浅析龙开口水电站深槽承载板施工期钢筋应力监测

薄明辉　贾思旭

摘 要：龙开口水电站的深槽主要位于10#～12#坝段，自发现以来，便是工程一大难题，采用了跨深槽承载板洞挖全置换的处理方案。为了了解和跟踪深槽的处理效果，判断和验证设计，在深槽处理施工过程中，同步埋设了监测仪器对深槽承载板钢筋应力进行了监测，并对典型监测断面的监测资料进行分析，最终确定施工期影响承载板钢筋应力变化的主要因素。

关键词：深槽承载板；钢筋应力监测；施工期；水电站

龙开口水电站的深槽总体上呈南北向，主要位于11#溢流表孔坝段左半部，至坝下0+070m左右渐转至12#溢流表孔坝段。深槽覆盖层厚度从高程1197m起算21～35m，相应基岩面高程在1162～1173m；总体上看，从上游至下游基岩面埋深趋浅、覆盖层厚度趋薄变化。深槽的处理采用跨深槽承载板洞挖全置换的处理方案。在深槽处理施工过程中，同步埋设了NVR系列振弦式钢筋计对深槽承载板钢筋应力进行监测，以了解和跟踪深槽的处理效果，判断和验证设计。

文章主要通过分析施工期承载板钢筋应力监测两个典型断面的数据，以及钢筋应力与浇筑高程、温度之间的关系。一方面判断钢筋应力是否在设计容许范围，一方面找到影响承载板钢筋应力的主要因素。从而对承载板上方混凝土的浇筑施工速度进行指导和控制。

1 仪器安装布置情况

深槽承载板施工2011年3月开始浇筑，2011年5月浇筑完成，承载板施工过程中，上下游方向分四块进行浇筑，每块分四仓进行浇筑，承载板部位监测仪器随土建施工同步完成。

1.1 安装埋设

按设计要求选择与钢筋直径相同的钢筋计，首先在仪器埋设位置的钢筋上，截取一段钢筋，其长度比仪器略长1cm，然后将仪器两端的钢筋再焊接在所截钢筋的截头上。将仪器先在钢筋加工场采用对焊机焊接，焊接强度不低于原钢筋强度，焊好后再将钢筋拿到现场去绑扎。仪器与受力钢筋焊接时，保持在同一轴线，不得偏心，仪器埋设在圆弧处，仪器的感应部分不得弯曲。焊接时为防止焊接温度传至仪器，在仪器一头包以破布，焊接时不断地浇水冷却，同时用电桥测量仪器电阻，如发现温度超过60℃时即停焊。为使焊接处的强度不降低，不得在接头处浇水淬火，应让其自然冷却。为防止接头对仪器应力影响，绑扎接头距仪器1.5m以上。

1.2 布置情况

承载板钢筋应力监测主要在承载板跨中及两侧1/4跨部位的钢筋计上布置钢筋计，共布置6个监测断面，总计107支钢筋计。坝下0+006布置17支、坝下0+022布置17支、坝下0+035布置23支、坝下0+066布置19支、坝下0+086布置10支、坝下0+091.5布置21支。钢筋采用对焊的方式与承载板结构钢筋连接，钢筋计布置方向以轴向（左右岸方向）为主，重点部位辅以纵向（上下游方向）传感器。

2 钢筋应力监测资料分析

2.1 承载板典型监测断面数据分析

根据施工期监测数据连续情况，文章主要选择坝下0+022及坝下0+066两个典型断面进行数据分析。

2.1.1 承载板坝下0+022断面钢筋计实测应力分析

绘制承载板坝下0+022断面施工期钢筋计实测应力变化过程线见图2.1.1-1。

该断面钢筋计最早于2011年4月投入观测，从钢筋计实测应力特征值统计表来看，最大应力达到124.4MPa。2012年3月14日数据显示，承载板2-2断面当日实测钢筋应力最大值为103.5MPa，位于跨中部位最三层钢筋（跨中底层及第二层无读数），其余测点应力小于50MPa。

从各测点钢筋应力变化过程线来看，钢筋计安装完成后，各测点均呈现增大趋势，但是由于底部混凝土及回填灌浆对承载板起到支撑作用，各钢筋应力明显下降。

2.1.2 承载板坝下0+066断面钢筋计实测应力分析

绘制承载板坝下0+066断面施工期钢筋计实测应力变化过程线见图2.1.2-1。

该断面钢筋计最早于2011年4月投入观测，从各钢筋计实测应力特征值统计表来看，最大应力130.0MPa，位于右侧1/4跨部位第二层钢筋。2012年3月14日数据显示，承载板4-4断面当日实测钢筋应力最大值为81.9MPa，位于右侧1/4跨部位第二层钢筋。

从各测点钢筋应力变化过程线来看，钢筋计安装完成后，各测点均呈现增大趋势，但是由于底部混凝土及回填灌浆对承载板起到支撑作用，钢筋应力明显下降。

2.2 影响承载板钢筋应力的主要因素分析

2.2.1 承载板钢筋应力变化与浇筑高程的关系

从承载板各断面钢筋应力情况来看，绝大部分测点应力小于80MPa，从前期混凝土浇筑过程中，承载板钢筋应力增加速率及绝对值来看，在上游面混凝土全部浇筑完成到坝顶后，承载板绝大部分钢筋计测点应力水平小于100MPa，控制在设计容许范围之内，能够保证深槽及上部坝体的安全稳定。承载板钢筋计应力增大主要受上部坝体混凝土浇筑引起，上部荷载增大导致各断面钢筋计应力增大，典型测点钢筋应力与坝体混凝土浇筑关系图见图2.2.1-1。

2.2.2 承载板钢筋应力变化与环境温度的关系

从典型断面钢筋计钢筋应力与环境温度相关图来看，下游侧混凝土停止浇筑后该断面钢筋应力仍有所增加，从温度过程线来看，该部位在进入2011年9月份后混凝土温度持续较低，处于9℃左右，钢筋应力的增大可认为主要由于温度降低，引起混凝土收缩，由于混凝土和钢筋线膨胀系数不一致，使得结构钢筋对混凝土收缩起到一定限制作用，导致钢筋拉应力有所增大。典型测点钢筋应力与环境温度关系图见图2.2.2-1。

3 结语

从承载板各断面钢筋应力情况来看，绝大部分测点应力小于80MPa，从前期混凝土浇筑过程中，承载板钢筋应力增加速率及绝对值来看，在上游面混凝土全部浇筑完成到坝顶后，承载板绝大部分钢筋计测点应力水平小于100MPa，在设计容许范围之内，保证了深槽及上部坝体的安全和稳定。

承载板钢筋计应力增大与温度有一定关系。但主要还是受上部坝体混凝土浇筑引起，上部荷载增大导致各断面钢筋计应力增大，随深槽回填混凝土浇筑影响各钢筋应力明显下降。

参考文献

[1] 南京水利科学研究院勘测设计院.岩土安全监测手册[S].2008.

[2] 华东勘测设计研究院龙开口水电站安全监测项目部.龙开口深槽及防渗墙阶段性监测成果报告[R].2011.10.