寨子河堆石坝心墙原型观测仪器埋设施工

张 瑜

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

寨子河堆石坝心墙原型观测仪器埋设施工

张 瑜

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

寨子河沥青混凝土心墙堆石坝中，为了对沥青心墙的变形情况进行观测分析，布置了温度计、测斜兼沉降管、位错计及二向应变计等仪器。本文介绍了上述仪器的埋设施工方法，可供类似工程参考。

堆石坝心墙 原型观测 仪器埋设 施工方法 寨子河工程

寨子河工程沥青心墙周边设计布置了心墙温度计、心墙内布置了测斜兼沉降管，心墙与过度层之间布置了位错计，以及在心墙周边布置了二向应变计等设备。仪器埋设在多种介质之间，不同温度之间，埋设难度大，成活率要求高，工程施工方经过充分考虑、详细策划、精心施工，实现了沥青心墙仪器埋设成活率100%。本文主要介绍该沥青心墙观测仪器埋设的施工方法。

1 沥青心墙温度计的安装埋设

沥青混凝土混合料出机口温度一般为150℃～170℃，铺注密实后的温度一般在120℃～140℃，监测仪器选择必须考虑耐高温的要求，同时必须考虑长期运行后沥青混凝土的稳定温度，以获得持续、稳定的监测数据。目前国内尚没有专用的、能很好地适应沥青混凝土高温状态和弹性模量的监测仪器和电缆。沥青混凝土都是高温施工，为防止监测仪器因高温而损坏或失灵，必须采取防护设施。

温度计埋设时，在沥青混凝土冷却到一定温度后，用电钻造孔，待温度降至70℃以下再放入温度计。沥青混凝土内部电缆成束后用玻璃丝布、无纺布等保温隔热材料包裹，水平向人工挖槽铺设，为深7cm，宽10cm～15cm的条槽，布入电缆后用不高于70℃的碾压料回填。开槽后混凝土表面按边角处和接缝混凝土处理方式进行处理，也可挖开沥青混凝土，埋入温度计铺平。

2 测斜兼沉降管埋设

目前工程上深埋测斜管常用的安装方法有钻孔埋设法、挖坑接管法和坝面接管法。本项目测斜管位于心墙中线上，采用钻孔埋设安装法。即采用φ108mm钻头钻孔，有效孔径不小于95mm，孔壁平整光滑。为使管子顺利到底，一般比安装深度深些，原则上每10m增加0.5m，或根据设计要求确定。

首先将钻头钻到预定位置后，不立即提钻，需把泵接上清水向下注水，直至泥浆水变成清水为止，再提钻后安装。全面清孔，除净孔内残留岩粉、杂物后，测定钻孔偏斜度。

在测斜仪的测量系统中，测斜管的安装是关键环节。在完成钻孔、取样、清孔后，先将测斜管装上底盖，用螺钉或铆钉固定并密封。各段测斜管由专用接头连接，接头处必须密封处理，防止浆液和填料进入。

安装管子的联接采用外接头，一边下管子一边向管内注入清水，用以增加测斜管重力来克服浮力，并可防止泥浆进入。安装接头时将测斜管与接管的滑槽对齐，推紧接头后用自攻螺钉(PVC管)拧紧，接头固定好后应在接缝处涂PVC胶或玻璃胶，再用胶带缠绕密封，防止泥浆进入。

磁环安装时，按设计要求在每节管子上套上磁环和定位环，并用自攻螺丝固定定位环，然后再把管子插入外接头内，拧紧螺钉，这样边接边向下放到设计深度为止。

钻孔埋设测斜管时，在分段下放测斜管中，必须在孔顶用夹具夹住测斜管，以防测斜管掉入孔中。深层安装时，在测斜管底部系上缆索，安装时收紧缆索以防测斜管接头受力剪断。

在沉放测斜管的过程中，应尽量减少测斜管的安装间隙，使测斜管导槽产生螺旋。让导槽上下保持准直，孔口对准观测方向(导槽方向应与设计的测量方向一致)。安装埋设时，可在每段测斜管上安装专用对准装置，或安装时用光学仪器校准。在安装过程中，既要注意防止测斜管扭转角度过大，影响测量方向，同时也要防止测斜管的弯曲角度过大，超出测斜仪的测量范围。

若磁环的间隔距离不是2m的整倍数时，采取调节管子长短实现，也可采用管子上套定位环的办法来解决。但原则上，磁环向下要有足够的沉降或隆起距离，必须满足其设计要求。

在安装和灌浆过程中，测斜管导槽可能会与原方向扭转。如果发生这种情况，且测斜管还可自由转动时，就应对测斜管进行方位调整。方法是轻轻拉起测斜管，缓缓转动，然后放下。

沉降管放到设计要求位置后，盖上盖子就可以进行回填，回填原料为现场干细土、膨润土泥球、砂土、原位料等。回填速度不能过快，以免管子堵塞后回填料下不去而形成空隙，时隔1d～2d后检查，回填料下沉后再填满，管子周围加上保护措施，方可放心待后测量。为防止杂物进入，测斜管管口设置保护盖。露在地表上的测斜管管口，可安装带盖的钢管保护装置，以防人为损坏。

测斜管安装完成后，应先用测斜仪模拟器试放，试放时测斜管的两对互成90°的导向槽都应放倒。试放要求测斜仪模拟器能平稳、顺畅地从上到下和从下到上沿着测斜管导槽平稳通过，并以此作为检验测斜管安装完好的标准。

为加强管口的稳定性，钢管保护装置外围地面可做成混凝土墩台，测斜管保护墩台应伸入地下0.5m以下，墩台上可设置位移和沉降观测标点。

将测斜仪放入测斜管内，并使导向轮完全进入导向槽内，方向应为导向轮的正向与被测位移座标(+X)一致时测值为正，相反为负。之后根据电缆上标明的记号，每基长(导轮间距)单位长度测读一次测斜管轴线相对铅垂线的倾角。

电磁沉降仪测量时，由导管底部自下而上提拉，逐点测量，直至导管顶端。此时由于测头自重的作用，钢卷尺将被拉成铅直。当测头接近磁环刚发出响声的一瞬间，立即确定磁环的位置，在钢卷尺上读出磁环所在的深度。在同一测点将测头略放下一些，反复测2～3次，取平行差≤1mm，确定磁环的位置，选取最佳读数。

3 心墙与过渡层间位错计埋设

位错计施工埋设时，一端锚固在过渡料中，一端锚固在心墙里，用于观测心墙与过渡层间接合面的剪切位移。位错计采用表面埋设方法(见图1)埋设，并应尽量预埋，以免影响沥青混凝土施工。位错计埋设时，由于仪器与套筒之间连接困难，宜一次整体预埋，并将锚固在沥青混凝土中一端朝向下游，仪器活动部位用耐高温隔热织布包裹。

图1 位错计的表面埋设方法示意

在坝体填筑面达到测点高程时，在岸坡和坝体填筑面上进行测点放样。在岸坡的基岩或混凝土垫层上，根据现场需要，开挖或预留深200mm、宽250mm、长1300mm的沟槽，其中回填砂浆厚50mm。在岸坡上钻孔，孔中用砂浆埋入锚固杆，顺岸坡按设计方向安装位移计。安装位置用水泥砂浆铸成一稍大于位移计的半圆模，水泥砂浆凝固后将位移计安放在半圆模中，一端与钻孔中锚固杆联接，另一端与下部埋于心墙中的锚固板连接。安装完成后，位移计用圆弧形保护罩盖住，加以保护，或者位移计全部用保护管套住，然后放在砂浆垫层上。

安装时，将位移计安装上连接杆，套上塑料尘封、密封圈和护套，在铰上涂黄油并用带黄油的棉纱包裹；另一端和连接杆、接长杆连接，并和锚固板焊接。所有外露的连接杆、接长杆，在连接前均应涂上黄油并套上塑料套管，以防止埋设后为土料约束，妨碍变形传递。

将位移计调整至满量程，将电缆从边坡引出，过岸坡和坝交接面时要松弛成U形，以防土体沉降，拉断电缆。对成套仪器进行检测，确认仪器正常后，人工回填压实至1.5m以上后恢复正常施工。

4 二向应变计组埋设

事先按设计高程预埋二向应变计支座。在碾压沥青混凝土仪器布点高程沥青混凝土碾压合格后，在设计位置挖坑埋设仪器。仪器坑的尺寸在满足施工安装的前提下愈小愈好，以减少碾压合格混凝土层的扰动和回填工作量；仪器顶端距碾压原面距离宜大于或等于20cm，底端距坑底宜大于或等于10cm。坑内人工分层回填沥青混凝土时，小型机械逐层按梅花形排列夯实，夯头须平整，夯重1kg～2kg。回填混凝土面应高出碾压层面5cm，用小型振动碾无振碾压两遍，有振碾压8～10遍，再无振碾压两遍。

二向应变计体积较大，采用挖坑埋设法对心墙防渗体损伤较大，故可采用钎插成孔法。仪器布点高程碾压层混凝土碾压合格后，在布点位置用辅助支架定位，按需要钎插垂直孔，孔内安放好垂直向应变计后，在孔内用不高于70℃的热沥青回填。水平向应变计用压模成槽或人工开挖成槽后安装。应变计组电缆合并后，水平开槽引出沥青混凝土心墙。电缆成束后用玻璃丝布等保温隔热材料包裹，水平向人工挖槽铺设，为深7cm宽10cm～15cm的条槽，布入电缆后用不高于70℃碾压料回填。开槽后混凝土表面按边角处和接缝混凝土处理方式进行处理。

5 结语

通过采用上述施工方法，寨子河工程沥青心墙原型观测仪器实现了100%的埋设成功率和成活率。通过后期观测，沥青心墙变形在允许范围内，采用上述施工方法埋设的仪器获得了成功。本文所述的施工方法可供类似工程参考选用。

TV641.41∶TV

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2095-1809(2016)06-0035-03

张瑜(1976.9-)，男，湖北汉川人，工程师，项目部总工，主要从事技术施工管理工作。

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