水利工程大坝施工监测技术研究与实践

2013-08-15黄祖同黄武敏

山西建筑 2013年1期

黄祖同黄武敏

(中国水利水电第十六工程局有限公司海外事业部，福建福州 350003)

1 工程概况

某大型挡水发电大坝是一座碾压混凝土重力坝，坝体最高为111 m，坝顶总长300 m，最大坝底宽度84．5 m，坝顶宽7 m，共分为7个施工坝段，计划浇筑约60万m3混凝土，浇筑工期为29个月。混凝土水平运输采用20 t，8 t自卸汽车，碾压混凝土垂直运输主要使用200 m3/h负压溜槽，常态混凝土垂直运输以10 t/30 t高架门机吊运为主，基础找平层等局部常态混凝土垂直运输利用负压溜槽。可见，本坝体工程为大体积混凝土结构工程，施工过程的温度控制和成型结构物的裂缝控制直接关系到工程施工的质量和结构物的安全。为此，本课题组对坝体的施工安全进行了重点监测和控制，监测的主要内容是混凝土浇筑过程中的温度控制和成型结构物的裂缝值。

2 坝体温度控制

2．1 坝体温度监测方案

对于本RCC高坝，选择3个以上的监测纵断面，包括平行于坝轴线、坝顶及基础廊道的监测纵断面;选择3个以上的监测横断面，布置在最大坝高坝段或地质和结构复杂坝段，其中以选择河床最深处的横剖面为坝内变形的主要监测断面。在监测断面上，监测项目的选择针对工程安全的制约因素和工程设计要求，恰当地确定监测项目及其测点数量，仪器布设齐全，以保证有效的工程性态监测。

2．2 温度计埋设方案

温度测点布置应根据碾压混凝土结构的特点和施工方法而定。一般在有代表性坝段的中心断面上，按矩形网格布置温度计，网格间距按10 m～20 m，上密下疏，并在坝体表面、间歇期层面、孔洞周围和温度变化剧烈部位的测点适当加密。由于碾压混凝土坝是采用干硬性材料，大型机械连续薄层摊铺，振动碾碾压密实等与常态混凝土筑坝方法不同，因此，不能按传统方法埋设仪器。先测量放样，确定温度计的埋设位置，采取挖坑或钻孔回填法:即将仓面上的碾压混凝土挖坑或钻孔后，然后挖不同深度的3个坑，将温度计垂直放入坑内，高于所埋设的碾压层面，进行仪器定位，然后用常态混凝土回填。人工采用小型振动碾按不同的碾压遍数和碾压方法捣实。混凝土完全覆盖仪器后按设计要求观测，按观测规程记录埋设过程的主要参数，并绘制埋设草图。

3 坝体横向裂缝监测

3．1 测缝计

在每个阶段面上每隔50 m各布设1只坝缝测缝计和1只表面横缝测缝计，实测坝体结构物的变形情况。

3．2 测缝计的埋设方案

埋设于混凝土坝横缝上的测缝计在先浇块上埋设附件。先浇块立模后，在接缝一侧的模板上放样，确定测缝计的埋设点。将安装盖钉于埋设点模板上，同时将测缝计套筒及连接座旋上，螺纹上涂上黄油，套筒内塞满棉纱，并用油漆在埋设点做记号标识。为了保证附件安装更为牢靠，可再用φ12的钢筋将套筒点焊在模板上，以免混凝土浇捣及拆模过程中将其损坏。当接缝的另一侧混凝土浇至高出仪器埋设位置20 cm时，挖去捣实的混凝土，打开套筒盖，取出填塞物，旋上测缝计，用垫片和三脚架将测缝计预拉至设计(满量程的1/4)量程，再用棉纱和胶布封住套筒和测缝计之间空隙后，回填混凝土。

4 施工期数据观测方案

施工期监测数据采集严格按照规范和技术要求执行，并做到“四无”，即无缺测、无漏测、无不符合精度、无违时;“四及时”，即及时观测、及时记录、及时计算、及时校核;“四固定”，即人员固定、仪器固定、测次固定、时间固定。必要时，还应根据实际情况或监理工程师的指示，适当调整观测频次，以保证监测资料的准确和连续性。1)温度计:在埋设初期，24 h以内，每隔4 h测1次;之后每天观测2次，直至混凝土达到最高水化热温升为止;以后按照技术要求观测频次执行，或根据工程需要确定。2)坝缝测缝计:埋设初期，24 h以内，每隔4 h测1次，直至混凝土达到最高水化热温升为止;以后每天观测1次，持续一旬;以后每周观测1次，持续2个月;再以后按DL/T 5178-2003混凝土坝安全监测技术规范中规定的测次观测，或根据现场情况确定。3)表面横缝测缝计，大坝灌浆区接缝灌浆前2周，进行表面横缝开合度的首次观测，至灌浆前测次不少于7次;横缝灌浆时，应进行实时的观测直到灌浆结束。如多条横缝同时灌浆，则应按上述方法，进行同步观测。除进行灌浆的横缝外，左右相邻的横缝也应进行灌浆前、后相应的开合度观测。

5 监测资料整理分析与信息反馈

5．1 观测资料的整编分析

1)使用经监理批准的格式将各项仪器的有关参数、埋设后的初始读数和全部仪器设备的档案卡等整编成册。

2)在施工期及时整理分析全部观测资料，绘制测值变化过程线，并按周、月向有关单位报送观测报告。

5．2 监测资料的分析方法

常见的监测资料的分析方法有比较法、作图法、特征值统计法及综合分析法。

1)比较法。通过巡视检查，比较各种异常现象的变化和发展趋势;通过各观测成果物理量数值的变化规律或发展趋势的比较，预计建筑物安全状况的变化;通过观测成果与设计的或试验的成果比较，看其规律是否具有一致性和合理性。2)作图法。通过绘制观测物理量的过程线图、特征过程线图、相关图和分布图等，直观地了解观测物理量的变化规律，判断有无异常。3)特征值法。对各观测物理量历年的最大和最小、变差、周期、年平均值以及年变化率等进行统计分析，分析各物理量之间在数据变化方面是否具有一致性和合理性。4)综合分析法。随时补充或修整有关监测设施的变动或检验、校测情况，以及各种考证表、图等，确保资料的衔接和连续性。绘制监测物理量过程线图或监测物理量与某些原因量的相关图，检查和判断测值的变化趋势。根据所绘制图表和有关资料及时作出初步分析，分析各监测物理量的变化规律和趋势，判断有无异常值。

5．3 监测成果信息反馈

对监测资料进行了整编和分析后，及时将资料成果反馈给业主、监理和设计，所采取的反馈方式包括:监测日报、监测周报、监测简报(例会报告)、监测月报、年度报告、专项报告和监测成果综合分析报告。

1)每日以电子版形式，将当天的监测成果及施工情况及时报送业主和监理单位，每周以周报形式报送，每月以月报形式，每年则以年报形式报送。月报和年报至少包含:相应安全监测施工部位在当月或当年的土建工程施工情况(进度、形象、存在主要问题等);当月或当年已完成的仪器埋设情况(数量、种类、占合同数量的百分比、完好情况等);巡视检查情况(反映现场施工环境的变化、仪器设备维护以及反映对实施安全监测施工有干扰的情况等);观测成果报表(将各类项目的检测成果以综合月报表和年报表的形式反映);各测点监测物理量随时间、空间变化的曲线图和分布图存在问题和建议。2)及时响应业主和监理的指示和要求。根据业主的需要，随时提供相应的数据和分析成果，以为业主和设计决策、指导土建单位施工服务。3)在遇到紧急情况下，可采取口头、电话等手段及时通报。