吳有星，李 燦

(浙江九州治水科技股份有限公司，浙江 衢州 324000)

會(huì)澤里渡槽安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳有星，李 燦

(浙江九州治水科技股份有限公司，浙江 衢州 324000)

對(duì)衢州市烏溪江引水工程灌區(qū)、銅山源水庫(kù)灌區(qū)、碗窯水庫(kù)灌區(qū)等三大灌區(qū)渡槽地基承載力發(fā)生變化的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，認(rèn)為通過(guò)安全監(jiān)測(cè)設(shè)施對(duì)排架的變形進(jìn)行觀測(cè)，控制風(fēng)險(xiǎn)很有必要.通過(guò)對(duì)會(huì)澤里渡槽倒塌原因分析，提出了完整的渡槽安全監(jiān)測(cè)方案，包括安全監(jiān)測(cè)點(diǎn)、監(jiān)測(cè)基點(diǎn)設(shè)置、監(jiān)測(cè)方法、監(jiān)測(cè)精度、監(jiān)測(cè)頻次等，可為衢州市以及其他類(lèi)似渡槽安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)提供參考.

渡槽；安全；監(jiān)測(cè)；設(shè)計(jì)

簡(jiǎn)支鋼筋混凝土渡槽安全運(yùn)行主要風(fēng)險(xiǎn)有兩方面：(1)槽身、排架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方面的安全，該方面的安全風(fēng)險(xiǎn)可以直接通過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算和施工控制來(lái)控制風(fēng)險(xiǎn)；(2)排架沉降、傾斜以及槽身和排架之間的相對(duì)位移，由于渡槽為線性工程，大部分渡槽支撐結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)均建在覆蓋層上，在運(yùn)行過(guò)程中存在由于各種原因?qū)е碌鼗休d力發(fā)生變化的風(fēng)險(xiǎn).通過(guò)安全監(jiān)測(cè)設(shè)施對(duì)排架的變形進(jìn)行觀測(cè)，控制風(fēng)險(xiǎn)很有必要.

1 渡槽概況

銅山源水庫(kù)灌區(qū)會(huì)澤里渡槽始建于1978年，為簡(jiǎn)支梁矩形渡槽，渡槽共47跨總長(zhǎng)700.9 m，渡槽橫跨320國(guó)道和316省道.渡槽槽身內(nèi)空尺寸1.5 m×1.33 m(寬×高)，設(shè)計(jì)流量為2.88 m3/s.渡槽建筑物級(jí)別為3級(jí).2000年將47跨槽身全部更換為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土，并對(duì)排架進(jìn)行了加固.

2016年9月26日晚，第24#～30#跨槽身墜落，24#～29#排架倒塌，23#、30#排架傾斜.本次渡槽改造方案將倒塌的老排架及23#、30#排架全部拆除重建，其他排架頂部人工拆除重建，增設(shè)牛腿，更換已損毀的8跨槽身，其他現(xiàn)狀良好的槽身重新吊裝安裝，并設(shè)置沉降、水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn).

2 渡槽倒塌成因分析及30#排架加固措施

2.1 倒塌段渡槽概況

會(huì)澤里渡槽水流方向由西向東，共47跨槽身、46榀排架，本次第24#～30#跨槽身墜落，24#～29#排架倒塌，23#、30#排架傾斜.該段位于316省道東側(cè)，排架高度為10.25～16.40 m，其中30#排架池塘邊坡處.

2.2 渡槽倒塌過(guò)程

渡槽倒塌過(guò)程由第30跨槽身東端從30#排架上墜落下來(lái)開(kāi)始，槽身西端砸到29#排架上，導(dǎo)致29#排架向西傾倒，造成29#槽身東端墜落，然后西端墜落，產(chǎn)生多米諾骨牌效應(yīng)，最終導(dǎo)致第24#～30#跨槽身墜落，24#～29#排架倒塌，23#排架傾斜.倒塌過(guò)程(見(jiàn)圖1).

圖1 倒塌過(guò)程示意圖

2.3 渡槽倒塌原因分析

從上述倒塌過(guò)程看，導(dǎo)致渡槽倒塌的直接原因是30#排架向東傾斜，導(dǎo)致30#槽身搭接長(zhǎng)度不夠，排架頂混凝土壓碎，槽身下墜.30#排架是建在土基上，排架東側(cè)池塘的長(zhǎng)期浸泡，導(dǎo)致該排架地基東側(cè)發(fā)生沉降，排架向東傾斜，最終導(dǎo)致第30#槽身東側(cè)墜落.

