□崔鐵軍

（南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河北分局）

1 工程概況

滹沱河倒虹吸位于河北省正定縣西柏棠鄉(xiāng)新村村北，倒虹吸長2 225 m，與滹沱河河道基本垂直，由進(jìn)口漸變段、進(jìn)口閘室段、管身段、出口閘室段、出口漸變段五部分組成。工程建筑物級別為1 級，設(shè)計(jì)流量170 m3/s，加大流量200 m3/s。工程主要承擔(dān)南水北調(diào)中線全線貫通后的輸水任務(wù)，退水閘主要承擔(dān)總干渠退水任務(wù)。

滹沱河倒虹吸管身為鋼筋混凝土箱涵斷面，過水?dāng)嗝?（孔）×6.00 m（寬）×6.20 m（高），進(jìn)口斜坡段長48 m，管身水平段長1 935 m，出口斜坡段長60 m，頂板、底板、側(cè)墻厚度1.30 m，中墻厚度1.20 m。

2 監(jiān)測設(shè)施布置及埋設(shè)

2.1 監(jiān)測項(xiàng)目

為監(jiān)測本工程在施工期和運(yùn)行期的安全狀況，設(shè)計(jì)布置了用于觀測結(jié)構(gòu)沉降變形、混凝土應(yīng)力應(yīng)變、鋼筋應(yīng)力、土壓力、接縫開合度、基礎(chǔ)滲流和巡視檢查等項(xiàng)目。

2.2 監(jiān)測布置

進(jìn)出口漸變段各布置1個監(jiān)測斷面，每個斷面布置3支土壓力計(jì)，監(jiān)測擋土墻的墻后土壓力；在每個斷面左右擋土墻頂部各布設(shè)1 個沉降標(biāo)點(diǎn)，監(jiān)測擋土墻的垂直位移，同時(shí)在左右兩側(cè)各設(shè)1根測壓管，監(jiān)測基礎(chǔ)滲流。

進(jìn)口檢修閘、出口節(jié)制閘主要布置基礎(chǔ)反力監(jiān)測、滲流監(jiān)測和表面變形監(jiān)測，共布置土壓力計(jì)4支、滲壓計(jì)11支、沉降標(biāo)點(diǎn)6個。

退水閘主要布置基礎(chǔ)滲流監(jiān)測和表面變形監(jiān)測項(xiàng)目，共布置滲壓計(jì)10支、沉降標(biāo)點(diǎn)2個。

管身段共布置4 個典型監(jiān)測斷面，進(jìn)、出口斜坡段和水平管段各布置1 個斷面。其中，斜管段每個斷面布置應(yīng)變計(jì)10支，無應(yīng)力計(jì)2支，鋼筋計(jì)12支，監(jiān)測混凝土的應(yīng)力應(yīng)變和鋼筋應(yīng)力；滲壓計(jì)4支，監(jiān)測基礎(chǔ)的滲流壓力；土壓力計(jì)3支，監(jiān)測管身基礎(chǔ)反力。水平管段每個斷面布置應(yīng)變計(jì)13支，無應(yīng)力計(jì)3支，鋼筋計(jì)18支，監(jiān)測混凝土的應(yīng)力應(yīng)變和鋼筋應(yīng)力；滲壓計(jì)4支，監(jiān)測基礎(chǔ)的滲流壓力；土壓力計(jì)5 支，監(jiān)測管身基礎(chǔ)反力。典型監(jiān)測斷面見圖1。

同時(shí)，為監(jiān)測結(jié)構(gòu)的接縫變形和結(jié)構(gòu)的沉降，在進(jìn)出口閘室與管身及管身與管身接縫處共布設(shè)測縫計(jì)14 支；在管身底板布設(shè)29個沉降標(biāo)點(diǎn)。

滹沱河倒虹吸共計(jì)布置各類儀器238支（個），用于結(jié)構(gòu)內(nèi)部觀測儀器均為振弦式，截止目前，監(jiān)測儀器失效22 支，儀器完好率為90.76%。

3 安全監(jiān)測成果分析

3.1 滲流監(jiān)測

當(dāng)前，進(jìn)、出口段及管身段等各部位滲壓計(jì)測值較小，一般在5 kPa以內(nèi)，滲壓力主要隨著季節(jié)呈周期性變化，表明建筑物結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)內(nèi)水外滲現(xiàn)象，滲壓力變化過程線見圖2。

3.2 土壓力監(jiān)測

當(dāng)前側(cè)向土壓力未見異常變化，進(jìn)口漸變段土壓力測值為76.90 kPa；進(jìn)口閘土壓力測值為24.60 kPa；進(jìn)口管身段土壓力在9.80 ～113.90 kPa；出口漸變段土壓力計(jì)測值在0～17.90 kPa；出口閘土壓力計(jì)測值在-24.20～-9.60 kPa；出口管身段土壓力計(jì)測值在0～63.10 kPa；當(dāng)前土壓力測值與往年數(shù)據(jù)相比，變化規(guī)律和趨勢具有一致性和合理性，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

