南水北调京石段供水工程安全监测

左 丽 ，张 亭 ，王 英 ，王珍萍 ，刘天鹏

（1.南水北调中线干线工程建设管理局，北京100038；2.南水北调中线干线工程建设管理局河北建管部，河北石家庄050035；3.中水东北勘测设计研究有限责任公司科学研究院，吉林长春130061）

南水北调中线京石段应急供水工程是南水北调中线一期工程的组成部分，线路总长度约307.422 km，担负南水北调中线工程全线通水前，于2008年9月18日至2009年5月中下旬，自河北省岗南、黄壁庄、王快、西大洋4座水库向北京应急供水的任务。

1 监测成果分析

1.1 控制工程

京石段工程沿线分布有检修闸44座，节制闸15座和1座永定河控制闸，退水闸13座，分水口门20座。

控制工程运行状态良好，基本无异常情况。团城湖节制闸通水初期闸基渗透压力较大，最大值为22.79 kPa，通水期间渗透压力不断减小，目前仍有减小的趋势。

磁河古道退水闸沉降变形较小，测值在-5.0～6.0 mm之间，各测点于2008年12月12日整体上抬，出水口左右边墙上抬量较大，最大上抬量为6 mm，目前各测点沉降较为稳定

1.2 渡槽工程

河北段布置有监测仪器的渡槽漕河渡槽、放水河渡槽和水北沟渡槽。

渡槽工程通水至今运行状态基本良好。混凝土应力、钢筋应力和承台底部土压力整体较小。漕河渡槽第4号主梁与第2号主梁水平层施工缝的渗透水压力在通水后明显增大，最大值达到26.73 kPa，漕河渡槽进口段落地巨型槽段存在程度较轻的不均匀沉降，截止到2009年2月份，沉降相对较大的部位位于第50～60跨，沉降量约为6 mm左右。

1.3 河渠交叉建筑物

布置有安全监测仪器的河渠交叉建筑物共有20座，通水期各建筑物运行状态基本良好。

各部位的土压力整体较小，且与温度呈正相关，土压力分布规律为基底土压力较大，侧向土压力与填土高度相协调，通水后，基底土压力增大，其他部位土压力变化不明显。

各部位钢筋应力较小，且呈年周期性变化，并与温度呈负相关。

结构混凝土线膨胀系数平均值为8.02 με/℃左右，各部位混凝土应力不大。结构缝变形较小，呈年周期性变化，且与温度呈负相关性。通水后测缝计测值变化不明显。各部位沉降变形均匀，通水后沉降略有增大。

渗流监测结果表明，北拒马河暗渠退水闸闸前基础1号测点测值较大，最大值为35.9 kPa，测值于2008年10月初基本趋于稳定；坟庄河渠道倒虹吸201+965.0断面渗压计测值较大，最大测值达到59.86 kPa，目前测值减小并趋于稳定。

1.4 暗涵工程

京石段工程中的暗涵，包括西四环暗涵和卢沟桥暗涵。暗涵主要结构型式为由2孔分离φ4.0 m钢筋混凝土圆涵组成的有压输水暗涵[3]。初期开挖支护采用浅埋暗挖法施工[4]。暗涵工程通水至今运行基本良好。

西四环3标4+493断面接缝变形较大，最大值为26.32 mm；西四环2标围岩变形较大，最大值为13.26 mm，发生在左涵顶部右45°部位。

1.5 PCCP管道工程

PCCP管道工程是南水北调中线北京段总干渠线路最长的大型输水工程，全长56.359 km，管道全部由双排并行直径4 m的预应力钢筒混凝土管（PCCP）组成。

各部位土压力测值随着镇墩混凝土的浇筑以及填土高度的增加而增大，达到设计回填高程后，土压力测值基本稳定。同一断面内，土压力由大到小依次为管道底部、管道顶部、底部左右45°和顶部左右45°。通水后，顶部和底部大部分测点测值增大，顶部左右45°和底部左右45°部位减小。

