高深豎井滑模施工監(jiān)測與糾偏技術(shù)

舒 志 勇，劉 興 華，段 科 峰

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 概 述

毛爾蓋水電站是四川省阿壩州黑水河流域水電規(guī)劃兩庫五級開發(fā)方案中的第三級電站，調(diào)壓井位于廠房后邊坡山脊上，為露天式超深豎井，采用開敞阻抗式結(jié)構(gòu)，井筒為圓形斷面，開挖直徑為26 m，混凝土襯砌后的內(nèi)徑為22 m，下部隧洞底板高程2 015 m，頂部高程2 186 m，豎井高度171 m，阻抗孔直徑為4.5 m，井筒采用鋼筋混凝土襯砌，厚2 m，從空間規(guī)模角度出發(fā)曾被譽(yù)為“亞洲第一井”。

該調(diào)壓井施工期間采用全站儀控制豎直偏差，規(guī)范要求小于5 cm，該要求對于170 m高的地上建筑物而言不是難題，但對于地下建筑物而言卻非易事。為保證調(diào)壓井混凝土襯砌結(jié)構(gòu)面的垂直度，開挖結(jié)束后，首先對其頂部和底部兩套獨(dú)立的坐標(biāo)系統(tǒng)采取聯(lián)系測量[1]的方式，以保證施工測量控制網(wǎng)的精度，然后在混凝土滑模澆筑階段進(jìn)行“實(shí)時(shí)監(jiān)測”控制，要求每5 m對滑模進(jìn)行一次檢測與校正。

但在混凝土滑模施工期間，所面臨的最大困難是對滑模傾斜的檢測與校正。而以現(xiàn)有的設(shè)備條件只能在滑模平臺上架設(shè)儀器。因此，如何將坐標(biāo)和高程傳遞到滑模平臺上是實(shí)現(xiàn)“實(shí)時(shí)監(jiān)測”的前提。筆者對超深豎井滑模施工的傾斜檢測與校正歸納和總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，旨在為今后同類型超深豎井施工借鑒。

2 滑?；暗臏?zhǔn)備工作

為保證調(diào)壓井混凝土襯砌滿足設(shè)計(jì)要求，滑?；靶柰瓿梢幌盗械臏?zhǔn)備工作，以做到測量監(jiān)測與糾偏從源頭控制，具體的控制項(xiàng)目包括：測量控制點(diǎn)聯(lián)測復(fù)核、滑模模體平面位置測量控制、滑模模體高程面測量控制以及豎向激光導(dǎo)向束布置。

2.1 調(diào)壓井控制點(diǎn)的聯(lián)測

該工程對調(diào)壓井井身混凝土的形體偏差要求≤5 cm，但對閘門槽的精度要求更高。為控制混凝土形體澆筑質(zhì)量，在滑模測量定位前，對調(diào)壓井頂部與底部的施工測量控制點(diǎn)進(jìn)行了聯(lián)測，以保證井內(nèi)外控制點(diǎn)在一個坐標(biāo)系統(tǒng)內(nèi)?？刂泣c(diǎn)的聯(lián)測嚴(yán)格遵循《水利水電工程施工測量規(guī)范》DL/T5173—2003[2]的要求，采用光電測距四等閉合導(dǎo)線實(shí)施。以垂線法由地面吊線向井內(nèi)投點(diǎn)，使井內(nèi)外的控制點(diǎn)產(chǎn)生聯(lián)系，進(jìn)而使導(dǎo)線成為以投影點(diǎn)為閉合點(diǎn)的“單點(diǎn)閉合導(dǎo)線”。導(dǎo)線測完后進(jìn)行閉合差計(jì)算，待閉合差滿足規(guī)范要求后對測量成果進(jìn)行平差[3]，使用平差后的數(shù)據(jù)進(jìn)行放樣。

2.2 滑模模體平面位置的測量控制

首先澆筑調(diào)壓井底板，在混凝土底板上安裝滑模。安裝滑模前，測量人員在混凝土底板上放出混凝土內(nèi)邊界線，滑模安裝啟滑前，校正滑模模板邊線與已放出的混凝土內(nèi)邊界線是否對齊，以確定其平面位置是否正確。

2.3 滑模模體高程面的測量控制

滑模啟滑前，測量人員在高于井室底板位置放出3～4個同一高程面的高程點(diǎn)，作為滑?；叱痰姆此闫瘘c(diǎn)。滑模滑升每5 m左右用鋼尺或全站儀測量反算起點(diǎn)至滑模平臺的高差，并用油漆在已澆筑的混凝土面上做好標(biāo)記，作為下一倉滑?；叱痰钠鹚泓c(diǎn)。