當(dāng)前土壓力測值受溫度影響較大，由于基礎(chǔ)橋接作用影響，部分測值為負(fù)值，不能反映真實(shí)的基底應(yīng)力和側(cè)向土壓力，結(jié)合其它監(jiān)測儀器設(shè)施綜合分析判斷結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)正常。

圖1 滹沱河渠道倒虹吸2#觀測斷面圖

圖2 滹沱河倒虹吸進(jìn)口段及進(jìn)口管身基礎(chǔ)滲流壓力變化過程線圖

3.2.1 鋼筋應(yīng)力監(jiān)測

斜管段246+254和248+240斷面各布置12支鋼筋計(jì)，直管段246+315和248+185斷面各布置18支鋼筋計(jì)，用以監(jiān)測箱涵結(jié)構(gòu)內(nèi)部鋼筋應(yīng)力。

從鋼筋計(jì)測值過程線看：①鋼筋應(yīng)力與溫度呈負(fù)相關(guān)。②箱涵頂板和底板內(nèi)層橫向鋼筋基本處于受拉應(yīng)力狀態(tài)，且頂板內(nèi)層鋼筋應(yīng)力比底板內(nèi)層鋼筋應(yīng)力大；③外層橫向鋼筋基本處于受壓的應(yīng)力狀態(tài)，且頂板外層鋼筋應(yīng)力比底板外層鋼筋應(yīng)力大，對于同一高程的外層鋼筋，離邊墻越遠(yuǎn)，鋼筋應(yīng)力越大；④邊墻和中墻豎向外層鋼筋基本處于受拉應(yīng)力狀態(tài)，內(nèi)層鋼筋基本處于受壓狀態(tài)。⑤邊墻和中墻豎向鋼筋應(yīng)力最大，底板橫向鋼筋應(yīng)力次之，頂板橫向鋼筋應(yīng)力最小。

當(dāng)前進(jìn)口段、出口段及管身箱涵內(nèi)部鋼筋應(yīng)力均在合理范圍內(nèi)。其中進(jìn)口段鋼筋應(yīng)力為-33.70～23.70 MPa，出口段鋼筋應(yīng)力在-21.60～44.30 MPa，月變幅較小，與往年數(shù)據(jù)相比較，變化規(guī)律和趨勢具有一致性和合理性，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象，鋼筋應(yīng)力測值過程線見圖3。

圖3 滹沱河倒虹吸出口段（4#斷面）鋼筋應(yīng)力測值過程線圖

3.2.2 混凝土應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測

斜管段246+254和248+240斷面各布置2支無應(yīng)力計(jì)和10支應(yīng)變計(jì)，直管段246+315 和248+185 斷面各布置3 支無應(yīng)力計(jì)和13支應(yīng)變計(jì)。

倒虹吸管身箱涵內(nèi)部混凝土實(shí)測總應(yīng)變與溫度相關(guān)性良好，混凝土澆筑后初期出現(xiàn)較大拉應(yīng)變，后期基本為壓應(yīng)變。截止到2018 年12 月，進(jìn)口段測值-444.50～-158.70με ，出口段測值為-309.50～-58.70με ；與往年數(shù)據(jù)相比較，變化規(guī)律和趨勢具有一致性和合理性，未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象。

3.3 結(jié)構(gòu)縫變形監(jiān)測

滹沱河倒虹吸進(jìn)、出口閘與相鄰的斜管段箱涵之間底板接縫處均布置了1 支測縫計(jì)，進(jìn)、出口斜管段各箱涵之間以及斜管段與平管段接縫處均布置了2支測縫計(jì)，共計(jì)14支。

接縫開合度與溫度相關(guān)性良好，溫升趨于閉合，溫降趨于張開，呈年周期性變化。當(dāng)前，進(jìn)口段歷史最大開度測值為3.20 mm，當(dāng)前測值在0～1.90 mm；出口段歷史最大開度測值為3.70 mm，當(dāng)前測值在0.10～2.40 mm。各部位月變幅較小，在0.50 mm以內(nèi)。進(jìn)、出口段同類部位接縫的變形量接近，量值在正常值范圍內(nèi)。

3.4 表面垂直位移監(jiān)測

當(dāng)前，進(jìn)、出口段沉降不明顯，累計(jì)沉降量最大值在-5.00～5.00 mm 范圍內(nèi)，累計(jì)沉降量及相鄰結(jié)構(gòu)之間的沉降差均在正常范圍內(nèi)，當(dāng)前累計(jì)沉降量主要隨溫度呈小幅波動變化，變形基本穩(wěn)定，沉降監(jiān)測過程線見圖4。

圖4 滹沱河渠道倒虹出口沉降監(jiān)測過程線圖

4 主要結(jié)論與建議

①滹沱河倒虹吸設(shè)計(jì)單元工程監(jiān)測儀器完好率為90.76%，總體上滿足規(guī)范要求和工程安全監(jiān)測需要。

②本工程滲流、應(yīng)力應(yīng)變和變形監(jiān)測值的大小與變化情況符合一般規(guī)律，歷年來具有一致性和合理性，未發(fā)現(xiàn)影響工程安全運(yùn)行的異常問題。