黃莊洼分洪閘除險(xiǎn)加固工程安全監(jiān)測(cè)

張鶴云，栗 萍

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津300250）

1 工程概況

黃莊洼分洪閘位于天津市寶坻區(qū)白毛莊村南潮白新河左堤，是潮白新河向黃莊洼蓄滯洪區(qū)分洪的控制工程。分洪閘建成于1972年，為設(shè)有胸墻的涵洞式水閘結(jié)構(gòu)，共13孔，單孔凈寬4.0m。分洪閘啟用標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇洪水，設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水。現(xiàn)狀分洪閘防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，建筑物存在安全隱患，不能滿足防洪要求，需要進(jìn)行除險(xiǎn)加固。

加固后的黃莊洼分洪閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提高至50年一遇洪水，設(shè)計(jì)分洪流量1360m3/s，設(shè)計(jì)分洪水位6.7m，閘前最大水頭7.3m。分洪閘為開(kāi)敞式水閘結(jié)構(gòu)，共7孔，單孔凈寬7.0m，主要由鋪蓋、閘室、消力池、海漫和防沖槽等組成。閘室采用邊聯(lián)兩孔一聯(lián)、中聯(lián)三孔一聯(lián)整體式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

2 安全監(jiān)測(cè)

2.1 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)原則為“突出重點(diǎn)、少而精”。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括：水位監(jiān)測(cè)、流量監(jiān)測(cè)、揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)、沉降和水平位移監(jiān)測(cè)。

2.2 監(jiān)測(cè)設(shè)施布置及監(jiān)測(cè)方法

2.2.1 水位及流量監(jiān)測(cè)

（1）水位監(jiān)測(cè)。在進(jìn)口設(shè)置1支超聲波水位計(jì)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)在圓弧翼墻上游河道水流平順、水面平穩(wěn)和受泄流影響較小處，同時(shí)在翼墻上、下游迎水面上各設(shè)置2副搪瓷水位標(biāo)尺。

（2）流量監(jiān)測(cè)。在進(jìn)口設(shè)置1個(gè)測(cè)流斷面，分洪流量采用超聲波水位計(jì)和流速儀施測(cè)，其斷面位置與進(jìn)口水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)相同。

2.2.2 揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)

揚(yáng)壓力采用測(cè)壓管和滲壓計(jì)聯(lián)合監(jiān)測(cè)。揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)布置3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，閘室每聯(lián)布置1個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中1個(gè)測(cè)點(diǎn)布置在上游鋪蓋下部，其余2個(gè)測(cè)點(diǎn)位于閘室底板的下部，共計(jì)9個(gè)測(cè)壓管、9個(gè)滲壓計(jì)。

2.2.3 沉降和水平位移監(jiān)測(cè)

（1）沉降監(jiān)測(cè)。沉降監(jiān)測(cè)布置3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)觀測(cè)斷面布置2個(gè)測(cè)點(diǎn)，在閘室中墩順?biāo)鞣较蛏?、下游各設(shè)1個(gè)沉陷測(cè)點(diǎn)。在進(jìn)、出口靠近閘室兩側(cè)翼墻上各設(shè)1個(gè)沉陷測(cè)點(diǎn)。在閘墩水平位移工作基點(diǎn)兩側(cè)各布置1個(gè)工作基點(diǎn)。沉陷測(cè)點(diǎn)共計(jì)12個(gè)。沉降采用水準(zhǔn)儀根據(jù)工作基點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。

（2）水平位移監(jiān)測(cè)。水平位移監(jiān)測(cè)布置3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面布置1個(gè)測(cè)點(diǎn)，在每聯(lián)中墩的下游布置1個(gè)水平位移觀測(cè)墩，共計(jì)3個(gè)。水平位移采用視準(zhǔn)線法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

在閘墩水平位移觀測(cè)墩延長(zhǎng)線的兩側(cè)各布置1個(gè)工作基點(diǎn)（含校核基點(diǎn)），共計(jì)2個(gè)。采用經(jīng)緯儀根據(jù)工作基點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。

2.2.4 安全監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備

安全監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備和設(shè)施見(jiàn)表1。

表1 安全監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備和設(shè)施

2.3 人工巡視檢查

人工巡視檢查是安全監(jiān)測(cè)的重要組成部分，主要是在工程運(yùn)行期進(jìn)行的一項(xiàng)安全監(jiān)測(cè)工作，要求做到定期、定員。管理人員要經(jīng)常進(jìn)行人工巡視檢查，并做好檢查記錄，以備存檔，如發(fā)現(xiàn)混凝土裂縫、河道防護(hù)破壞及滲流異常等問(wèn)題，要及時(shí)進(jìn)行處理；對(duì)重要問(wèn)題應(yīng)及時(shí)向上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)部門匯報(bào)，做到有問(wèn)題及時(shí)解決，保證工程運(yùn)行安全可靠。

