尹小萍

安全監(jiān)測工作是保證工程正常安全運(yùn)行、充分發(fā)揮工程效益、更好地為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)的一項(xiàng)重要手段。它采用埋設(shè)一系列專用儀器來監(jiān)測施工期和使用期工程的穩(wěn)定性及安全狀況，為工程設(shè)計(jì)及施工提供可靠資料，并進(jìn)行工程的安全性評估，對可能危害工程安全的險(xiǎn)情作出預(yù)判，及時(shí)采取處理措施，保證項(xiàng)目安全。

羅管節(jié)制閘為淠史杭特大型灌區(qū)的重要工程，為了解水閘在運(yùn)行期及施工期結(jié)構(gòu)的安全性和安全程度，必須對其進(jìn)行安全監(jiān)測。

一、工程概況

羅管節(jié)制閘是淠史杭特大型灌區(qū)設(shè)計(jì)流量最大的節(jié)制閘，位于金安區(qū)三十鋪境內(nèi)。該閘興建于1960年，是調(diào)控淠東、杭淠、瓦西3條干渠水位，是向合肥市區(qū)、郊區(qū)、肥東縣、肥西縣、長豐縣輸水的咽喉。閘下控制灌溉面積409.5萬畝。羅管節(jié)制閘共7孔，中孔寬4.9m，邊孔寬2.6m，閘身長15m，閘室寬27.34m；平板鋼閘門，卷揚(yáng)式啟閉機(jī)；正常蓄水位49.9m（1985國家高程基準(zhǔn)，下同），設(shè)計(jì)水位50.05m，設(shè)計(jì)流量172.10m3/s，渠底高程閘上45.45m，閘下45.23m。該閘運(yùn)行50余年，雖經(jīng)4次大的維修，但漿砌石圬工結(jié)構(gòu)閘墩未作加固處理，已接近使用年限。該閘作為安徽省淠史杭灌區(qū)2012年度續(xù)建配套與節(jié)水改造項(xiàng)目原規(guī)模拆除重建，根據(jù)《灌溉與排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》，確定羅管節(jié)制閘建筑物級別為2級，閘室及岸墻建筑物級別均為2級，臨時(shí)建筑物級別為4級。其防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇。正常蓄水位49.9m，閘上設(shè)計(jì)水位50.05m，閘下設(shè)計(jì)水位49.9m，設(shè)計(jì)流量172.1m3/s，校核流量189.0m3/s。羅管節(jié)制閘在原閘址處拆除重建，閘室采用鋼筋混凝土開敞式結(jié)構(gòu)，5孔，每孔凈寬5.0m，總凈寬25.0m，閘室垂直水流向總寬31.8m。閘室順?biāo)飨蜷L15.0m，底板高程45.00m。閘室底板采用大小底板筏式基礎(chǔ)，底板厚度為1.0m，中墩厚1.2m，邊墩1.0m。上游為半圓型翼墻，下游為折線型翼墻連接，墩項(xiàng)高程54.40m，左、右岸均布置橋頭堡。

二、安全監(jiān)測設(shè)計(jì)內(nèi)容

羅管節(jié)制閘布置有表面變形觀測、揚(yáng)壓力監(jiān)測、土壓力監(jiān)測、鋼筋應(yīng)力監(jiān)測等?，F(xiàn)已報(bào)廢較多，本次除險(xiǎn)加固過程中，要對主體結(jié)構(gòu)拆除重建，現(xiàn)有的監(jiān)測點(diǎn)基本報(bào)廢，需重新布設(shè)觀測點(diǎn)及觀測儀器。

針對羅管節(jié)制閘的工程特點(diǎn)，確定該工程安全監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則如下：（1）安全監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測項(xiàng)目、測點(diǎn)布置及系統(tǒng)的功能、性能應(yīng)滿足國家或行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要求；（2）儀器選型在滿足精度要求的前提下，應(yīng)做到可靠、耐久、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用；（3）各類監(jiān)測設(shè)施的埋設(shè)應(yīng)盡量結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，既方便施工又要保證埋設(shè)質(zhì)量；（4）監(jiān)測數(shù)據(jù)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)化采集；（5）對所測資料應(yīng)及時(shí)進(jìn)行整理、分析和評價(jià)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程所存在的不安全因素并采取處理措施；（6）系統(tǒng)具備良好的安全性、兼容性、可擴(kuò)充性、可維護(hù)性、高可靠性。

1.變形監(jiān)測

變形監(jiān)測包括水閘主體結(jié)構(gòu)的水平位移和沉降位移。

水平位移對水閘工程中的主體建筑物閘室和岸墻非常重要，其測量值可直接反映閘室和岸墻的整體穩(wěn)定情況。因此該工程選擇岸墻和閘室為水平位移觀測的對象。水平位移觀測采用視準(zhǔn)線法，該方法是建立一個(gè)平行于建筑物軸線的鉛垂面為基準(zhǔn)面，設(shè)計(jì)在閘室頂部和岸墻前墻頂部上共布置14個(gè)測點(diǎn)，另外，在水閘兩側(cè)的堤防上各布置一套工作、校核基點(diǎn)。

建筑物的沉降位移反映建筑物的不均勻沉降，對穩(wěn)定非常重要，本閘在閘室、岸墻及上下游翼墻頂部均設(shè)置沉降測點(diǎn)，和上述設(shè)立的工作及校核基點(diǎn)一起，形成完全閉合的水準(zhǔn)測量路線，測量方法采用二等水準(zhǔn)測量，該工程共設(shè)垂直位移標(biāo)點(diǎn)30個(gè)。

