睢宁二站泵站主体工程安全监测分析

陈亚军，张 亚，张桂霞，李 欣

(徐州市水利建筑设计研究院，江苏 徐州 221000)

睢宁站工程是南水北调东线工程的第五梯级泵站，由睢宁一、二站组成，设计流量110m3/s，其中睢宁二站设计流量60m3/s，备用流量80m3/s。该站工程等别为I等，工程规模为大(1)型[1]。工程于2013年1月水下工程验收，4月机组试运行验收，2014年6月合同项目完工验收[2]。睢宁二站工程基坑深度约21m，为南水北调东线一期所有建筑物中基坑最深的泵站。泵站主体工程中的检修间和控制室分别布置在主站身两侧，其基础采用空箱基础。为减少土方开挖，降低工程投资，在两侧空箱满足侧向抗滑安全系数大于1.0的情况下，采用与主站身对顶钢板连接，使检修间空箱与主站身、控制室空箱与主站身两侧侧向抗滑均满足1级建筑物抗滑稳定的要求[3]。由于对顶钢板埋设于地下，不便于直接观察，因此，除通过泵站内部对对顶钢板周边的混凝土墙体进行观察裂缝外，有必要通过垂直位移和水平位移观测其变形，并辅以扬压力观测，来综合分析泵站的安全状况。

1 安全监测点的布设[4- 7]

(1)观测水准基点布设

睢宁二站共计布置两个水准基点，分别位于泵站偏站下侧左右岸，基点使用钢筋砼灌注桩基础，基点按相关要求进行考证，并每年与国家水准点校测两次，平面布置如图1所示。

图1 睢宁二站水准基点平面布置图

(2)垂直位移和水平位移监测点布设

泵站主体工程部分垂直位移监测点共计12个，分别布设在主站身、检修间和控制室角点附近。水平位移监测点与站下垂直位移监测点共用，共计4个，如图2所示。

图2 睢宁二站垂直位移、水平位移监测点平面布置图

(3)扬压力监测点布设

主泵站站身下扬压力观测，选择三个观测断面，每个断面布置3支渗压计，共9支。通过埋设在建筑物下滤料箱，井径Φ50cm镀锌钢管，用GEMS- 2600(5m)压力传感器进行水位量测。

2 安全监测数据[2]

泵站主站身、检修间和控制室从2013—2017年间垂直位移变化具体详见图3—5。

图3 睢宁二站主站身垂直位移-时间图

图4 睢宁二站检修间垂直位移-时间图

图5 睢宁二站控制室垂直位移-时间图

表1 最不利组合工况下泵站计算渗压与测压管实测渗压情况统计表单位：m

泵站主站身、检修间和控制室从2013—2017年间水平累计最大偏移量为泵站站身底板12测点，其累计偏移值为13.41mm(偏向站下)。

在2013—2017年间，对泵站主站身9个测压管水位进行255次观测，按照最不利工况进行渗流分析梳理，具体详见表1。

3 安全监测分析[8]

(1)垂直(沉降)位移

根据现场实际观测情况，由表1可知，泵站主站身完建期最大沉降量为30mm，截止2017年底，累计最大沉降量为11.4mm，检修间完建期最大沉降量为25.3mm，累计最大沉降量为15mm，控制室完建期最大沉降量为26.2mm，累计最大沉降量为12.7mm，其总沉降值均小于泵站设计规范中允许值100～150mm[10]，满足要求。泵站主站身与检修间、控制室间最大沉降差为5.1mm，小于泵站设计规范中允许值30～50mm[10]，满足要求。经分析，在完建期，地基反力最大，沉降量大；在运行期，泵站受扬压力作用且地基土为膨胀土，地基反力和沉降量较运行期小。泵站主站身、检修间和控制室受不均匀沉降影响情况，其偏移方向基本同受力合力方向，满足变形趋势。

(2)水平位移

根据GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》中对高层建筑的整体倾斜的要求，建筑物高度≤24m时，建筑物整体倾斜应≤0.004[12]。睢宁二站泵站站身高度为20.15m，其最大点处累计偏移值为13.41mm，垂直度L/H=0.067%<0.4%，满足要求。

(3)扬压力

泵站地基土第⑧层土含砂礓粘土的允许坡降值0.4～0.5，出口段允许处以坡降为0.7～0.8[13]。根据表4数据对9个渗压观测点数据进行分析，在泵站上下游最大水头差8.15m工况下，泵站站上与站下测压点之间渗径长度为44.2m，根据直线比例法进行渗流计算，渗流坡降值为0.184，满足规范要求；按照改进阻力系数法进行计算，出口段允许坡降修正为0.91～1.04，大于计算的0.339，不会产生流土，满足要求；站底板渗流坡降值为0.108，远小于允许坡降值，说明地基土在其底板的接触面上不会产生接触冲刷，满足规范要求[13- 14]。

4 结论

睢宁二站是南水北调东线工程泵站中基坑最深、地震烈度最大、尺寸较大的泵站[15]。本项目根据结构布置情况，通过主站身与检修间、控制室空箱间采用对顶钢板连接措施来满足抗滑要求，因此，通过对上部的变形观测来了解下部顶钢板的情况尤为重要。本文通过对近5年的观测资料，其垂直、水平位移变化很小且基本趋于稳定，沉降量、沉降差、水平位移均满足规范要求；扬压力现场观测数据变化趋势与计算理论趋势相吻合，实际观测数值与理论计算值偏差很小，基本上满足设计要求。此外，通过现场泵站内部对对顶钢板处进行裂缝观察，未发现裂缝，说明泵站状况安全。需要注意的是，后期还须对泵站继续加强安全监测，及时反馈分析数据，用于指导工程管理，确保工程运行安全。