2.4 觀測(cè)資料整理

觀測(cè)資料包括原始記錄表、計(jì)算表、檢查觀測(cè)記錄及平時(shí)分析成果，每次觀測(cè)后應(yīng)立即對(duì)原始數(shù)據(jù)加以檢查和整理，并及時(shí)作出初步分析。在進(jìn)行計(jì)算、校核、分析后，按年份進(jìn)行匯集、審核、整理、編排，資料集中化、系統(tǒng)化、規(guī)格化和圖表化，整編成冊(cè)。原始記錄必須在現(xiàn)場(chǎng)用簽字筆填寫清楚。如填寫有錯(cuò)誤，不得涂改，應(yīng)將錯(cuò)誤數(shù)字用斜線劃掉，然后在右上角填上正確數(shù)字。但尾數(shù)不準(zhǔn)劃改，如尾數(shù)寫錯(cuò)，應(yīng)重測(cè)重記，嚴(yán)禁憑記憶補(bǔ)記。對(duì)于有疑問(wèn)的數(shù)字，應(yīng)在左上角標(biāo)一個(gè)問(wèn)號(hào)，并在備注欄內(nèi)說(shuō)明原因。當(dāng)監(jiān)測(cè)資料中斷時(shí)，應(yīng)在相應(yīng)格內(nèi)填上缺測(cè)符號(hào)，并在備注欄內(nèi)說(shuō)明原因。

3 觀測(cè)設(shè)施埋設(shè)

3.1 滲壓計(jì)

3.1.1 電纜的規(guī)格和連接

觀測(cè)儀器的連接電纜應(yīng)與各類儀器配套，采用耐酸、耐堿、防水、質(zhì)地柔軟的專用水工電纜，其芯線應(yīng)為鍍錫銅絲，在100m內(nèi)無(wú)接頭。電纜工作溫度-25 ℃～60 ℃，承受水壓為1.0MPa時(shí)，絕緣電阻應(yīng)大于等于100MΩ/km。

電纜埋設(shè)前應(yīng)檢查其絕緣性能，低于200MΩ/km的不予使用。電纜芯線的連接應(yīng)按廠家產(chǎn)品說(shuō)明書的要求進(jìn)行，芯線接頭部位需外纏絕緣橡膠帶并進(jìn)行硫化，硫化完畢尚需檢查硫化部位絕緣性能，并滿足絕緣要求。

3.1.2 電纜的牽引和保護(hù)

（1）觀測(cè)儀器的電纜沿地面和建筑物底面牽引時(shí)，電纜外加鍍鋅鋼管保護(hù)，用來(lái)保護(hù)管的管徑：當(dāng)電纜數(shù)為1～5根時(shí)，保護(hù)管直徑為準(zhǔn)50mm；6～10根時(shí)，保護(hù)管直徑為準(zhǔn)75mm。

（2）穿保護(hù)管的電纜，在保護(hù)管出口處和入口處應(yīng)采用三通或彎頭相接，出入口處電纜應(yīng)用布條包扎，以防電纜受損。

（3）水平敷設(shè)的電纜應(yīng)呈“S”形，垂直上引的電纜要適當(dāng)放松，不要頻繁拉動(dòng)電纜，以防損壞。

（4）電纜牽引過(guò)程中應(yīng)將電纜理順，不得相互交繞。

（5）電纜跨縫時(shí)，應(yīng)有5～10cm的彎曲長(zhǎng)度，電纜在跨縫處，應(yīng)在電纜外包扎多層布條，包扎長(zhǎng)度為40cm。

（6）電纜牽引過(guò)程中，要保護(hù)好電纜頭和編號(hào)標(biāo)志，防止浸水和受潮，隨時(shí)檢測(cè)電纜和儀器的狀態(tài)及絕緣情況，并記錄和說(shuō)明。

（7）從觀測(cè)儀器引出的電纜不應(yīng)暴露在日光下或淹沒(méi)在水中，如不能及時(shí)引入觀測(cè)室，應(yīng)設(shè)置臨時(shí)保護(hù)措施，以防破壞和老化。

3.1.3 滲壓計(jì)埋設(shè)

埋設(shè)前，按廠家產(chǎn)品說(shuō)明書中的規(guī)定、工具、步驟及要求的項(xiàng)目進(jìn)行儀器的率定。滲壓計(jì)現(xiàn)場(chǎng)安裝前，其外殼及透水石須在清水中浸泡24h以上，使其充分飽和。

加工砂囊，用細(xì)鋼絲將砂囊固定在儀器及電纜上。將滲壓計(jì)從水中提出，慢慢放入孔內(nèi)，下放時(shí)儀器應(yīng)處于孔中心位置。儀器下放到設(shè)計(jì)高程時(shí)測(cè)讀儀器讀數(shù)，進(jìn)行復(fù)核計(jì)算，確定其是否正常。

