于桥水库新建州河暗渠工程安全监测系统研究

2010-07-30朱雷

山西建筑 2010年9期

朱雷

1 工程概况

新建州河段暗渠工程是饮用水源保护工程的一部分,位于州河左侧。该暗渠工程自于桥水库电站下游的尾水渠始,沿州河东侧至九王庄闸上,全线共34 km,设计流量50 m3/s。暗渠沿线主要建筑物包括32 km长钢筋混凝土箱暗渠、渠首枢纽工程(州河节制闸和暗渠进口闸)、倒虹吸(5座)、调节池、检修闸(6座)、进人口(9座)、暗渠出口闸以及穿越公路和铁路等工程。暗渠断面结构采用3孔单联箱涵,单孔断面尺寸为4.3 m×4.3 m,钢筋混凝土结构。底板和边墙厚度约为0.55 m,随箱涵顶部覆盖土层厚度的变化而有所变化。暗渠渠底建基面均在地下水位以下。基坑开挖时桩号为0+223～3+500,15+800～20+000,22+000～24+400三段为粘砂双层结构。其余地段均为黏性土均一结构段。对于黏性土均一结构段,其渗透系数较弱,渗透水量有限。而粘砂双层结构段,砂土为粉砂、细砂、中砂,属中强透水层,存在着施工基坑排水问题。

根据暗渠工程水工结构初步设计推荐的引水方案,暗渠进水口位于于桥水库电站尾水出口。进水口处设置引水前池和进水闸,以便控制进水暗渠的水流和水量。暗渠下游出水口位于九王庄,与明渠相接,并设置出水闸。整个暗渠分为无压输水段和有压输水段两部分。其中无压输水段长约9.05 km,位于上游,特征建筑物包括暗渠、1座溢洪道倒虹吸、2座辽运河倒虹吸和3个进人通气孔、1个检修闸;有压输水段长约 24.95 km,位于下游,典型建筑物包括暗渠、1座蓟运河倒虹吸、1座东三道港干渠倒虹吸、5座检修闸和6个进人通气孔。有压输水段和无压输水段之间设置调节池,并在调节池上、下游两侧设置节制闸,以控制进水有压输水段的水流。

2 总体监测方案

根据新建暗渠段安全监测距离长的特点以及暗渠本身的结构特点,最终采用监测特征断面的方式,通过监测各段暗渠段的各种信息,以把握整个暗渠的安全。

总体设计,新建州河暗渠安全监测系统由17个监测断面,9个监测站和1个中心控制室自动化数据采集系统组成,沿暗渠顶部敷设36芯光缆进行系统的数据传输。

监测系统星形拓扑如图1所示。

2.1 监测内容

1)箱涵不均匀沉降引起的变形监测。2)无压段、有压段的渗流监测。3)混凝土和钢筋的应力监测。4)土压力监测,了解箱涵与基础接触部分的应力与受力状态,了解地基的承载力状况。5)无压段箱涵内部水位和有压段箱涵内部水压力的监测,了解暗渠箱涵的工作情况;了解无压段的内部水位情况,获取箱涵内部的水面线信息;了解有压段的内水压力情况,评估箱涵内部受压状况。6)施工期和运行期温度监测,以评估温度变化对暗渠箱涵混凝土衬砌应力的影响。7)混凝土分缝浇筑的接缝监测,以便了解各施工段沿暗渠轴向的相对变形情况。

2.2 监测断面与传感器布置

根据监测内容的需要,最后的方案确定在34.14 km长的引滦暗渠,共设监测断面17个,监测站9个,共布置各类监测传感器259个。

表1 监测站情况

由于振弦式传感器到数据采集单元之间的传输距离限制,为保证工程质量,本设计方案参考以往工程经验,将监测站与监测断面间距离控制在1 km之内。

根据暗渠沿线水工建筑物布置情况,在整个暗渠沿线共布置9个监测站,每个监测站根据所要采集的传感器数量布置1台或者2台数据采集单元,共需要14台监测数据采集单元。各断面传感器通过屏蔽电缆与数据采集单元相连。监测站位置及传感器数量,数据采集单元通道数如表1所示。

2.3 自动化安全监测系统

自动化监测系统主要设备包括主控计算机、SQL数据库服务器、WEB服务器、KVM 转换器、显示器、投影仪、网络交换机、光纤转换设备、打印机、键盘、鼠标以及其他附属设备。主控计算机、SQL数据库服务器、WEB服务器利用网络交换机构成监测中心的监测局域网。各监测站通过本地数据采集单元采集所控制断面上传感器的监测资料,然后通过单模通讯光缆将数据资料上传到监测中心的主控计算机,并由主控计算机负责分心和存入SQL数据库服务器。由此实现由主控计算机控制各监测站的数据采集单元。另外,主控计算机作为工作站,用于采集监测资料和监测系统的控制,如设置数据采集单元的数据采集周期等。SQL数据库服务器用于存储从数据采集单元采集的各种传感器信息。WEB服务器用于通过Web查询服务和运行安全评估系统。监测中心原理图如图2所示。