南水北調(diào)京石段供水工程安全監(jiān)測

左 麗 ，張 亭 ，王 英 ，王珍萍 ，劉天鵬

（1.南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局，北京100038；2.南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河北建管部，河北石家莊050035；3.中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司科學(xué)研究院，吉林長春130061）

南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程是南水北調(diào)中線一期工程的組成部分，線路總長度約307.422 km，擔(dān)負(fù)南水北調(diào)中線工程全線通水前，于2008年9月18日至2009年5月中下旬，自河北省崗南、黃壁莊、王快、西大洋4座水庫向北京應(yīng)急供水的任務(wù)。

1 監(jiān)測成果分析

1.1 控制工程

京石段工程沿線分布有檢修閘44座，節(jié)制閘15座和1座永定河控制閘，退水閘13座，分水口門20座。

控制工程運(yùn)行狀態(tài)良好，基本無異常情況。團(tuán)城湖節(jié)制閘通水初期閘基滲透壓力較大，最大值為22.79 kPa，通水期間滲透壓力不斷減小，目前仍有減小的趨勢。

磁河古道退水閘沉降變形較小，測值在-5.0～6.0 mm之間，各測點(diǎn)于2008年12月12日整體上抬，出水口左右邊墻上抬量較大，最大上抬量為6 mm，目前各測點(diǎn)沉降較為穩(wěn)定

1.2 渡槽工程

河北段布置有監(jiān)測儀器的渡槽漕河渡槽、放水河渡槽和水北溝渡槽。

渡槽工程通水至今運(yùn)行狀態(tài)基本良好?；炷翍?yīng)力、鋼筋應(yīng)力和承臺底部土壓力整體較小。漕河渡槽第4號主梁與第2號主梁水平層施工縫的滲透水壓力在通水后明顯增大，最大值達(dá)到26.73 kPa，漕河渡槽進(jìn)口段落地巨型槽段存在程度較輕的不均勻沉降，截止到2009年2月份，沉降相對較大的部位位于第50～60跨，沉降量約為6 mm左右。

1.3 河渠交叉建筑物

布置有安全監(jiān)測儀器的河渠交叉建筑物共有20座，通水期各建筑物運(yùn)行狀態(tài)基本良好。

各部位的土壓力整體較小，且與溫度呈正相關(guān)，土壓力分布規(guī)律為基底土壓力較大，側(cè)向土壓力與填土高度相協(xié)調(diào)，通水后，基底土壓力增大，其他部位土壓力變化不明顯。

各部位鋼筋應(yīng)力較小，且呈年周期性變化，并與溫度呈負(fù)相關(guān)。

結(jié)構(gòu)混凝土線膨脹系數(shù)平均值為8.02 με/℃左右，各部位混凝土應(yīng)力不大。結(jié)構(gòu)縫變形較小，呈年周期性變化，且與溫度呈負(fù)相關(guān)性。通水后測縫計(jì)測值變化不明顯。各部位沉降變形均勻，通水后沉降略有增大。

滲流監(jiān)測結(jié)果表明，北拒馬河暗渠退水閘閘前基礎(chǔ)1號測點(diǎn)測值較大，最大值為35.9 kPa，測值于2008年10月初基本趨于穩(wěn)定；墳莊河渠道倒虹吸201+965.0斷面滲壓計(jì)測值較大，最大測值達(dá)到59.86 kPa，目前測值減小并趨于穩(wěn)定。

1.4 暗涵工程

京石段工程中的暗涵，包括西四環(huán)暗涵和盧溝橋暗涵。暗涵主要結(jié)構(gòu)型式為由2孔分離φ4.0 m鋼筋混凝土圓涵組成的有壓輸水暗涵[3]。初期開挖支護(hù)采用淺埋暗挖法施工[4]。暗涵工程通水至今運(yùn)行基本良好。

西四環(huán)3標(biāo)4+493斷面接縫變形較大，最大值為26.32 mm；西四環(huán)2標(biāo)圍巖變形較大，最大值為13.26 mm，發(fā)生在左涵頂部右45°部位。

1.5 PCCP管道工程

PCCP管道工程是南水北調(diào)中線北京段總干渠線路最長的大型輸水工程，全長56.359 km，管道全部由雙排并行直徑4 m的預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）組成。

各部位土壓力測值隨著鎮(zhèn)墩混凝土的澆筑以及填土高度的增加而增大，達(dá)到設(shè)計(jì)回填高程后，土壓力測值基本穩(wěn)定。同一斷面內(nèi)，土壓力由大到小依次為管道底部、管道頂部、底部左右45°和頂部左右45°。通水后，頂部和底部大部分測點(diǎn)測值增大，頂部左右45°和底部左右45°部位減小。

各部位鋼筋應(yīng)力整體較小，管道周圍內(nèi)層鋼筋應(yīng)力與溫度呈負(fù)相關(guān)性，外層鋼筋應(yīng)力與溫度呈正相關(guān)性。

管道底部混凝土為先收縮后膨脹型，線膨脹系數(shù)為9.7 με/℃；頂部混凝土為膨脹型，線膨脹系數(shù)為9.54 με/℃。各部位混凝土應(yīng)力較小。

