黑河水库溢洪道闸室段混凝土挡墙裂缝监测方法探讨

齐小斌，杨昆仑

(1.西安水务集团黑河金盆水库管理公司，陕西 西安 710401；2.陕西省水利电力勘测设计研究院测绘分院，陕西 西安 710002)

黑河水库位于陕西省西安市周至县马召镇，距西安市86 km。是一项以城市供水为主，兼有农灌、发电、防洪等综合利用的大(Ⅱ)型水利工程。水库坝高130 m，水库面积4.55 km2，总库容2亿 m3。是西安市的主要供水来源。溢洪道布置在坝体右岸，进口堰顶高程578.0 m，堰宽12 m，堰后为跌落段、下接平流段，洞身为圆拱直墙式明流洞，断面尺寸为12 m×14 m～10 m×11 m，出口为舌型扩散挑流鼻坎，建筑物总长471.242 m。溢洪洞设计水位下泄洪量537 m3/s，校核水位时下泄流量为2 000 m3/s。

近年来随着黑河水库运行时间的延长，溢洪道闸室段混凝土挡墙表面出现了一些裂缝，近期裂缝长度增加，缝宽扩大，闸室顶部混凝土产生变形，给溢洪道闸门的正常启闭带来一定影响。需要对溢洪道闸室段整体稳定进行分析，为此，对溢洪道闸室段进行变形监测。

1 裂缝的设置

1.1 游标卡尺测量基线的设置

该项目中所采用的游标卡尺为0～300 mmⅠ型机械游标卡尺，读数值0.02 mm。游标卡尺按规定通过了检定，并在有效期内使用。在闸槽右岸山坡坡脚稳定处设立1处基线观测标志(编号JX)，该基线观测标志处无裂缝、处在基岩上，十分稳固，其标志宽度随气温等因素变化量微小。作为游标卡尺测量的基线，用来修正游标卡尺所测量的裂缝宽度值。图1为游标卡尺测量基线标志和观测图。

图1 游标卡尺测量基线标志

1.2 裂缝的设置

在闸室段混凝土挡墙顶面选取12处裂缝设立监测标志，其中溢洪道左侧设置5处(编号：LF1-LF5)，右侧设置7处(LF6-LF12)。图2为裂缝监测点标志布设示意图。

图2 裂缝监测点布设图

2 裂缝测量及计算

2.1 游标卡尺测量基线宽度标准值测定

基线观测标志采用游标卡尺进行测量，首期观测之前需要确定基线标准值，对基线标志观测4测回，每测回读数4次，读数较差及测回差小于0.2 mm，首先计算出每测回内的平均值，然后取四测回的均值作为游标卡尺测量基线宽度的标准值(表1为基线宽度标准值计算表，标准值为0.245 14 m)。用来修正后期各周期裂缝宽度观测值。

表1 游标卡尺测量基线宽度标准值测量 m

2.2 裂缝宽度测量和计算

各期基线观测标志和裂缝均采用游标卡尺测量，均观测2测回，每测回读数4次，读数较差及测回差限差为0.2 mm，满足限差要求后首先计算出每测回内的平均值，然后取两测回的均值作为该裂缝的宽度值。表2为某监测周期裂缝观测计算表。

表2 某周期裂缝宽度观测记录计算表 m

2.3 裂缝宽度修正计算

设定基线标准值为A，游标卡尺测量修正系数为K，某周期观测基线宽度为AX，裂缝宽度观测值为LFX，裂缝宽度修正值为LFXZ。按照计算公式：，计算出游标卡尺在该期测量的修正系数。然后再按照公式：，将该期内的所有裂缝宽度观测值进行修正，计算出精确的裂缝宽度值。表3为某周期裂缝宽度修正计算表。

表3 某周期裂缝宽度修正计算表

3 裂缝宽度变化量统计

按照2.3项中裂缝宽度修正计算方法将17期的裂缝观测值进行修正计算。然后进行裂缝宽度变化量统计，图3为溢洪道闸室左侧5个裂缝的周期宽度变化量统计图，图4为右侧7个裂缝的周期宽度变化量统计图。

图3可以看出溢洪道闸室左侧5个裂缝宽度周期变化量及总变化量相对较小，LF2总变化量最大,为1.4 mm；图4可以看出右侧7个裂缝宽度周期变化量及总变化量相对较大，LF9总变化量最大，为3.5 mm。说明溢洪道闸室段右侧挡墙变化量较大。

图3 溢洪道左侧裂缝宽度周期变化量统计图

图4 溢洪道右侧裂缝宽度周期变化量统计图

4 结语

从目前的监测成果分析：闸槽左侧墙顶各裂缝处宽度变化量相对较小；但右侧墙顶部分裂缝点宽度变化量较大，裂缝宽度仍处于持续增大趋势。这也与该项目溢洪道闸室段整体性变形监测趋势一致，说明监测数据可靠。设立游标卡尺测量基线有效的避免了观测粗差的产生，同时对每期的裂缝观测值进行了修正，得到更加精准的裂缝宽度值。