南扣北調(diào)中線工程湍河渡槽安全監(jiān)測設(shè)計武方潔;季凡【摘要】湍河渡槽是南水北調(diào)中線干線控制性工程，合理的安全監(jiān)測設(shè)計方案是確保監(jiān)測成果可靠有效的基礎(chǔ)。結(jié)合工程實際，并參照相關(guān)監(jiān)測規(guī)范，提出了湍河渡槽安全監(jiān)測設(shè)計的原則和思路，并在此基礎(chǔ)上分別對渡槽進(jìn)口閘室段和槽身段的監(jiān)測設(shè)計內(nèi)容展開介紹。主要包括變形監(jiān)測，土壓力監(jiān)測，應(yīng)力應(yīng)變及溫度監(jiān)測、裂縫監(jiān)測等，可為掌握渡槽施工期和運行期的安全性狀提供合理可靠的數(shù)據(jù)。%TuanheAqueductisacontrollingworksoftheMiddleRouteProjectofSouthtoNorthWaterDiversion,soareason-ablesafetymonitoringschemeisimportanttothecollectionofeffectiveandreliablemonitoringdata.Combiningwiththeengineer-ingpractice,thesafetymonitoringdesignprincipleandthoughtwereproposedbyreferringtotherelevantmonitoringspecifica-tion.Onthisbasis,themonitoringdesignforentrancechambersectionandaqueductbodysectionwereintroduced,includingde-formation,stress-strain,earthpressure,temperatureandcracks.ItcanprovidereliabledataformasteringthesafetyconditionofTuanheAqueductinconstructionandoperationperiod.【期刊名稱】《人民長江》【年(卷)，期】2015(000)005【總頁數(shù)】3頁(P54-56)【關(guān)鍵詞】安全監(jiān)測;設(shè)計原則;南水北調(diào)中線工程;湍河渡槽【作者】武方潔;季凡【作者單位】長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司，湖北武漢430010;長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究有限責(zé)任公司，湖北武漢430010【正文語種】中文【中圖分類】TV67湍河渡槽為南水北調(diào)中線工程輸水建筑物的一部分，北距內(nèi)鄉(xiāng)縣20km，南距鄧州市26km。渡槽由進(jìn)口渠道連接段、進(jìn)口建筑物、槽身段、出口建筑物、出口渠道連接段等組成，總長1030m（見圖1）。其中，渡槽槽身段長720.00m，為U型預(yù)應(yīng)力薄壁混凝土結(jié)構(gòu)，槽身為相互獨立的3槽，單跨40m,共18跨，單跨重量達(dá)1600t,單槽內(nèi)空尺寸為7.23mx9.0m（高x寬），跨中底板厚1.0m,邊墻厚0.35m。輸水運行期設(shè)計水深6.04m，加大水深6.71m;相應(yīng)的設(shè)計流量為350m3/s，最大流量為420m3/s[1]。湍河渡槽是南水北調(diào)中線干線控制性工程，無論內(nèi)徑尺寸、單跨跨度、還是最大輸水流量，均居世界首位。與其它渡槽工程采取提前預(yù)制槽身施工工藝不同的是，湍河渡槽槽身采用的是造槽機(jī)現(xiàn)場澆筑施工技術(shù)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎，采用的施工工藝、設(shè)備史無前例，被列入南水北調(diào)重點科技攻關(guān)項目。