2.4 豎直激光導(dǎo)向束的布置

對于平面坐標(biāo)的傳遞，采用激光投影的方法?；０惭b前，在調(diào)壓井頂部固定三個激光指向儀，激光指向儀的位置應(yīng)盡量接近等邊三角形且距調(diào)壓井中心的距離適中。測出三個激光指向儀的中心坐標(biāo)并在調(diào)壓井底板混凝土面上放出這三個點(diǎn)，調(diào)整激光指向儀，使其各自指向其坐標(biāo)對應(yīng)的點(diǎn)，即形成從調(diào)壓井頂部到底部的三條垂直激光導(dǎo)向束。

3 滑模滑升偏移的檢測

滑?；^程中，通常因爬升千斤頂升降不同步、多循環(huán)累計(jì)后造成滑模發(fā)生較大偏移，為避免持續(xù)的偏移釀成重大質(zhì)量、安全事故，施工測量人員需要“實(shí)時(shí)監(jiān)測”滑升的偏移程度。一般情況下應(yīng)重點(diǎn)檢測以下幾點(diǎn)：滑模水平度的檢測、滑模平面位置的檢測、滑?；叱痰臋z測。

3.1 滑模滑升水平度的檢測

在滑模主平臺上布置由四支透明塑料管裝水而成的簡易水平計(jì)，水平計(jì)的位置應(yīng)盡量接近調(diào)壓井的縱橫軸線且距調(diào)壓井中心的距離適中。在滑模安裝結(jié)束、啟滑前提空滑模，用測量儀器校平滑模，在每支水平計(jì)旁固定一最小刻度為毫米的鋼尺并標(biāo)記其水面初始位置?；；^程中，監(jiān)測每支水平計(jì)內(nèi)的水面相對最初水平標(biāo)記用以判斷滑模模體的水平度，發(fā)現(xiàn)水面傾斜時(shí)，及時(shí)校正滑模的水平度。操作時(shí)先調(diào)整橫(縱)軸線，再調(diào)整縱(橫)軸線。

3.2 滑模滑升平面位置、高程面及豎直傾斜度的檢測

3.2.1 全站儀配合激光導(dǎo)向束監(jiān)測滑模水平位置及其傾斜度

現(xiàn)場操作時(shí)，采用測角精度2″、測距標(biāo)稱精度2+2 ppm的全站儀，激光測量功能的有效距離為1 000 m。測量過程充分利用全站儀的后方交會功能[4]，選取滑模平臺比較穩(wěn)定的地方作為全站儀長期架站的位置，將三塊透明的平板置于滑模平臺面，使三條激光束投射到平板上得到三條激光束的坐標(biāo)。目前大多數(shù)全站儀均具有后方交會功能，使用全站儀后方交會三個激光束投影坐標(biāo)，計(jì)算出架站點(diǎn)坐標(biāo)并定向。一般全站儀的后方交會功能可以觀測2～5個點(diǎn)，采用“最小二乘法”進(jìn)行平差計(jì)算，成果更加可靠[5]。后方交會三點(diǎn)，測量精度完全可以達(dá)到施工要求。后方交會前，在儀器內(nèi)設(shè)置測量限差，使平面坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)差在1 cm以內(nèi)。由于滑升過程中對絕對高程的要求不高，故高程的標(biāo)準(zhǔn)差可以適當(dāng)放寬。后方交會得到架站點(diǎn)坐標(biāo)并定向后，檢查測站點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)差，如果在設(shè)置的限差范圍內(nèi)便可對滑模進(jìn)行檢測。若多次檢查標(biāo)準(zhǔn)差超限，則限差的設(shè)置可以適當(dāng)放寬，但精度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求。在滑模模體平面位置確定后，首先在模體上用全站儀放出六個控制點(diǎn)，控制點(diǎn)的分布為調(diào)壓井縱、橫軸線以及閘門槽永久面各兩個。在滑模滑升過程中，使用全站儀后方交會功能測出六個固定點(diǎn)的坐標(biāo)并將其與原始坐標(biāo)比較并填好滑模模板記錄檢查表以計(jì)算控制點(diǎn)偏中值(表1)。為了更形象、直觀，在CAD上畫出理論模體平面圖并標(biāo)出實(shí)測的六點(diǎn)，移動模體平面模塊，盡可能多地讓以上六點(diǎn)落在調(diào)壓井縱橫軸線及永久面上，即可得到滑模的實(shí)際位置，將其與理論位置相比較來判斷模體偏移及扭轉(zhuǎn)情況，特別是閘門槽的偏移情況(圖1)。

