李軻 蘇振 王波

摘 要：通過對向家壩電站升船機監(jiān)測資料系統(tǒng)分析，驗證了針對升船機特殊建筑物安全監(jiān)測設(shè)計時提出的“全面反映工作狀況，保證安全運行，力求精簡”理念的實現(xiàn);監(jiān)測資料成果表明升船機整體工作性態(tài)正常。

關(guān)鍵詞：升船機;安全監(jiān)測;監(jiān)測資料系統(tǒng)分析

中圖分類號：U642? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2020）08-0094-02

向家壩水電站所在的金沙江河段現(xiàn)為通航河段，通航里程上自新市鎮(zhèn)下至宜賓市，全長105km。向家壩通航建筑物按Ⅳ級航道標準設(shè)計，最大提升高度114.2m，為目前世界上垂直提升高度最高的升船機。

向家壩電站升船機布置于樞紐左岸，其中心線與壩軸線的交角為90°，左、右分別與左岸沖沙孔壩段和左岸廠房壩段相鄰。它由上游引航道、上閘首（包括擋水壩段和渡槽段）、船廂室段、下閘首和下游引航道等五部分組成，全長約1530m。向家壩電站通航建筑物布置圖見圖1。

升船機上閘首與擋水壩相連，沿升船機中心線總長度115.5m，占據(jù)壩段寬為29.6m;上閘首結(jié)合左岸廠房安裝間的布置需要，在擋水壩段后增設(shè)了長為85.45m的渡槽段，槽內(nèi)側(cè)壁間凈寬12m，槽內(nèi)底高程為367.5m。船廂室段沿升船機中心線長116m，總寬46m，內(nèi)側(cè)置承船廂室，其寬度為17.3m。在承船廂室的左右兩側(cè)各布置2個對稱的鋼筋混凝土塔柱，塔柱結(jié)構(gòu)的頂、底高程分別為390.0m和257.0m。

向家壩電站升船機于2011年5月開始塔柱筒體混凝土施工，2013年10月塔柱封頂，2015年12月船廂充水，2016年6月完成船廂設(shè)備安裝，2017年5月完成船廂全行程運行調(diào)試，2017年9月完成過船聯(lián)合調(diào)試和升船機全程自動控制連續(xù)3次往返不間斷過船通航試驗，2019年12月12日通過安全鑒定。截至2020年5月26日，升船機累積運行4265箱次，過船4405艘。

1監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計

1.1 外部變形監(jiān)測

為監(jiān)測升船機水平位移情況，在升船機船廂室左右塔柱布有垂線進行水平位移觀測，共布設(shè)倒垂線11條、正垂線16條。

為監(jiān)測升船機沉降情況，在升船機船廂室段右側(cè)塔柱內(nèi)高程▽249.0m、▽296.0m、▽320.5m、▽362.5m和▽382.0m各布設(shè)了雙金屬標，以高程▽249.0m雙金屬標為固定基準點向上傳遞觀測。在船廂室段塔柱內(nèi)▽296.0、▽382.0m高程安裝精密水準點，每層高程船廂室段左右塔柱內(nèi)各安裝5個精密水準測點，共計20個精密水準測點。

1.2 內(nèi)部監(jiān)測

升船機建筑物沿航道縱軸線設(shè)置3個監(jiān)測斷面（1-1～3-3監(jiān)測斷面），其中3-3監(jiān)測斷面位于渡槽段，1-1及2-2監(jiān)測斷面位于船廂室段。下部以基礎(chǔ)變形監(jiān)測為重點，主要監(jiān)測儀器有基巖變位計、滲壓計、測縫計等，上部以變形及結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測為主，主要監(jiān)測儀器有鋼筋計、應(yīng)變計組、測縫計等。

2主要監(jiān)測成果分析

2.1 水平位移

升船機船廂室段變形基本穩(wěn)定，水平位移與氣溫相關(guān)性明顯，呈年周期性變化。閘室中心線方向位移與氣溫呈負相關(guān)性，即氣溫降低則筒體收緊，氣溫升高則筒體外擴;上下游方向表現(xiàn)為上游廂體變形與氣溫呈負相關(guān)性，下游廂體及下閘首變形與氣溫呈正相關(guān)性。正、倒垂線測點位移變化均在合理范圍內(nèi)。2020年5月，升船機船廂室段垂線閘室中心線方向各測點最大累計位移為1.37mm，歷史最大位移為6.50mm;當前上下游方向各測點最大累計位移為-8.95mm，歷史最大位移為-10.64mm。船廂室段左側(cè)下游垂線測點位移過程線圖見圖2和圖3。