對湍河渡槽工程展開安全監(jiān)測工作是監(jiān)控渡槽安全、掌握運行規(guī)律、指導(dǎo)施工、反饋設(shè)計的重要手段之一，合理的安全監(jiān)測設(shè)計方案是確保監(jiān)測成果可靠有效的基礎(chǔ)。本文主要對湍河渡槽進(jìn)口閘室段以及槽身段的安全監(jiān)測設(shè)計進(jìn)行簡要闡述。針對湍河渡槽建筑物的主要工程特點，并參照有關(guān)國家監(jiān)測規(guī)范，確定了渡槽安全監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計原則如下。（1）監(jiān)測設(shè)計目的明確，重點突出，兼顧全面，相關(guān)項目應(yīng)統(tǒng)籌考慮，配合布置。重點監(jiān)測斷面倍B位)應(yīng)選擇有代表性的部位，以便能全面反映建筑物結(jié)構(gòu)的工作情況。在重點監(jiān)測斷面倍B位)較全面地布設(shè)各類監(jiān)測設(shè)施，其他部位則主要設(shè)置變形和滲流測點；設(shè)計中還應(yīng)將施工期監(jiān)測與永久性監(jiān)測結(jié)合考慮，儀器布置盡量做到少而精。在滿足精度要求的前提下，儀器選型應(yīng)做到可靠、耐久、經(jīng)濟(jì)、實用，并為實施自動化監(jiān)測創(chuàng)造條件。各類監(jiān)測設(shè)施的埋設(shè)應(yīng)盡量結(jié)合現(xiàn)場實際情況，既方便施工又要保證埋設(shè)質(zhì)量。應(yīng)及時對觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、分析和評價，以便能及時發(fā)現(xiàn)工程存在的不安全因素并采取處理措施。儀器監(jiān)測應(yīng)與人工巡視檢查相結(jié)合。按照以上設(shè)計原則，安全監(jiān)測設(shè)計總思路為：根據(jù)湍河渡槽建筑物的實際情況，選擇具有代表性的部位設(shè)置為重點監(jiān)測斷面，其他部位按工程需要可適當(dāng)布設(shè)若干變形測點或滲流測點，并以人工采集、自動采集、半自動采集方式相接合，所有監(jiān)測數(shù)據(jù)均應(yīng)輸入計算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理和分析，從施工期開始就應(yīng)高度重視人工巡視檢查工作，及時整理分析各項觀測資料，并將分析結(jié)果及時反饋給設(shè)計、施工及管理部門。3.1進(jìn)口閘室段進(jìn)口閘室為3個單孔獨立矩形、開敞式鋼筋混凝土平底閘，閘室長26m，單孔閘室寬9.0m，高8.0m，底板厚2m，邊墩厚1.5~2.0m,中墩厚2.3m。根據(jù)進(jìn)口閘室段的結(jié)構(gòu)型式和特點，選擇1個監(jiān)測斷面布設(shè)較全面的監(jiān)測設(shè)施(見圖2)。監(jiān)測設(shè)施包括垂直位移測點、沉降計、測斜儀、界面土壓力計、滲壓計、鋼筋計、溫度計和裂縫計等。(1)變形監(jiān)測。進(jìn)口閘室段位于右岸二級階地，地面高程137.2~137.8m，而設(shè)計閘底板高程為139.25m，閘室基底坐落在填方土體上。因此閘室基礎(chǔ)及閘頂?shù)拇怪蔽灰谱冃问桥袛嗍┕て谕馏w填筑質(zhì)量的重要因素，為此在進(jìn)口閘室的每個閘孔頂部4個角各布設(shè)1個垂直位移測點；同時在進(jìn)口閘室2個邊孔的基底各布置2套沉降計，了解進(jìn)口閘室段沉陷變形情況。另外，為掌握在回填土填筑過程中閘室邊墻的變形情況，在閘室的左右邊墻閘墩上各布設(shè)了1根測斜管，用以觀測邊墻不同高程的變形。（2） 邊墻墻后土壓力監(jiān)測。