3.2 測(cè)壓管

3.2.1 測(cè)壓管的安裝

測(cè)壓管采用準(zhǔn)75mm鍍鋅鋼管，其中透水段開(kāi)孔環(huán)向6個(gè)均勻分布，縱向間距2cm，孔徑8mm，管外包300g/m2無(wú)紡?fù)凉た椢?層，用12#鉛絲纏繞扎緊。測(cè)壓管采用預(yù)埋管方式。埋設(shè)水平管段時(shí)，應(yīng)略有傾斜，靠近進(jìn)水管端略低。

測(cè)壓管埋設(shè)安裝前應(yīng)進(jìn)行細(xì)致的檢查，并試安裝，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題進(jìn)行補(bǔ)正。各部件均應(yīng)加以編號(hào)，分別放置。

3.2.2 靈敏度檢驗(yàn)

測(cè)壓管安裝、封孔完畢后，進(jìn)行靈敏度試驗(yàn)。試驗(yàn)前，首先測(cè)定管中水位，然后向管中注入清水。注水量相當(dāng)于每米測(cè)壓管容積的3～5倍，注水水位在五晝夜內(nèi)降至原水位為合格。

在從安裝開(kāi)始至靈敏度檢驗(yàn)合格的全過(guò)程，隨時(shí)記錄和描述有關(guān)情況及數(shù)據(jù)，填寫測(cè)壓管考證表。測(cè)壓管靈敏度檢驗(yàn)合格者，盡快安設(shè)管口保護(hù)裝置，加蓋上鎖，并進(jìn)行編號(hào)。

3.3 位移觀測(cè)墩

測(cè)點(diǎn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采用混凝土墩。觀測(cè)墩埋設(shè)偏差不得超過(guò)±10mm，傾斜度不得大于4＇。強(qiáng)制對(duì)中底座安裝采用經(jīng)緯儀對(duì)線，水準(zhǔn)期整平。

工作基點(diǎn)布置在兩岸便于對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)的位置上，基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)采用預(yù)制混凝土管樁。

3.4 觀測(cè)周期

觀測(cè)期自觀測(cè)儀器安裝埋設(shè)以后至竣工驗(yàn)收，由施工單位進(jìn)行觀測(cè)，第1～3d，3次/日；第4～7d，2次/日；第8～15d，1次/日；第15～30d，2次/周，之后基底揚(yáng)壓力觀測(cè)2次/旬，沉降及水平位移觀測(cè)1次/旬。

工程管理單位進(jìn)行運(yùn)行期的觀測(cè)，觀測(cè)周期調(diào)整為水位觀測(cè)2次/周，基底揚(yáng)壓力觀測(cè)1次/旬，沉降及水平位移觀測(cè)1次/月，泄流時(shí)進(jìn)行流量觀測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)對(duì)分洪閘工程運(yùn)行安全很重要，通過(guò)對(duì)工程的檢查、觀測(cè)和觀測(cè)資料整理分析，掌握其狀態(tài)變化和工作情況。該工程觀測(cè)均為一般性觀測(cè)項(xiàng)目，閘底揚(yáng)壓力觀測(cè)通常采用測(cè)壓管進(jìn)行觀測(cè)，浸潤(rùn)線位置的升（降）不能及時(shí)地隨著閘前水位升（降），測(cè)壓管水位變化滯后于上下游水位的變化，當(dāng)?shù)鼗鶠橥杆孕〉恼承酝習(xí)r，對(duì)觀測(cè)值影響顯著。滲壓計(jì)由于水的腐蝕作用，容易失靈。本工程滲壓計(jì)與測(cè)壓管同時(shí)進(jìn)行揚(yáng)壓力觀測(cè)對(duì)比，觀測(cè)結(jié)果更為可靠。

［1］SL265—2001，水閘設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［2］DL/T 5178—2003，混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］SL170—96，水閘工程管理設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］DL/T5209—2005，混凝土大壩安全監(jiān)測(cè)資料整編規(guī)程［S］.

［5］華東水利學(xué)院.水工設(shè)計(jì)手冊(cè)（第6分冊(cè)）［K］.北京：水利電力出版社，1987.

［6］王德厚.水利水電工程安全監(jiān)測(cè)理論與實(shí)踐［M］.武漢：長(zhǎng)江出版社，2007.

［7］宗志堅(jiān).工程安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)［M］.鄭州：黃河水利出版社，2005.

［8］劉大義，胡建忠.工程安全監(jiān)測(cè)技術(shù)［M］.北京：水利水電出版社，2007.

［9］河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.天津市黃莊洼分洪閘除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.2011.