毛里求斯巴加泰勒大壩多點位移計在壩基沉降監(jiān)測中的應(yīng)用

李　偉，　張　帆

(中國水利水電第五工程局有限公司 科研設(shè)計咨詢公司，四川 成都　610225)

毛里求斯巴加泰勒大壩多點位移計在壩基沉降監(jiān)測中的應(yīng)用

李偉，張帆

(中國水利水電第五工程局有限公司 科研設(shè)計咨詢公司，四川 成都610225)

摘要：根據(jù)毛里求斯巴加泰勒大壩多點位移計的布置和運行情況，介紹了多點位移計在用于監(jiān)測大壩壩基沉降時的安裝和數(shù)據(jù)分析方法。其特殊的應(yīng)用方式，對應(yīng)用多點位移計監(jiān)測壩基沉降具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：毛里求斯；壩基沉降；多點位移計；安裝埋設(shè)；數(shù)據(jù)分析；巴加泰勒大壩

1工程概述

巴加泰勒大壩位于毛里求斯中北部莫卡地區(qū)的Terre Rouge河上，為水庫及其供水配套設(shè)施，以滿足毛里求斯首都路易港和下游冰威廉兩個地區(qū)的用水需求，以及可能延伸的農(nóng)業(yè)灌溉用水。Terre Rouge河年平均流量為2 530萬m3。巴加泰勒水庫集水面積為25.85 km2。

巴加泰勒大壩工程主要包括土石壩段、堆石壩段、混凝土溢洪道、取水塔四部分。土石壩段：長度為2 250 m，壩頂高程為400 m，最大壩高28 m，壩頂寬度為7 m； 堆石壩段：長度為315 m，壩頂高程為400 m，最大壩高45 m，壩頂寬度為7 m；溢洪道：為無閘門曲線型重力式混凝土溢洪道，下游為臺階式溢流面，長度為80 m，高度為48 m，上部設(shè)有交通橋；取水塔：布置在混凝土溢洪道內(nèi)，三個取水口分層取水。

2巴加泰勒大壩多點位移計的布置情況

巴加泰勒大壩共布置多點位移計4處，分別布置在樁號0+800.71、0+976.04、1+291.04、1+492.03的下游基礎(chǔ)處，基礎(chǔ)表層為玄武巖全強(qiáng)風(fēng)化后形成的殘積土，10 m以下為玄武巖層。為鉆孔埋設(shè)，孔深為11 m，各測點距孔口的距離分別為3，10 m，2014年10月10日取得基準(zhǔn)值。0+976.04、1+291.04為土石壩段和堆石壩段的分界處。

3多點位移計的工作原理

多點位移計是一種高精度、用于測量巖石或混凝土鉆孔縱向位移的儀器設(shè)備。

通過放置在保護(hù)套管內(nèi)的延長桿將錨頭和測頭進(jìn)行連接，該保護(hù)管應(yīng)保證延長桿可以自由的移動，當(dāng)被測結(jié)構(gòu)物發(fā)生變形時，將會通過多點位移計的錨頭帶動測桿，測桿拉動測頭內(nèi)參考桿產(chǎn)生位移變形，變形傳遞給振弦轉(zhuǎn)變成振弦應(yīng)力的變化，從而改變振弦的振動頻率，電磁線圈激振振弦并測量其振動頻率，頻率信號經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置，即可測出被測結(jié)構(gòu)物的變形量。

4巴加泰勒大壩多點位移計采用的埋設(shè)方法

巴加泰勒大壩采用的是由法國Telemac公司生產(chǎn)的BOR-EX振弦式多點位移計，可以測得鉆孔內(nèi)多個深度產(chǎn)生的變形量。

4.1安裝多點位移計的鉆孔

為了不影響原基礎(chǔ)地層內(nèi)的巖層狀態(tài)，確保觀測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確，結(jié)合巴加泰勒大壩特殊的基礎(chǔ)地質(zhì)特征，采用XY-2B型地質(zhì)鉆機(jī)邊套管、邊清水鉆進(jìn)的方法，使用金剛鉆頭清水鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中嚴(yán)格控制孔斜率，防止孔斜過大而影響多點位移計的埋設(shè)。鉆進(jìn)結(jié)束后沖洗孔，在孔徑、孔深、斜率檢驗合格后方可進(jìn)行多點位移計的安裝。本項目多點位移計孔深11 m，0～1 m時孔徑為120 mm,其余深度孔徑為76 mm。

4.2多點位移計的埋設(shè)