1.6 隧洞工程

沿線布置有安全監(jiān)測項(xiàng)目的隧洞包括釜山隧洞、霧山（一）和霧山（二）隧洞、吳莊隧洞、崗頭隧洞、西市隧洞、下車亭隧洞、西甘池隧洞和崇青隧洞。

各隧洞圍巖變形較小，最大值僅為1.82 mm。同一斷面圍巖變形大小分布依次為頂拱、左拱肩、右拱肩、右邊墻和左邊墻。頂拱6 m和其他部位10 m范圍內(nèi)圍巖受擾動，基本發(fā)生向洞內(nèi)的變形。通水后多點(diǎn)位移計(jì)測值變化不明顯，通水期間測值主要隨溫度的變化而變化。

圍巖應(yīng)力用錨桿應(yīng)力計(jì)監(jiān)測，其測值與洞室溫度呈負(fù)相關(guān)性。監(jiān)測結(jié)果顯示，圍巖錨桿應(yīng)力較小。

鋼筋應(yīng)力監(jiān)測結(jié)果顯示，襯砌混凝土鋼筋應(yīng)力測值較小，最大僅為39.23 MPa。鋼筋應(yīng)力與溫度呈負(fù)相關(guān)。

1.7 惠南莊泵站

惠南莊泵站工程位于北京市房山區(qū)大石窩鎮(zhèn)惠南莊村東，泵站各部位滲水壓力、基底反力、鋼筋應(yīng)力整體較小；泵站進(jìn)水池G2塊底板外層順?biāo)鞣较颉1塊頂板順?biāo)骱痛怪彼鞣较蚧炷翍?yīng)力較大，均超過混凝土的設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度。最大拉應(yīng)力為2MPa；各部位結(jié)構(gòu)接縫測值整體不大，最大值為9.61 mm。

1.8 渠道工程

中4標(biāo)渠道斷面滲壓計(jì)測值較大，最大測值為30.22 kPa。同一斷面滲壓計(jì)埋設(shè)高程越底，滲壓測值越大。

綜上所述：說明該渠道存在在滲漏以及冬季存在凍脹問題，與實(shí)際中渠道混凝土面板冬季出現(xiàn)許多裂縫的現(xiàn)象相符。

2 討論

1）從上述各類建筑物監(jiān)測結(jié)果可以看出，混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)力及鋼筋應(yīng)力整體較小，且主要受溫度影響，水荷載對其影響較小。建議類似工程設(shè)計(jì)中只在結(jié)構(gòu)最大受力部位布置該類儀器，以減小工程造價。

2）沿線建筑物布置的測縫計(jì)較少，結(jié)構(gòu)縫變形大小直接影響著結(jié)構(gòu)的滲漏，且能反映出結(jié)構(gòu)的不均勻沉降，故建議在結(jié)構(gòu)縫四周多布置測縫計(jì)和滲壓計(jì)，尤其河渠交叉工程和渡槽工程。

3）對于高填方渠道工程，如果渠道下方有排水涵洞等建筑物，應(yīng)沿排水涵洞左右邊墻附近埋設(shè)滲壓計(jì)和測壓管進(jìn)行渠道滲流監(jiān)測。

4）在安裝測縫計(jì)時，要掌握設(shè)計(jì)意圖，需要設(shè)計(jì)確定測縫計(jì)的調(diào)節(jié)量程范圍，不能盲目的隨意調(diào)節(jié)受拉受壓量程[5]。

5）測壓管封底時建議用透水性較好的材料進(jìn)行封底，如若采用鋼板焊接，應(yīng)進(jìn)行開孔處理。

6）進(jìn)行監(jiān)測資料統(tǒng)計(jì)模型分析時，應(yīng)結(jié)合結(jié)構(gòu)受力變形特點(diǎn)，確定新的影響因子和因子形式，從而才能得出合適的預(yù)測模型。

3 結(jié)語

南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程各建筑物通水期間運(yùn)行基本正常，各監(jiān)測項(xiàng)目變化規(guī)律基本正常。通水后混凝土應(yīng)力和鋼筋應(yīng)力變化不明顯，基底反力、結(jié)構(gòu)縫變形和沉降變形變化不大，滲水壓力變化較大。渠道和渡槽存在滲漏現(xiàn)象，建議通水結(jié)束后對其進(jìn)行灌漿處理。

［1］付冰清，王剛.南水北調(diào)工程安全監(jiān)測系統(tǒng)概況［J］.大壩觀測與土工測試,1997,21(2):22～24.

［2］SL169-96土石壩安全監(jiān)測資料整編規(guī)程［S］.中華人民共和國水力部發(fā)布.

［3］付云升.南水北調(diào)中線西四環(huán)暗涵工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)剖析.北京水務(wù)，2006（2）：34～37.

［4］張建強(qiáng)，劉其森.南水北調(diào)北京西四環(huán)暗涵工程施工期監(jiān)測［J］.水利水電技術(shù)，2007（7）：32～33.

［5］赤仔坤，高海成.南水北調(diào)滹沱河倒虹吸工程安全監(jiān)測成果分析［J］.南水北調(diào)與水利科技，2007（10）：160-163.

［6］DL/T5178-2003混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范［S］.國家發(fā)改委發(fā)布.

［7］DL/T5209-2005混凝土壩監(jiān)測資料整編規(guī)范［S］.國家發(fā)改委發(fā)布.