圖1 滑模檢測示意圖

表1 滑模模板檢查記錄表

說明：表中X測、Y測為控制點(diǎn)的實(shí)測坐標(biāo)；X控、Y控為控制點(diǎn)的原始坐標(biāo)；f測為偏移軸線的測量值，即控制點(diǎn)1、2的實(shí)測Y值，控制點(diǎn)3、4的實(shí)測X值，控制點(diǎn)5、6的實(shí)測Y值。f控為偏移軸線的原始值，即控制點(diǎn)1、2的原始Y值，控制點(diǎn)3、4的原始X值，控制點(diǎn)5、6的原始Y值?！鱢=f測-f控。

3.2.2 閘門槽的傾斜監(jiān)測

調(diào)壓井閘門槽的傾斜度至關(guān)重要。因其直接影響到金屬結(jié)構(gòu)的安裝，需在滑模施工中加強(qiáng)對閘門槽的監(jiān)測，每滑升5 m左右，用10 kg重錘檢測閘門槽各邊的垂直度，10 kg重錘足以減弱重錘振幅和風(fēng)對重錘的影響。檢測時(shí)，滑模停止作業(yè)，以確保檢測的準(zhǔn)確度。

通過采取以上幾種方法綜合判斷滑?；乃蕉取⑵矫嫖恢眉皟A斜度，并將其作為調(diào)整滑模的依據(jù)。

4 滑?；频男Ｕ?/h2>

毛兒蓋電站調(diào)壓井滑?；陂g，滑?；茩z測雖實(shí)時(shí)進(jìn)行，但由于測量儀器的誤差無法消除，多循環(huán)累計(jì)后仍會發(fā)生滑模偏移現(xiàn)象，因此，必須采取有效的糾偏措施予以校正。通常需完成滑模水平度、偏移及傾斜度的校正。

4.1 滑?；蕉鹊男Ｕ?/h3>

用不均衡爬升滑模與不均衡混凝土入倉法調(diào)整滑模的水平度。若發(fā)現(xiàn)模體水平度超過許可范圍，在滑升時(shí)，關(guān)閉偏高側(cè)幾個液壓千斤頂進(jìn)行不均衡爬升，先澆筑偏高側(cè)混凝土并振搗，后澆筑低側(cè)混凝土。所關(guān)閉千斤頂?shù)膫€數(shù)視不同水平度程度以及保證滑模整體穩(wěn)定而定，不能操之過急，需要經(jīng)幾個循環(huán)過程緩慢完成調(diào)整。

4.2 滑?；萍皟A斜度的校正

當(dāng)斷定滑模偏移及傾斜度超過其許可范圍時(shí)，需要采取加外力的方法進(jìn)行校正。最初采用花籃螺桿加外力法，但因模體太大效果不明顯；隨后采用手拉葫蘆架外力法進(jìn)行校正。將3至4個5 t手拉葫蘆在偏離側(cè)一端掛在圍巖支護(hù)錨桿上，一端掛在模體主平臺桁架上，當(dāng)滑?；龝r(shí)，用均衡適度的力同時(shí)收緊葫蘆將模體強(qiáng)行拉向原位，通過一個循環(huán)調(diào)整回80%的偏離，在進(jìn)行正常滑

升兩個循環(huán)后再進(jìn)行正常的調(diào)整。調(diào)整時(shí)，手拉葫蘆的一端只能掛在支護(hù)錨桿上，可以把幾個錨桿連接在一起作為基礎(chǔ)以增加受力強(qiáng)度，但絕不能掛在制作的鋼筋籠上，以免引起安全事故；另一端只能掛在主平臺的主桁架上，而掛在其他部位有可能將其損壞且拉不動模體，也不能掛在支撐桿上。校正前，先用全站儀在稍高于滑模模板上口的開挖巖石面上放出調(diào)壓井橫縱軸線，校正滑模使控制點(diǎn)1、2，3、4趨近各自的軸線，調(diào)整完畢實(shí)測控制點(diǎn)5、6并計(jì)算其△f值作為校正效果的參考依據(jù)。

5 結(jié) 語

毛爾蓋工程采用上述方法監(jiān)測與控制滑模滑升偏移與傾斜度，襯砌完成后實(shí)測調(diào)壓井混凝土最大偏移量為3.5 cm，滿足最大偏移不超過5 cm的要求。激光指向儀配合全站儀的辦法解決了儀器架站難的問題，真正做到了“實(shí)時(shí)監(jiān)測”，為滑模的糾偏提供了重要依據(jù)，對調(diào)壓井滑模施工質(zhì)量的控制起到了關(guān)鍵作用。所取得的經(jīng)驗(yàn)可為類似高深、高大建筑物的施工提供參考。