閘室左右邊墻墻后填土深約10m，墻后土壓力的大小也是設(shè)計所關(guān)心的問題之一，考慮到閘室結(jié)構(gòu)的對稱性，選擇進(jìn)口閘室段左邊墻進(jìn)行土壓力監(jiān)測，在墻后沿不同的高程布置界面土壓力計。（3） 滲透水壓力監(jiān)測。為了解地下水以及渠道滲漏對閘室的影響情況，在邊墻后每個界面土壓力計相對應(yīng)的部位各布設(shè)1支滲壓計；另外卜在節(jié)制閘室段閘底板下沿流向布設(shè)3支滲壓計。⑷應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測。渡槽進(jìn)口設(shè)3孔節(jié)制閘（一槽一孔）。閘室為空間受力狀態(tài)，結(jié)構(gòu)采用三維有限元計算，根據(jù)結(jié)構(gòu)計算結(jié)果以及配筋情況，在中孔閘墻和閘室底板縱橫受力鋼筋上布設(shè)8支鋼筋計。（5）溫度及裂縫監(jiān)測。為了解進(jìn)口閘室段溫度計及裂縫情況，在進(jìn)口閘室段共布設(shè)10支溫度計和10支裂縫計。對于閘室段裂縫，除布設(shè)儀器監(jiān)測外，還應(yīng)與目測、超聲波探傷儀法相配合，共同測出閘室段不同部位的裂縫深度及裂縫開合變化情況。通過裂縫檢查即可判斷閘室是否滲水。3.2槽身段為全面了解渡槽的受力狀態(tài)和變形規(guī)律，選擇2號槽段和左岸漫灘處的17號槽段作為重點觀測槽段，選擇每個槽段中受力條件最不利的跨中斷面（1-1斷面）、應(yīng)力較復(fù)雜的支座斷面（3-3斷面）以及1/4跨（2-2斷面）等3個斷面為主要監(jiān)測斷面（見圖3,4）。監(jiān)測設(shè)施包括垂直位移測點、應(yīng)變計、無應(yīng)力計、錨索測力計、鋼筋計、溫度計、裂縫計等。槽身垂直位移監(jiān)測。在U型槽每一槽身段側(cè)墻頂部，布設(shè)1對垂直位移測點。另外，還選擇湍河左岸漫灘17號槽段U型槽底板進(jìn)行變形監(jiān)測，在該跨3個U型槽底板下緣沿流向各布設(shè)5個水準(zhǔn)點，這些點的位移量所構(gòu)成的位移場，即可描繪出該跨三槽底板變形的總貌。預(yù)應(yīng)力監(jiān)測。在2號和17號槽段U型槽底板的縱向、環(huán)向預(yù)應(yīng)力鋼絞線上布設(shè)錨索測力計，監(jiān)測U型槽的預(yù)應(yīng)力損失情況。⑶應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測。在2號和17號槽段每跨槽體共選取了3個應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測斷面(見圖3)，根據(jù)槽體受力情況，1-1和2-2斷面的應(yīng)變計按環(huán)向和水流向二向布置;3-3斷面應(yīng)變計按環(huán)向布置，鋼筋計布置在各監(jiān)測斷面的拉桿上，一共布置了58支應(yīng)變計、6支無應(yīng)力計、12支鋼筋計。裂縫監(jiān)測。在可能發(fā)生裂縫的位置或已出現(xiàn)裂縫的地方布置裂縫計(共布置10支)；另外輔以人工巡查的方法，用目測或超聲波探傷儀測定裂縫深度及寬度。溫度監(jiān)測。渡槽內(nèi)所埋入的監(jiān)測儀器均應(yīng)具有測溫功能或?qū)ｉT設(shè)置溫度傳感器。另外，由于渡槽的混凝土溫度主要受氣溫和水溫影響，因此在每次觀測時必須對當(dāng)時的氣溫及槽內(nèi)水溫進(jìn)行測量。渡槽滲漏監(jiān)測。渡槽在運行時應(yīng)對渡槽裂縫的部位以及各接縫混凝土處進(jìn)行滲漏監(jiān)測。湍河渡槽是國內(nèi)同類工程中跨度和單跨流量最大、技術(shù)難度最高的工程。為驗證并優(yōu)化設(shè)計，促進(jìn)大型渡槽設(shè)計及施工技術(shù)進(jìn)步，在湍河渡槽施工之前，現(xiàn)場進(jìn)行了槽身段1: