黄庄洼分洪闸除险加固工程安全监测

张鹤云，栗 萍

（河北省水利水电勘测设计研究院，天津300250）

1 工程概况

黄庄洼分洪闸位于天津市宝坻区白毛庄村南潮白新河左堤，是潮白新河向黄庄洼蓄滞洪区分洪的控制工程。分洪闸建成于1972年，为设有胸墙的涵洞式水闸结构，共13孔，单孔净宽4.0m。分洪闸启用标准为5年一遇洪水，设计防洪标准为20年一遇洪水。现状分洪闸防洪标准偏低，建筑物存在安全隐患，不能满足防洪要求，需要进行除险加固。

加固后的黄庄洼分洪闸设计标准提高至50年一遇洪水，设计分洪流量1360m3/s，设计分洪水位6.7m，闸前最大水头7.3m。分洪闸为开敞式水闸结构，共7孔，单孔净宽7.0m，主要由铺盖、闸室、消力池、海漫和防冲槽等组成。闸室采用边联两孔一联、中联三孔一联整体式钢筋混凝土结构。

2 安全监测

2.1 监测项目

安全监测设计原则为“突出重点、少而精”。监测项目包括：水位监测、流量监测、扬压力监测、沉降和水平位移监测。

2.2 监测设施布置及监测方法

2.2.1 水位及流量监测

（1）水位监测。在进口设置1支超声波水位计，监测点设在圆弧翼墙上游河道水流平顺、水面平稳和受泄流影响较小处，同时在翼墙上、下游迎水面上各设置2副搪瓷水位标尺。

（2）流量监测。在进口设置1个测流断面，分洪流量采用超声波水位计和流速仪施测，其断面位置与进口水位监测点相同。

2.2.2 扬压力监测

扬压力采用测压管和渗压计联合监测。扬压力监测布置3个监测断面，闸室每联布置1个监测断面，每个监测断面布置3个测点，其中1个测点布置在上游铺盖下部，其余2个测点位于闸室底板的下部，共计9个测压管、9个渗压计。

2.2.3 沉降和水平位移监测

（1）沉降监测。沉降监测布置3个监测断面，每个观测断面布置2个测点，在闸室中墩顺水流方向上、下游各设1个沉陷测点。在进、出口靠近闸室两侧翼墙上各设1个沉陷测点。在闸墩水平位移工作基点两侧各布置1个工作基点。沉陷测点共计12个。沉降采用水准仪根据工作基点进行观测。

（2）水平位移监测。水平位移监测布置3个监测断面，每个监测断面布置1个测点，在每联中墩的下游布置1个水平位移观测墩，共计3个。水平位移采用视准线法进行监测。

在闸墩水平位移观测墩延长线的两侧各布置1个工作基点（含校核基点），共计2个。采用经纬仪根据工作基点进行观测。

2.2.4 安全监测仪器设备

安全监测仪器设备和设施见表1。

表1 安全监测仪器设备和设施

2.3 人工巡视检查

人工巡视检查是安全监测的重要组成部分，主要是在工程运行期进行的一项安全监测工作，要求做到定期、定员。管理人员要经常进行人工巡视检查，并做好检查记录，以备存档，如发现混凝土裂缝、河道防护破坏及渗流异常等问题，要及时进行处理；对重要问题应及时向上级领导部门汇报，做到有问题及时解决，保证工程运行安全可靠。

2.4 观测资料整理

观测资料包括原始记录表、计算表、检查观测记录及平时分析成果，每次观测后应立即对原始数据加以检查和整理，并及时作出初步分析。在进行计算、校核、分析后，按年份进行汇集、审核、整理、编排，资料集中化、系统化、规格化和图表化，整编成册。原始记录必须在现场用签字笔填写清楚。如填写有错误，不得涂改，应将错误数字用斜线划掉，然后在右上角填上正确数字。但尾数不准划改，如尾数写错，应重测重记，严禁凭记忆补记。对于有疑问的数字，应在左上角标一个问号，并在备注栏内说明原因。当监测资料中断时，应在相应格内填上缺测符号，并在备注栏内说明原因。

3 观测设施埋设

3.1 渗压计

3.1.1 电缆的规格和连接

观测仪器的连接电缆应与各类仪器配套，采用耐酸、耐碱、防水、质地柔软的专用水工电缆，其芯线应为镀锡铜丝，在100m内无接头。电缆工作温度-25 ℃～60 ℃，承受水压为1.0MPa时，绝缘电阻应大于等于100MΩ/km。

电缆埋设前应检查其绝缘性能，低于200MΩ/km的不予使用。电缆芯线的连接应按厂家产品说明书的要求进行，芯线接头部位需外缠绝缘橡胶带并进行硫化，硫化完毕尚需检查硫化部位绝缘性能，并满足绝缘要求。