2.2 垂直位移

升船機垂直位移布設(shè)有雙金屬標測點及精密水準測點。從其歷史變化規(guī)律來看，與溫度變化呈一定的相關(guān)性，呈年周期性變化，溫度上升時抬升，溫度下降時下沉。

2020年5月對升船機雙金屬標及精密水準測點進行觀測，監(jiān)測成果顯示：當前升船機船廂室段右側(cè)雙金屬標各測點累計位移整體表現(xiàn)為抬升變形，測點高程越大、抬升位移越大，▽382.0m高程測點DS4-4G傳遞觀測與從壩頂聯(lián)測變化趨勢及量級一致。當前升船機雙金屬標累計位移最大為-5.02mm，歷史最大累計位移為-7.27mm。升船機雙金屬標測點位移過程線圖見圖4。

升船機船廂室段▽296.00高程共安裝10個精密水準點，當前測點累計最大位移為-2.75mm，均表現(xiàn)為抬升位移，歷史最大累計位移為-2.99mm。船廂室段▽382.0高程共安裝10個精密水準點，當前測點累計位移量最大為-8.07mm，均表現(xiàn)為抬升位移，歷史最大累計位移為-10.37mm。各測點未發(fā)生不均勻沉降或者趨勢性下沉。升船機382m高程水準測點位移過程線圖見圖5。

2.3? 滲透壓力

總體來看，升船機滲壓計儀器埋設(shè)初期基本無滲壓，自蓄水后滲壓水位開始上升，滲壓水位（除P1-1、P2-1和P2-2外）呈小幅周期性變化波動狀態(tài)，且與下游水位具有明顯相關(guān)性，測值穩(wěn)定。

2020年5月升船機部位滲透壓力在-245.37KPa～-14.28 KPa之間，折算水位當前測值在242.54m～263.04m之間，測值變化穩(wěn)定。其中，滲壓計P1-1、P2-1滲壓值較?。≒2-1無滲壓），位于兩個帷幕廊道之間，與下游水位無明顯相關(guān)性，表明帷幕灌漿效果良好。升船機壩基滲壓折算水位過程線圖見圖6。

2.4? 混凝土溫度

升船機溫度計埋設(shè)初期，混凝土水化熱影響溫度較高，隨后溫度降至正常狀態(tài)，逐漸趨于穩(wěn)定。運行期基巖溫度計一直較為平穩(wěn)，無較大幅度溫度變化。升船機墻體內(nèi)受氣溫影響，呈年周期性變化，變化幅度小于氣溫變化幅度。

2.5? 接縫開合度

升船機接縫開合度變化基本平穩(wěn)，月變幅及年變幅均較小，部分測點受溫度影響呈小幅周期性變化，溫度升高接縫閉合，溫度下降接縫張開。2020年5月，升船機測縫計測值在-2.33mm～1.76mm之間，接縫開合度較大儀器主要發(fā)生在儀器埋設(shè)初期和灌漿期間，接縫灌漿至今變化量均小于1mm。

2.6? 鋼筋應(yīng)力

2020年5月，升船機鋼筋計測值在-58.63MPa～82.69MPa之間，鋼筋應(yīng)力與溫度具有明顯負相關(guān)關(guān)系。其中，升船機渡槽段鋼筋計基本呈受拉狀態(tài)，渡槽底部受拉略大于側(cè)邊，最大受拉鋼筋計測值為28.34MPa;升船機筒體結(jié)構(gòu)多數(shù)鋼筋呈受拉狀態(tài)，且大多數(shù)鋼筋應(yīng)力小于50MPa，應(yīng)力呈小幅年周期性變化。總體來說，升船機鋼筋應(yīng)力測值較為穩(wěn)定，無較大變化或異常突變。升船機筒體結(jié)構(gòu)393m高程鋼筋應(yīng)力過程線圖見圖7。

3 結(jié)語

向家壩電站升船機安全監(jiān)測以保證工程安全運行，全面反映建筑物工作狀況為基本，在儀器設(shè)備布置時突出重點，兼顧全面，力求少而精。目前已取得的監(jiān)測資料連續(xù)性、完整性較好，監(jiān)測方法及資料可靠，可作為施工期及今后運行期的安全監(jiān)測依據(jù)。經(jīng)歷史監(jiān)測資料成果分析，升船機安裝、調(diào)試、運行過程中，各部位變形、滲流滲壓、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測成果無明顯異常，升船機安全監(jiān)測系統(tǒng)運行正常。