2.4 30#排架加固措施

30#排架處強(qiáng)風(fēng)化基巖較深，難以開(kāi)挖至基巖面，根據(jù)基坑開(kāi)挖情況，將已擾動(dòng)地基土清除直至原狀密實(shí)土，加大排架基礎(chǔ)尺寸，并將該處池塘部分回填以保護(hù)排架基礎(chǔ).30#排架基礎(chǔ)(見(jiàn)圖2).

2.5 結(jié)果分析

從上述分析看，排架地基不均勻沉降導(dǎo)致排架傾斜，排架頂端發(fā)生水平位移，致使排架與槽身搭接部位發(fā)生相對(duì)位移并最終導(dǎo)致槽身脫落，是本次渡槽倒塌的直接原因.因此，觀測(cè)排架垂直位移即地基沉降、排架頂端水平位移以及槽身與排架相對(duì)位移很有必要[1-2].

圖2 30#排架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)圖

3 安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 基點(diǎn)設(shè)置

在進(jìn)、出水口處各新建一個(gè)工作基點(diǎn)及校核基點(diǎn)，工作基點(diǎn)坐標(biāo)分別為(421 375.0，3 231 166.5)、(422 085.0，3 231 169.0)，校核基點(diǎn)位于視準(zhǔn)線延長(zhǎng)線上，位置以觀測(cè)視線良好為原則布置[3].本渡槽長(zhǎng)度為700.9 m，視距太長(zhǎng)，超過(guò)了觀測(cè)長(zhǎng)度，在中間設(shè)一工作基點(diǎn)，坐標(biāo)為(421 745.0，3 231 168.0)，觀測(cè)長(zhǎng)度分別為400 m和300 m.監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平面布置(見(jiàn)圖3).

圖3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平面布置圖

基點(diǎn)由混凝土墩和底板組成，墩斷面為40 cm×40 cm，底板平面尺寸為100 cm×100 cm，厚度為30 cm，基點(diǎn)高出地面高度暫定為1.2 m，可根據(jù)地形進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整.混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C20.基點(diǎn)建在巖基或原狀土層上，立柱頂設(shè)強(qiáng)制對(duì)中底盤(pán).基點(diǎn)結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖4).

圖4 水平位移工作和校核基點(diǎn)圖

3.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置

水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置于蓋梁端部底以上20 cm處，位于蓋梁南側(cè)立面上；1#～21#排架位移監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)朝向上游，22#～46#排架位移監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)朝向下游；監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用現(xiàn)有市場(chǎng)上可以購(gòu)買(mǎi)的不銹鋼沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)改造而成，即在頂鉆一個(gè)φ1 mm、深5 mm的小孔，測(cè)量小孔坐標(biāo).

垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置于排架柱體地面以上50 cm處，位于柱南側(cè)立面，垂直位移監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)豎直向上[4].采用市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)的不銹鋼沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn).

相對(duì)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置于蓋梁端部頂以下10 cm處，位于蓋梁南側(cè)立面上；監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用埋設(shè)50 mm×25 mm×3 mm的不銹鋼鋼板，鋼板頭部與槽身下游端部初始位置處于一條垂線上.

以上監(jiān)測(cè)點(diǎn)均采用鉆孔埋設(shè)觀測(cè)構(gòu)件的方式實(shí)施.

3.3 監(jiān)測(cè)方法

安全監(jiān)測(cè)方法包括水平位移觀測(cè)、垂直位移觀測(cè)、相對(duì)位移觀測(cè)等三種。

(1)水平位移觀測(cè)

水平位移觀測(cè)包括水流方向和垂直水流方向監(jiān)測(cè).水流方向位移采用激光測(cè)距的方法觀測(cè)；垂直水流方向位移多采用視準(zhǔn)線法觀測(cè)，但渡槽為高聳結(jié)構(gòu)，排架頂離地面高度大，最大高度接近30 m，離渡槽槽身距離有1.6 m，人員不易到達(dá)，活動(dòng)覘牌安裝困難，如安裝固定覘牌，觀測(cè)時(shí)取掉保護(hù)罩困難，所以本次采用測(cè)小角度法進(jìn)行觀測(cè)[5-6].

