器检测、率定质量控制
    埋设前按相关规程、规范要求对仪器、电缆等观测设备进行了检测和率定，内容包括传感器的最小读数、温度系数、零度电阻值、观测仪器和电缆的绝缘电阻值等。经率定遇到有不合格的仪器立即寄回厂家更换，保证用于埋设安装的仪器全部符合规范要求。
    现场对198 支仪器进行率定检测，其中包括温度计100 支、测缝计30 支、基岩变位计12 套、渗压计16 支、无应力计34 支、垂线坐标仪4 台、电桥2 台。经检验，所有仪器全部满足规范要求，可以用于安装埋设和数据采集。埋设前按规范要求进行电缆连接和接头热缩并逐支进行检测，完成后进行电阻比及绝缘性、密封性检验，确认正常后方可进行埋设。
    3 ·监测仪器埋设安装质量控制
    埋设安装位置的施工放样，严格遵照观测设计布置图进行，并保证仪器安装位置及方向正确。仪器安装埋设的施工工艺和方法，严格按照有关监测设计施工技术要求及相关监测技术规程规范和仪器生产厂家的技术资料进行。
    3. 1 温度计埋设安装质量控制
    3. 1. 1 坝基内温度计埋设
    按设计图纸要求，现场确定温度计的高程和埋设位置。在坝基面按设计深度钻孔，将温度计按设计深度绑扎在细木棒上，小心地放入孔内。将电缆引出，用水泥砂浆回填钻孔。
    3. 1. 2 坝体温度计埋设
    先在埋设位置铺一层厚30 cm的碾压砼，待砼碾压密实后再挖沟，将仪器水平放置在设计位置，仪器上面回填砼。仪器埋设过程中及砼碾压密实后应进行观测，如发现不正常应立即处理或更换仪器重埋。
    3. 2 渗压计埋设安装质量控制
    坝基渗压计埋设在大坝基础开挖验收后立即进行，为不影响坝体浇筑施工进度，在坝基开挖验收前一天做好仪器埋设安装准备工作。在坝基浇筑前进行安装埋设，坝体浇筑过程中，现场牵引仪器电缆及设置必要的保护措施; 坝体渗压计随坝体主体工程进度进行安装; 两坝肩绕坝渗漏观测于帷幕灌浆完毕后钻孔埋设安装。渗压计在安装埋设前，应做好以下准备: 仪器检验合格后，取下透水石，在钢膜片上涂一层防锈油，按需要长度接好电缆。透水石放入热水中浸泡2 h以上，使其充分饱和，排除透水石中的气泡和机油。用饱和水的厚土工布将测头包好，确保渗压计进水口通畅，并继续浸入水中。按设计要求在孔内填入砾石，在大孔内填细砂，将渗压计埋在细砂中，并将孔口用棉纱封堵。然后用水泥砂浆封孔，砂浆终凝后即可填筑砼。
    3. 2. 1 坝基渗压计埋设
    根据监测设计图中埋设位置，在已经清理好的基岩面上钻一集水孔，孔径10 cm、深30 cm。取下渗压计测头透水石并放入水中浸泡2 h以上，渗压计未装透水石前，在大气中测量初始读数，将渗压计没于清水中安装上透水石后置于水中备用。在坑内填入厚10 cm的净砂，再将头部包好反滤砂袋的渗压计放入集水孔内，砂袋用砂浆糊住，砂浆凝固后，即可浇筑砼，准确记录埋设读数，测次按规范要求进行。
    3. 2. 2 坝体渗压计埋设
    根据监测设计图中埋设位置挖坑埋设，具体埋设质量控制手段与坝基渗压计埋设方法相同。
    3. 3 无应力计埋设安装质量控制
    仪器埋设时间随坝体浇筑进度同步进行。待砼碾压密实后，在设计位置挖坑50 cm深，将无应力计筒放入坑内，里面回填10 cm砼。用16# 铅丝将应变计固定于无应力筒内正中。筒内筒外同时浇筑相同的砼，以人工振捣密实，不伤及仪器。无应力计埋设安装后，应在仪器旁插上标记，并派人守护，防止碾坏或移位，但碾压强度必须满足规范要求，以免造成仪器附近积水，影响埋设质量及观测成果。
    3. 4 测缝计埋设安装质量控制
