沙河渡槽充水试验变形监测浅析

□郭志刚（黄河勘测规划设计有限公司）

1.概况

沙河渡槽工程位于河南平顶山市鲁山县境内，总干渠桩号SH（3）0+000～SH（3）11+938.1，全长 11.938km。起点位于河南省鲁山县薛寨村北，总干渠设计桩号为SH（3）0+000，大地坐标为：X=3728507.982,Y=496005.975，在娘娘庙与楼张之间跨越沙河，再以偏东北方向至终点鲁山坡流渡槽出口50m止。终点即鲁山北段设计单元的起点，设计桩号为SH(3)11+938.1,大地坐标为：X=3737155.512、Y=499303.474。沙河渡槽段渠段起点设计水位125.37m,与鲁山北段起点相接的终点设计水位123.489m，总水头差1.881m。沙河渡槽总干渠设计流量320m3/s，加大流量380m3/s。沙河渡槽段工程等级为一等，主要建筑物为1级。

充水试验槽为单跨U形槽身，槽身长30m，直径8m，净高7.4m，总高8.3m；槽身由4个独立支墩支承，支墩与槽身间设0.6m×0.6m橡胶板连接；试验槽两端设堵头挡水，堵头采用C30钢筋混凝土结构，单侧堵头长6.97m，高10.37m。

2.监测仪器的布置

沉降监测点的布置：在槽顶布置12个沉降标点，其中槽体10个，两端堵头各1个，共2个，布置见图1。基础沉降标点共4个，布置见图2。橡胶板压缩变形设4套监测仪器，布置见图3。在槽体跨中底部设1个百分表监测跨中挠度。

图1 槽顶沉降标点布置图

图2 基础沉降标点布置图

图3 橡胶板压缩变形监测仪器布置图

3.监测方法

沉降监测用拓普康DL-502电子水准仪，采用二等水准闭合路线测量，分槽顶沉降和支墩沉降两部分测量，距充水槽较远且稳定的已知点JCA作为工作基点；橡胶板压缩变形和挠度分别用裂缝计和百分表进行观测，经过二次计算得出观测值。

4.数据分析

4.1 变形监测数据分析

各工况水位下槽顶沉降量见表1，支墩沉降量见表2，橡胶板压缩变形量见表3，跨中挠度见表4。

表1 各工况水位下跨中槽顶沉降量

表2 各工况水位下支墩沉降量

表3 各工况水位下橡胶板压缩变形量

表4 各工况水位下跨中挠度

由表1～表4数据可知。

4.1.1 充水至特征水位3.7m时，槽顶左、右两侧的最大沉降量发生在跨中位置，D4、D10均为1.6mm，这与实际情况相符；槽基础沉降也是随上部荷载的增大在逐渐的增大，基础4个支墩均沉降在2mm以上；橡胶板的最大压缩量发生在K3位置，变形量为0.5mm。

4.1.2 充水至特征水位6.05m（正常水位）时，槽顶左、右两侧的最大沉降量发生在跨中位置，D4、D10累计沉降量分别为4.1mm、4.2mm，水位在逐渐增大，挠度也同时增大，这与实际情况相符；槽基础4个支墩累计沉降量平均2.8mm；橡胶板的最大压缩量发生在K3位置，变形量为0.9mm。

4.1.3 充水至特征水位6.797m（加大水位）时，槽顶左、右两侧的最大沉降量发生在跨中位置，D4、D10累计沉降量分别为5.3mm、5.6mm，水位在逐渐增大，挠度也同时增大，这与实际情况相符；槽基础沉降没有明显的变化，基础4个支墩累计沉降量平均2.9mm；橡胶板的最大压缩量发生在K3位置，变形量为1.0mm。

4.1.4 充水至特征水位7.4m（满槽水位）时，槽顶左、右两侧的最大沉降量发生在跨中位置，D4、D10累计沉降量分别为5.7mm、6.1mm，水位在逐渐增大，挠度也同时增大，这与实际情况相符；槽基础沉降略有变化，基础4个支墩累计沉降量平均3.2mm；橡胶板的最大压缩量发生在K3位置，变形量为1.0mm。

4.2 实测跨中挠度与结构计算数据对比分析

其实表中的数据不是槽体的实际挠度，应除去支墩的沉降量和橡胶板压缩变形量，才是真正的槽体跨中挠度。

在此取支墩的沉降量和橡胶板压缩变形量的平均值作为计算值，当7.4m满槽水位时，支墩的沉降量平均值为3.5mm，橡胶板压缩变形量平均值为0.9mm，跨中挠度为5.1mm。

实际跨中挠度y=5.1-3.5-0.9=0.7mm，结构计算数据7.4m满槽水位时挠度为1.9mm，试验测得的跨中挠度远小于理论计算值。

5.结语

一是通过原型充水试验说明工程槽结构是安全的，是满足设计要求和工程需要的；二是槽场存槽区的支墩也是满足设计要求的；三是监测数据能够真实反映充水试验槽的变形情况。