電位器式位移計在長河壩心墻沉降監(jiān)測中的應(yīng)用研究

李大宏，李菁，王穎

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，成都，610072)

電位器式位移計在長河壩心墻沉降監(jiān)測中的應(yīng)用研究

李大宏，李菁，王穎

(中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，成都，610072)

大量程電位器式位移計是監(jiān)測心墻沉降的儀器，在長河壩工程使用為國內(nèi)首次。使用過程中反映出了若干問題，有儀器自身缺陷，也有監(jiān)測設(shè)計以及監(jiān)測施工方面的問題。為有效解決初始沉降量漏測問題，本文提出了理論計算和電磁沉降環(huán)數(shù)值擬合的方法，并認(rèn)為后者更實際。

安全監(jiān)測 電位器式位移計 電磁沉降環(huán) 心墻沉降 長河壩水電站

1 前言

長河壩水電站位于四川省康定縣境內(nèi)，系大渡河干流水電規(guī)劃“三庫22級”的第10級電站，上接猴子巖電站，下游為黃金坪電站。該電站以單一發(fā)電為主，無航運、漂木、防洪、灌溉等綜合利用要求。電站采用水庫大壩、地下引水發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)方式，總裝機容量2600MW，最大壩高240m。壩體分為土質(zhì)防滲體、反濾層、過渡層及壩殼四大區(qū)。土質(zhì)防滲體采用礫石土心墻，壩殼采用堆石填筑，心墻與上、下游壩殼堆石之間均設(shè)有反濾層、過渡層，下游堆石體與覆蓋層壩基間設(shè)有水平反濾層。

土石壩沉降和沉降分布對評價大壩施工質(zhì)量起著關(guān)鍵作用，為滿足心墻區(qū)沉降監(jiān)測的需要，心墻區(qū)內(nèi)部沉降監(jiān)測采用電位器式位移計和電磁式沉降儀進(jìn)行。其中，大量程電位器式位移計在300m級高壩中使用為國內(nèi)首次。

電位器式位移計主要由0～1200mm電位器式傳感器、基點板、錨固板、萬向節(jié)、測桿、傳遞管、保護(hù)罩、土工電纜等組成。儀器通過錨固板感知壩體內(nèi)部沉降變化，錨固板隨壩體沉降變化，帶動傳感器變化，在壩體沉降監(jiān)測過程中具有安裝便捷、施工干擾小，精度高等優(yōu)點。

電位器式位移計布置，在樁號(縱)0＋193.00m、(縱)0＋253.72m監(jiān)測斷面心墻上、下游及壩軸線，在(縱)0＋330m心墻上、下游，布置電位器式位移計沉降測線，測線各測點高程間距30m，共計24套電位器式位移計。

2 電位器式位移計在實際應(yīng)用中存在的問題

2.1 實測沉降量小于實際沉降量。長河壩心墻區(qū)電位器式位移計采用分層埋設(shè)，通過沉降量層層累加的方法獲得總沉降量。心墻底高程為1457m，其中第一層電位器式位移計埋設(shè)高程為1536m，由于采用鉆孔安裝，在傳感器安裝時，心墻料已填筑79m，歷時8個多月，這期間由于電位器式位移計還未安裝，心墻的沉降量無法監(jiān)測。這是因儀器工作及安裝原理造成的缺失，各高層電位器式位移計均存在填筑期沉降量缺失，因此造成實測沉降量小于實際沉降量的問題。

2.2 對高土石壩心墻的最終沉降量估計不足，造成底層儀器已經(jīng)到了最大量程時，心墻填筑高程還有30m，大壩還未擋水，后期的心墻沉降量該儀器無法取得實測值。

2.3 儀器安裝方面，混凝土底座面積偏小。首套儀器安裝時，位移計傳感器保護(hù)罩底部錨固板采用50cm×50cm×80cm(長×寬×高)的混凝土底座。安裝時發(fā)現(xiàn)，混凝土底座面積偏小，與固定錨板聯(lián)接不牢，儀器安裝后頭重腳輕，當(dāng)出現(xiàn)下部心墻沉降不均勻時，可能會導(dǎo)致電位器式位移計傾斜，影響測量精度，甚至傳感器被卡。所以在后續(xù)安裝時，將混凝土底座加大，改為110cm×110cm× 100cm(長×寬×高)。