考慮到本工程多點位移計是用于監(jiān)測壩基沉降的，故其錨固裝置的埋設(shè)并不是以往常用的整孔灌漿回填法，而是采用分層灌漿回填的方法。

將錨頭通過延長桿組裝成符合設(shè)計要求的長度并用保護(hù)管保護(hù)。將組裝好的錨固裝置放置在鉆孔內(nèi)，因其是垂直向下進(jìn)行安裝，為防止延長桿受力產(chǎn)生彎曲造成后期觀測數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確，必須確保延長桿是垂直放置在鉆孔內(nèi)的，故錨固裝置的頂部需用夾具固定。按照1∶1的比例配制水泥漿，將配制好的水泥漿通過灌漿管灌入孔底，灌漿管隨著灌漿的進(jìn)行緩慢向上提升，在灌漿的同時需頻繁檢查灌漿深度，當(dāng)漿液深度到達(dá)最深處錨頭上方20 cm時停止灌漿，拔出灌漿管。向鉆孔內(nèi)緩慢放入膨潤土球，并同時向鉆孔內(nèi)注入清水，當(dāng)膨潤土球深度到達(dá)第二點錨頭下方20 cm時停止，放入灌漿管繼續(xù)灌漿至第二點錨頭上方20 cm時停止，繼續(xù)放入膨潤土球一直到錨固套管底部停止，其余鉆孔使用水泥漿封孔，待一周后水泥漿達(dá)到一定強(qiáng)度時將測頭與錨固裝置進(jìn)行連接并記錄初始值。多點位移計埋設(shè)情況見圖1。

圖1　巴加泰勒大壩多點位移計埋設(shè)示意圖

5巴加泰勒大壩多點位移計數(shù)據(jù)分析

測頭安裝完成后讀取傳感器的初始讀數(shù)，以后測得的所有讀數(shù)都是通過此初始讀數(shù)進(jìn)行計算。但是，為了沉降監(jiān)測的準(zhǔn)確性，當(dāng)最深處錨頭讀數(shù)穩(wěn)定后應(yīng)多測量幾次后求其平均值作為初始讀數(shù)。

由于該項目多點位移計應(yīng)用和安裝的特殊性，并且最深處的錨頭是安裝在穩(wěn)定的巖層內(nèi)，故計算時假設(shè)最深處的錨頭位移不發(fā)生變化，采用其余錨頭和最深處錨頭的相對位移變形量來表示壩基的沉降。

首先利用公式將錨固點讀數(shù)值轉(zhuǎn)化成位移變形量，該公式為儀器出廠率定表內(nèi)規(guī)定的計算方法。計算公式為：

D=AL2+BL+C

式中D為位移變形量；L為測得的讀數(shù)；A、B、C為廠家給出的儀器率定值。

將計算得到的錨固點位移變形量減去初始值，所求得的即是相對于初始值的位移變形量。

公式：Dr=D-D0

式中Dr為相對位移變形量；D為本次測量到的位移變形量；D0為初始值測量位移變形量。

采用該方法分別得到不同深度錨固點的位移變形量，見表1。

表1　不同深度錨固點位移變形量表

由于是將相對于位移計最深處錨頭的位移變形量當(dāng)作沉降量值，所以用各錨固點的位移變形量減去最深處錨頭的位移變形量，而將最深處錨固點的位移變形量直接轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的負(fù)值，則其所反映的是測頭頂部基準(zhǔn)盤的位移變形量(表2)。

表2　測頭頂部基準(zhǔn)盤位移變形量表

通過所得數(shù)據(jù)繪制線性圖，可以直觀地看出位移運動的變形量和速度(圖2)。

由圖中可以看出，在2014年10月10日取得基準(zhǔn)值后，大壩開始填筑，其位移變形量也隨著

圖2　變形量及速度變化曲線圖

大壩填筑的升高而增加。

6結(jié)語

通過對已安裝的多點位移計取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，我們得出多點位移計各深度錨固點位移變化量是隨大壩填筑高度的變化而變化的。隨著填筑高度的增高，錨固點所反映的位移變化量加大，即沉降量加大。而且這種對應(yīng)關(guān)系是呈曲線平穩(wěn)上升的。

收稿日期:2016-04-06

中圖分類號:TV7;TV52;TV522

文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B

文章編號:1001-2184(2016)03-0044-02

作者簡介:

李偉(1971-)，男，四川宣漢人，水電五局科研設(shè)計咨詢公司副總經(jīng)理，高級工程師，從事水利水電施工技術(shù)管理工作；

張帆(1988-)，男，四川廣元人，助理工程師，從事水電工程監(jiān)測工作.

(責(zé)任編輯：李燕輝)