2.揚(yáng)壓力監(jiān)測

揚(yáng)壓力監(jiān)測包括建筑物基底揚(yáng)壓力監(jiān)測和兩側(cè)繞滲監(jiān)測。該工程地基為土基，因此地基土的穩(wěn)定是建筑物穩(wěn)定的前提，地基的滲流安全穩(wěn)定非常重要，需進(jìn)行地基的揚(yáng)壓力監(jiān)測，確保工程安全。

對于地基的揚(yáng)壓力監(jiān)測，采用選取3個(gè)閘室底板斷面，每個(gè)斷面沿水流方向各設(shè)3個(gè)測點(diǎn)進(jìn)行揚(yáng)壓力監(jiān)測。并在同一斷面的上游鋪蓋及下游消力池底板下各設(shè)1個(gè)測點(diǎn)，總共埋設(shè)15支滲壓計(jì)。

對于閘室繞滲監(jiān)測，在閘室左右兩側(cè)的岸墻及翼墻底板下各設(shè)2個(gè)測點(diǎn)，共埋設(shè)12支孔隙水壓力計(jì)，以觀測地基的繞滲情況。

該工程閘室下的9支孔隙水壓力計(jì)采用測壓管埋設(shè)方式，以便孔隙水壓力計(jì)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)質(zhì)量問題或損壞后得以及時(shí)更換，在閘墩中埋設(shè)De60鍍鋅鋼管，管頂位于墩頂，工程施工完畢后再將水壓力計(jì)投入到管底，并將電纜向上引出。

3.土壓力和地基應(yīng)力監(jiān)測

在左右兩側(cè)的岸翼墻，按不同部位，選取4個(gè)斷面，每個(gè)斷面在墻后自下而上設(shè)3個(gè)土壓力測點(diǎn)，另外在底板下也設(shè)置兩個(gè)測點(diǎn)，以測量土壓力和地基應(yīng)力分布情況，為設(shè)計(jì)提供可靠的數(shù)據(jù)。

4.水位觀測

對于水位觀測，該工程在距閘室150m處上下游渠道底部各埋設(shè)兩支水壓力計(jì)，以自動(dòng)觀測上下游的水位，該部位距水閘較遠(yuǎn)，過水時(shí)水流波動(dòng)對水位的影響較小，故可得到準(zhǔn)確的水位值。

另外為方便水閘的運(yùn)行管理，直觀看見上下游的水位，本閘分別在上下游翼墻的前墻上各設(shè)兩條水位標(biāo)尺。

5.儀器選型

該工程的滲壓計(jì)及土壓力計(jì)均采用振弦式儀器，振弦式儀器具有以下幾方面主要性能特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡單，長期穩(wěn)定性好；②靈敏度高；③體積小。

振弦式多點(diǎn)位移計(jì)的工作原理概括為：當(dāng)結(jié)構(gòu)物產(chǎn)生變位開合度發(fā)生變化時(shí)，會使位移計(jì)左、右安裝座產(chǎn)生相對位移，該位移傳遞給振弦，使振弦受到應(yīng)力變化，從而改變振弦的振動(dòng)頻率。電磁線圈激撥振弦并測量其振動(dòng)頻率。頻率信號經(jīng)電纜傳輸至讀數(shù)裝置或數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。再經(jīng)換算即可得到被測結(jié)構(gòu)物伸縮縫或裂縫相對位移的變化量。

鋼弦式滲壓計(jì)主要用于長期測量測壓管、鉆孔、堤壩、管道和壓力容器里的液體及孔隙水壓力，性能非常優(yōu)異。其主要部件均用特殊鋼材制造，有足夠的強(qiáng)度適合各種惡劣環(huán)境安裝使用。特別是在完善電纜保護(hù)措施后，可直接埋設(shè)在對儀器要求較高的碾壓土中。

6.安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)

安全監(jiān)測自動(dòng)化系統(tǒng)包括各監(jiān)測儀器的自動(dòng)化測量和數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的軟件集中處理分析。針對羅管節(jié)制閘的工程特點(diǎn)和觀測項(xiàng)目，采用安全可靠、故障率低、易于維護(hù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是十分必要的。該工程安全監(jiān)測系統(tǒng)采用分布式安全系統(tǒng)，安全監(jiān)測全部埋設(shè)儀器通過水工專用電纜連接，電纜走線終端均引到設(shè)在橋頭堡內(nèi)的監(jiān)測站，站內(nèi)布置3臺振弦式數(shù)據(jù)采集DAU單元，將全部振弦式傳感器接入其中，并將傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換成可傳送的數(shù)字信號。監(jiān)測站內(nèi)DAU間采用RS-485連接，然后用光纜將數(shù)字信號輸送到水閘的管理區(qū)，管理區(qū)內(nèi)設(shè)數(shù)據(jù)采集工作站及其他自動(dòng)化辦公設(shè)備，可以便捷地完成日常數(shù)據(jù)采集、物理量轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)保存及分析工作，極大提高監(jiān)測工作效率。

三、結(jié)語

該工程的安全監(jiān)測項(xiàng)目在施工過程中能夠在埋設(shè)準(zhǔn)備、安裝儀器、施工期觀測等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行較好的質(zhì)量控制，儀器安裝合格率100%，儀器工作狀況良好，系統(tǒng)穩(wěn)定。工程驗(yàn)收質(zhì)量達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)。目前羅管節(jié)制閘已投入使用，獲得了大量第一手的觀測數(shù)據(jù)，資料整理與分析也取得了預(yù)期目標(biāo)