3 關(guān)于初始值漏測問題探討

現(xiàn)以1457m至1536m高程為研究對象，以定性分析、定量模擬為手段，通過理論計算值與電磁沉降環(huán)在其他高程上的監(jiān)測實測值對比，模擬出該高程在儀器安裝前填筑過程中的沉降丟失量。以上各層均采用相同的方法處理，使監(jiān)測成果能夠接近心墻的實際沉降量。

2013年11月～2014年6月，心墻由1457m高程填筑至1536m高程，此時，1536m布置的8套電位器式位移計開始首次安裝并開始測讀，截止至2016年5月，最大實測沉降量為1195.87mm。由于儀器安裝前的沉降量無法觀測，因此實測值不能完全反映心墻的實際沉降。

3.1 理論計算

沉降量計算采用《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》SDJ218－84分層總和法，計算參數(shù)依據(jù)長河壩水電站第三方現(xiàn)場檢測試驗成果(檢測試驗成果見表1、表2)。

表1 心墻料檢測成果

表2 心墻礫石土料壓縮試驗成果(取土高程1493.90m)

計算分層厚度為10m，共分8級，自下而上各級加載壩體填筑高程分別為 1467m、1477m、1487m、1497m、1507m、1517m、1527m、1536m。不考慮基礎(chǔ)沉降，假定基礎(chǔ)為剛性。

壩體沉降量按式(1)計算:

式中:St——竣工時或最終的壩體和壩基總沉降量；

ei0——第i層的起始孔隙比；

旅游管理專業(yè)是在了解旅游業(yè)態(tài)及基本知識的基礎(chǔ)上，通過學(xué)習(xí)各種管理知識，以便在旅行社、景區(qū)、酒店、會展等行業(yè)的經(jīng)營管理中進(jìn)行應(yīng)用的一門實踐性非常強的專業(yè)。這要求學(xué)生在大學(xué)期間必須具備相關(guān)的理論知識與實踐技能，熟悉企業(yè)內(nèi)部經(jīng)營、管理與服務(wù)，能夠在畢業(yè)之后迅速融入到企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營中去。

eit——第i層相應(yīng)與竣工時或最終的豎向有效應(yīng)力作用下的孔隙比；

hi——第i層土層的厚度；

n——土層分層數(shù)。

計算成果顯示，心墻區(qū)填筑至1536m高程時，總沉降量約為717.39mm。

3.2 電磁沉降環(huán)數(shù)值擬合

選取1558m～1628m高程電磁沉降環(huán)監(jiān)測成果，在此高程內(nèi)安裝了9個沉降環(huán)，安裝參數(shù)見表3。

表3 1558m～1628m高程電磁沉降環(huán)安裝參數(shù)單位:m

假定心墻料為各向同性，土料物理參數(shù)相同，相同高度荷載相同，不考慮心墻沉降的時間效應(yīng)，實測兩環(huán)之間的絕對壓縮值見表4。

表4 1558m～1628m高程電磁沉降環(huán)間壓縮量統(tǒng)計單位:mm

3.3 計算值與電磁沉降環(huán)實測值比較

圖1 擬合沉降量與實測沉降量過程線

根據(jù)長河壩工程的實際，采用電磁沉降環(huán)成果對沉降缺失值進(jìn)行擬合更接近實際，將實測值與沉降環(huán)擬合值相加，即得到完整的心墻沉降值。擬合后，截止到2016年5月初，1457m高程填筑至1536m，沉降量為1960mm。

采用相同方法，不計覆蓋層沉降，求得心墻1665m高程以下沉降總量約3460mm。

4 結(jié)語

土石壩沉降變形目前國內(nèi)外還不能實現(xiàn)全過程跟蹤監(jiān)測，從監(jiān)測專業(yè)角度上講，沉降損失問題不可避免，壩體越高損失量越大，因此不可忽略。

通過長河壩工程實踐，試圖尋找一種擬補方法，求得壩體心墻實際沉降總量，以供參考。

TV641.1∶TU433

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2095－1809(2016)05－0052－03