各部位钢筋应力整体较小，管道周围内层钢筋应力与温度呈负相关性，外层钢筋应力与温度呈正相关性。

管道底部混凝土为先收缩后膨胀型，线膨胀系数为9.7 με/℃；顶部混凝土为膨胀型，线膨胀系数为9.54 με/℃。各部位混凝土应力较小。

1.6 隧洞工程

沿线布置有安全监测项目的隧洞包括釜山隧洞、雾山（一）和雾山（二）隧洞、吴庄隧洞、岗头隧洞、西市隧洞、下车亭隧洞、西甘池隧洞和崇青隧洞。

各隧洞围岩变形较小，最大值仅为1.82 mm。同一断面围岩变形大小分布依次为顶拱、左拱肩、右拱肩、右边墙和左边墙。顶拱6 m和其他部位10 m范围内围岩受扰动，基本发生向洞内的变形。通水后多点位移计测值变化不明显，通水期间测值主要随温度的变化而变化。

围岩应力用锚杆应力计监测，其测值与洞室温度呈负相关性。监测结果显示，围岩锚杆应力较小。

钢筋应力监测结果显示，衬砌混凝土钢筋应力测值较小，最大仅为39.23 MPa。钢筋应力与温度呈负相关。

1.7 惠南庄泵站

惠南庄泵站工程位于北京市房山区大石窝镇惠南庄村东，泵站各部位渗水压力、基底反力、钢筋应力整体较小；泵站进水池G2块底板外层顺水流方向、G1块顶板顺水流和垂直水流方向混凝土应力较大，均超过混凝土的设计抗拉强度。最大拉应力为2MPa；各部位结构接缝测值整体不大，最大值为9.61 mm。

1.8 渠道工程

中4标渠道断面渗压计测值较大，最大测值为30.22 kPa。同一断面渗压计埋设高程越底，渗压测值越大。

综上所述：说明该渠道存在在渗漏以及冬季存在冻胀问题，与实际中渠道混凝土面板冬季出现许多裂缝的现象相符。

2 讨论

1）从上述各类建筑物监测结果可以看出，混凝土结构应力及钢筋应力整体较小，且主要受温度影响，水荷载对其影响较小。建议类似工程设计中只在结构最大受力部位布置该类仪器，以减小工程造价。

2）沿线建筑物布置的测缝计较少，结构缝变形大小直接影响着结构的渗漏，且能反映出结构的不均匀沉降，故建议在结构缝四周多布置测缝计和渗压计，尤其河渠交叉工程和渡槽工程。

3）对于高填方渠道工程，如果渠道下方有排水涵洞等建筑物，应沿排水涵洞左右边墙附近埋设渗压计和测压管进行渠道渗流监测。

4）在安装测缝计时，要掌握设计意图，需要设计确定测缝计的调节量程范围，不能盲目的随意调节受拉受压量程[5]。

5）测压管封底时建议用透水性较好的材料进行封底，如若采用钢板焊接，应进行开孔处理。

6）进行监测资料统计模型分析时，应结合结构受力变形特点，确定新的影响因子和因子形式，从而才能得出合适的预测模型。

3 结语

南水北调中线京石段应急供水工程各建筑物通水期间运行基本正常，各监测项目变化规律基本正常。通水后混凝土应力和钢筋应力变化不明显，基底反力、结构缝变形和沉降变形变化不大，渗水压力变化较大。渠道和渡槽存在渗漏现象，建议通水结束后对其进行灌浆处理。

［1］付冰清，王刚.南水北调工程安全监测系统概况［J］.大坝观测与土工测试,1997,21(2):22～24.

［2］SL169-96土石坝安全监测资料整编规程［S］.中华人民共和国水力部发布.

［3］付云升.南水北调中线西四环暗涵工程设计要点剖析.北京水务，2006（2）：34～37.

［4］张建强，刘其森.南水北调北京西四环暗涵工程施工期监测［J］.水利水电技术，2007（7）：32～33.

［5］赤仔坤，高海成.南水北调滹沱河倒虹吸工程安全监测成果分析［J］.南水北调与水利科技，2007（10）：160-163.

［6］DL/T5178-2003混凝土坝安全监测技术规范［S］.国家发改委发布.

［7］DL/T5209-2005混凝土坝监测资料整编规范［S］.国家发改委发布.