3.1.2 电缆的牵引和保护

（1）观测仪器的电缆沿地面和建筑物底面牵引时，电缆外加镀锌钢管保护，用来保护管的管径：当电缆数为1～5根时，保护管直径为准50mm；6～10根时，保护管直径为准75mm。

（2）穿保护管的电缆，在保护管出口处和入口处应采用三通或弯头相接，出入口处电缆应用布条包扎，以防电缆受损。

（3）水平敷设的电缆应呈“S”形，垂直上引的电缆要适当放松，不要频繁拉动电缆，以防损坏。

（4）电缆牵引过程中应将电缆理顺，不得相互交绕。

（5）电缆跨缝时，应有5～10cm的弯曲长度，电缆在跨缝处，应在电缆外包扎多层布条，包扎长度为40cm。

（6）电缆牵引过程中，要保护好电缆头和编号标志，防止浸水和受潮，随时检测电缆和仪器的状态及绝缘情况，并记录和说明。

（7）从观测仪器引出的电缆不应暴露在日光下或淹没在水中，如不能及时引入观测室，应设置临时保护措施，以防破坏和老化。

3.1.3 渗压计埋设

埋设前，按厂家产品说明书中的规定、工具、步骤及要求的项目进行仪器的率定。渗压计现场安装前，其外壳及透水石须在清水中浸泡24h以上，使其充分饱和。

加工砂囊，用细钢丝将砂囊固定在仪器及电缆上。将渗压计从水中提出，慢慢放入孔内，下放时仪器应处于孔中心位置。仪器下放到设计高程时测读仪器读数，进行复核计算，确定其是否正常。

3.2 测压管

3.2.1 测压管的安装

测压管采用准75mm镀锌钢管，其中透水段开孔环向6个均匀分布，纵向间距2cm，孔径8mm，管外包300g/m2无纺土工织物2层，用12#铅丝缠绕扎紧。测压管采用预埋管方式。埋设水平管段时，应略有倾斜，靠近进水管端略低。

测压管埋设安装前应进行细致的检查，并试安装，以便及时发现问题进行补正。各部件均应加以编号，分别放置。

3.2.2 灵敏度检验

测压管安装、封孔完毕后，进行灵敏度试验。试验前，首先测定管中水位，然后向管中注入清水。注水量相当于每米测压管容积的3～5倍，注水水位在五昼夜内降至原水位为合格。

在从安装开始至灵敏度检验合格的全过程，随时记录和描述有关情况及数据，填写测压管考证表。测压管灵敏度检验合格者，尽快安设管口保护装置，加盖上锁，并进行编号。

3.3 位移观测墩

测点的基础结构采用混凝土墩。观测墩埋设偏差不得超过±10mm，倾斜度不得大于4＇。强制对中底座安装采用经纬仪对线，水准期整平。

工作基点布置在两岸便于对测点进行观测的位置上，基础结构采用预制混凝土管桩。

3.4 观测周期

观测期自观测仪器安装埋设以后至竣工验收，由施工单位进行观测，第1～3d，3次/日；第4～7d，2次/日；第8～15d，1次/日；第15～30d，2次/周，之后基底扬压力观测2次/旬，沉降及水平位移观测1次/旬。

工程管理单位进行运行期的观测，观测周期调整为水位观测2次/周，基底扬压力观测1次/旬，沉降及水平位移观测1次/月，泄流时进行流量观测。

4 结语

安全监测设计对分洪闸工程运行安全很重要，通过对工程的检查、观测和观测资料整理分析，掌握其状态变化和工作情况。该工程观测均为一般性观测项目，闸底扬压力观测通常采用测压管进行观测，浸润线位置的升（降）不能及时地随着闸前水位升（降），测压管水位变化滞后于上下游水位的变化，当地基为透水性小的粘性土时，对观测值影响显著。渗压计由于水的腐蚀作用，容易失灵。本工程渗压计与测压管同时进行扬压力观测对比，观测结果更为可靠。

［1］SL265—2001，水闸设计规范［S］.

［2］DL/T 5178—2003，混凝土坝安全监测技术规范［S］.

［3］SL170—96，水闸工程管理设计规范［S］.

［4］DL/T5209—2005，混凝土大坝安全监测资料整编规程［S］.

［5］华东水利学院.水工设计手册（第6分册）［K］.北京：水利电力出版社，1987.

［6］王德厚.水利水电工程安全监测理论与实践［M］.武汉：长江出版社，2007.

［7］宗志坚.工程安全监测设计［M］.郑州：黄河水利出版社，2005.

［8］刘大义，胡建忠.工程安全监测技术［M］.北京：水利水电出版社，2007.

［9］河北省水利水电勘测设计研究院.天津市黄庄洼分洪闸除险加固工程初步设计报告［R］.2011.