前坪大坝施工期测斜管安装及监测分析

张新辉，雷银拴，崔保玉

（1.南京南瑞集团公司，210003，南京；2.河南省水利勘测设计研究有限公司，450016，郑州；3.河南宏大水利工程有限公司，475000，开封)

前坪水库为土石坝，主坝心墙为黏土心墙， 主坝于 2019 年 8 月 25 日填筑至坝顶423.5 m 高程。 在进行坝体内的位移监测过程中，布置的监测断面数量共有3 个，对应的桩号分别是：主 0+410、主 0+545、主 0+640。 测斜管已于 2020 年 6 月全部安装完成，采用测斜仪进行施工期观测。 本文主要是对测斜管安装程序与方法以及监测结果分析的介绍与说明。

一、测斜管安装方法

在进行测斜管安装的过程中，采用的方法为钻孔法，该方法要求钻孔的开口直径在110 mm 以上，有效的孔径则需要保持在95 mm 以上，在满足上述条件下进行取芯， 并对取芯情况进行描述。钻孔完成后，应彻底清除孔内残余石粉、杂物，并测量孔位偏差。在进行测斜管安装的过程中应当保障测杆可以沿着顺管槽保持稳定滑动的状态，所以需要科学的安装流程。在选择安装位置的过程中， 需要对地势地形以及深度进行预估， 从而计算出偏移量的具体数值， 在埋设测斜管的过程中， 需要确保其能够容纳下测斜管以及填料孔。 由于安装环境具有腐蚀性，需要采取防腐措施。为了确保测斜管的安装能够正常进行， 钻孔的深度应当深于安装深度，通常情况下每10 m 需要额外多钻深0.5 m。 以此类推，安装的过程可分为以下三步。

1.管子的连接

岀厂的管子长度一般为2 m 或者4 m，本工程采用2 m/根，需要一根根地连接到钻孔的深度。 连接的方法是釆用插入连接法， 孔底端套上底盖，用自攻螺钉拧紧，然后再往上接头内插入下一节管，用自攻螺钉固定好，接头固定好后在接头处涂上玻璃胶，再缠上胶带密封，按此方法一直连接到钻孔的深度。

2.调整方向

安装管子完成之后，应当及时进行回填，管道的内壁位置设置有两对沟槽，需要对管子进行一定的转动操作，使其形成一对垂直于测量表面的沟槽，调整后压入到位，最后拧紧螺钉。 另外，下管子的过程中，可向其中填入一定量的清水， 削弱管子的浮力，管子到达要求的位置之后，需在管内填充清水，从而确保泥浆不会进入其中形成沉淀。

3.回填

确认测斜管安装完毕后可进行回填，埋在黏土或土石坝中的测斜管的回填料可使用膨砂土、 润土球、原位材料。 每隔大约 3～5 m 的距离，需添加一次水，使土球膨胀，推动材料融合更加紧密。 在基岩或者混凝土测斜管安装的过程中，采用的回填材料是膨胀水泥，灌浆管需要沿着斜管外侧放置在孔底的位置，按照由下至上的顺序进行水泥浆的灌注。 如果使用孔口灌浆法， 要将排气管插入孔底，排出孔内的空气。

二、测斜仪操作方法

在测斜孔当中放置测斜仪的过程， 需要确保导向轮完全进入导向槽的内部。 正方向指的是导向轮的正向与被测位移坐标保持相同， 如果不完全相同，则为负。 另外，按照电缆当中的标记，每隔0.5 m 的距离需要进行一次测斜管轴线相对铅垂线角度的测量。在测量的过程中，需确保测斜仪的放置位置在孔底， 测量的顺序为从下到上。 测斜仪被放置到指定的位置之后，需要停留大约3 s。 在仪表读数处于稳定状态之后，按存储键即可完成数据的存储工作。如果测斜仪与观测电缆存在故障问题， 在进行再次连接时，需避免由于接线错误而导致传感器出现损坏等问题。 在拔插连接线等设备时，需要确保读数仪处于关闭状态， 否则易导致读数仪出现短路，造成烧毁。

为了进一步提高系统的测量精度， 使测量误差控制在合理范围内，应当对所有方向进行一次正、负方向的测量。 在不同位置的位移计算过程中，需要取测量差的一半。 在测量过程中如发生错误， 可以终止测量，终止测量应作为不完整测量，如需继续测量应及时停机重启对仪器进行初始化，否则会造成数据通信故障。

操作测斜仪的注意事项为以下几方面： 如果电源保持在关闭状态下，应当确保侧斜插头与测量口保持较好的连接关系，使电源处于打开状态，然后进行相应的测量活动。 在进行测量的过程中，需要确保数据处于稳定状态后，再进行记录与保存。 完成测量后需确保电源处于关闭状态，防止电源受到损伤。 测斜探头再取下之后，需要采取有效的措施保护管口保护管。 如果仪器存在欠压等问题，则需使仪器连接充电设备，充电的时间应当为8 h 以上， 读数仪应避免与水接触，在进行操作的过程中，确保手处于干净、干燥的状态。

三、测斜管监测成果

主坝坝体的内部布置3 个监测断面，对应的桩号为主0+410、主 0+545、主 0+640。 测点安装情况见表 1。

1.主坝0+410 测斜管分析

通过分析深度—累积位移曲线，发现施工期间土体内部测点处累计位移量均在±4 mm 以内，位移的最大值为3.80 mm， 观测值与土体均处于稳定状态。

2.主坝0+545 测斜管分析

通过分析深度—累积位移曲线，发现施工期间土体内部测点处累计位移量均在±4 mm 以内，位移的最大值为-3.02 mm，观测值与土体均处于稳定状态。

3.主坝0+640 测斜管分析

通过分析深度—累积位移曲线，发现施工过程中土体的内部测点的累积位移保持在4 mm 的范围内，位移的最大值为1.84 mm， 观测值与土体均处于稳定状态。

表1 测点布置一览表

四、大坝位移规律及特征

① 在 2020 年 6—7 月观测中，前坪水库主坝3 个位移监测孔的累计深部位移挠度变化较小，不同位置的深部位移表现出均匀变化的特点，水平位移累积量的最大值是3.80 mm。当时间不断增加时，累计深部位移扰度表现出S 形的变化特征，不同测量点未知量处于稳定的状态。

②施工期间及坝体填筑完成之后，各测点较为稳定，受外界干扰扰动较小，最大位移量均在±4 mm 以内。 坝体位移时间的时空间变化情况均保持稳定的状态，大坝以正常的状态运行。

③通常情况下， 与岸坡坝段相比，河谷坝段的位移量与测值变幅相对较大。

五、结 语

大坝安全监测数据是大坝安全的一个重要衡量标准。为了进一步提高工程的施工质量，提升工程使用寿命，需要采取科学合理的措施，对大坝位移进行准确的监测。 现阶段，大坝位移监测的方法类型相对较多，在具体应用过程中， 需要满足经济性、合理性等要求，同一大坝可以通过不同方法进行监测。 对于同一时期的同一个大坝， 我们可以采用不同的方法,也可以用同样的方法观测不同坝型的变形。 但无论采用哪种监测方法，都必须根据坝体变形观测周期进行监测。