(2)垂直位移觀測(cè)

垂直位移觀測(cè)即沉降觀測(cè)，通過(guò)水準(zhǔn)測(cè)量各沉降觀測(cè)點(diǎn)的高程進(jìn)行觀測(cè)[7].

(3)相對(duì)位移監(jiān)測(cè)

本工程對(duì)槽身下游端進(jìn)行了錨固，一定程度上限制了其位移的發(fā)展，基于錨固措施仍有48 mm的活動(dòng)空間.考慮到可能存在不可抗因素導(dǎo)致錨固措施失效，對(duì)外表現(xiàn)為槽身與排架相對(duì)位移過(guò)大[8]，威脅渡槽安全，為觀測(cè)錨固是否失效，采取在排架頂南側(cè)立面埋設(shè)50 mm×25 mm×3 mm的不銹鋼鋼板進(jìn)行觀測(cè)，鋼板頭部與槽身下游端部初始位置處于一條垂線上，當(dāng)槽身下游端部超出鋼板尾部范圍時(shí)，即可判斷錨固措施失效.

3.4 監(jiān)測(cè)頻次

水平位移、垂直位移監(jiān)測(cè)的初始值建議在渡槽通水前進(jìn)行監(jiān)測(cè)；初期運(yùn)行期，每月一次；運(yùn)行期監(jiān)測(cè)建議每年一次.

3.5 監(jiān)測(cè)精度要求

位移監(jiān)測(cè)精度參照《水利水電工程安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL725—2016)確定，位移監(jiān)測(cè)位移量中誤差限制均為3 mm.精度要求(見(jiàn)表1).

表1 監(jiān)測(cè)精度表 單位：mm

4 結(jié) 論

根據(jù)《水利水電工程安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL725—2016)，2級(jí)及以上渡槽變形監(jiān)測(cè)為必設(shè)項(xiàng)，本渡槽建筑物級(jí)別為3級(jí)，變形監(jiān)測(cè)不作要求.但3級(jí)及以下渡槽槽身重量相對(duì)較輕，很多排架都建在覆蓋層上，地基條件不是很好，如要全部建在巖基上投資太大，所以還是存在位移風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)很多3級(jí)渡槽都橫跨公路等重要基礎(chǔ)設(shè)施，一旦失事不單危害渡槽本身運(yùn)行安全，還會(huì)造成很大的社會(huì)影響，所以重視3級(jí)渡槽的安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)很有必要，希望通過(guò)介紹本項(xiàng)目安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，給同行提供設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn).

[1] 黃春華，袁明道，劉 敏，等.渡槽安全鑒定若干問(wèn)題的思考[J].廣東水利水電，2014(5)：11-13.

[2] 王珍萍，馬洪亮，徐巖彬，等.南水北調(diào)中線工程輸水渡槽的安全監(jiān)測(cè)[J].東北水利水電，2016，34(2):58-59,65.

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DesignofSafetyMonitoringSystemforHuizeliAqueduct

WU You-xing, LI Can

(Zhejiang Jiuzhou Water Control Technology Co., Ltd., Quzhou 324000)

The aqueduct support structure of three large sized irrigation districts in Quzhou City, including Wuxijiang Water Diversion Project, Tongshanyuan Reservoir, and Wanyao Reservoir, were built based on the covering layer and have been running for many years. In operation, the bearing capacity of the foundation changes due to various reasons. It is necessary to control the risk by safety monitoring of the deformation of bent frame. Based on collapse analysis of Huizeli Aqueduct, a complete aqueduct safety monitoring scheme is put forward, including the setting of safety monitoring point and monitoring basis point, monitoring methods, monitoring accuracy, monitoring frequency and so on, which can provide reference for safety monitoring design of other aqueducts in Quzhou and other places.

aqueduct; safety; monitoring; design

2017-06-07

吳有星(1966-)，男，浙江東陽(yáng)人，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)樗姽こ淘O(shè)計(jì)技術(shù).

10.3969/j.issn.2095-7092.2017.05.010

TV672+.3

A

1008-536X(2017)05-0041-04