    测缝计安装埋设时，应确保仪器波纹管能自由伸缩，安装埋设过程中应注意检测，还要准备所需的辅助材料，如支撑三角架，预拉垫板，加长杆等。测缝计安装随大坝主体施工进度进行，在测缝计套筒焊接在一根长1. 0 ～1. 5 m的螺纹钢筋上，当碾压至埋设位置时，在埋设位置预埋测缝计套筒，待砼浇筑高于仪器埋设位置20 cm时，挖去新浇筑的砼，将测缝计外包一层牛皮纸拧在套筒上，回填砼，周围用人工振捣密实。埋设过程始终用读数仪器监测，发现异常立即补救或者更换仪器。
    3. 5 基岩变位计埋设质量控制
    根据设计图纸要求，待砼浇筑至仪器埋设位置时立即组织钻孔，孔深5 m，孔轴线为水平向下倾斜15°。钻孔完毕清洗钻孔，安装基岩变位计固定锚头，然后回填砂浆，待水泥砂浆初凝后安装仪器。仪器安装完毕，回填砼，用人工振捣密实。
    3. 6 正、倒垂线安装质量控制
    3. 6. 1 倒垂钻孔
    倒垂线在大坝3# 观测室内开孔，开孔高程为713. 3 m。钻孔深63. 4 m，其中伸入基岩45 m，钻孔孔径为220. 0 m，倒垂孔全段采用Φ154 mm的无缝钢管保护。经现场监理工程师、项目管理单位技术负责人共同见证，倒垂孔测斜结果表明，有效孔径为140. 35 mm，保证其满足设计要求。
    3. 6. 2 正垂钻孔
    大坝正垂线PL1开孔高程为坝顶高程800. 00 m、PL2为770. 00 m观测室。结合现场坝体施工实际情况，PL2于9 月3 日开始钻进，9月30 日结束，钻孔深53 m。钻孔孔径为225 mm，终孔有效孔径为195 mm。PL1于2011 年1 月5日开始钻进，1月20 日结束，钻孔孔径为180 mm，终孔有效孔径为158 mm，满足设计要求。
    正、倒垂线钻孔测斜有效孔径详见图1。

    3. 6. 3 倒垂线安装
    先将与倒垂线连接好的锚块缓慢放至孔底，注意放入的过程中保持测线始终在保护管有效孔径的中心位置，避免晃动。沉入管底后再将测线往上提起10 cm，最后在孔口将测线固定并保持其中心位置不变。将水泥球沿管壁放至管底，放入深度为1 m，然后在水泥浆完全凝固前禁止碰撞测线，做好保护并设警示标志。
    当水泥浆完全凝固( 至少7 d) 后即可安装浮体组件，安装时先将浮箱放在支架或支墩上，再将浮体装上并通过连接杆连接好铟钢丝。将浮箱中注入不易挥发的变压器油，待浮体已经浮起并能自由移动时，调整浮箱的位置，使其在浮体不受约束保持测线处于铅直位置时，浮体正好处于浮箱正中，该过程需要2 ～ 3 次反复调整即可达到要求
    确认达到要求后，再往浮箱中注入变压器油，直至距离浮箱边沿3 cm处，最后加扣箱盖。
    在观测室合适位置修建观测台板，观测台板采用混凝土浇筑，待混凝土凝固后安装CCD 垂线坐标仪进行观测。
    3. 6. 4 正垂线安装
    在高程800. 00、770. 00 m安装垂线悬挂装置，待预埋件固定后，用卷线装置将垂线固定在悬挂装置上。在观测室内的垂线下端吊重锤，并将重锤放入油桶内，油桶上侧的垂线上安装挡尘罩并使其与油桶保持5 cm间距。在观测室合适位置修建观测台板，观测台板采用混凝土浇筑，待混凝土凝固后安装CCD 垂线坐标仪进行观测。
    3. 7 观测电缆埋设质量控制
    各部位的内部观测仪器在仪器埋设完毕后按设计电缆走向将电缆引至观测室，最后与集线箱连接观测。电缆跨施工留缝时，应采用穿管过缝的保护措施，防止由于缝面张开而拉断电缆。即留有5 ～ 10 cm的弯曲长度，穿越阻水设施时，应单根平行排列，间距2 cm，将要加阻水环式阻水材料回填，坝内走线时，应严防电缆线路成为渗水通道。在填筑过程中，电缆随着坝体升高垂直向上引伸时，可采用钢筋角架引伸。
    4 ·结语
    综上所述，在对水电站大坝进行安全监测的过程中，对监测仪器的安装和埋设是非常重要的，必须严格按照相关施工规范以及施工要求进行施工，对其施工质量进行严格的控制，保证大坝监测成果的准确性。