测斜仪在长河坝砾石土心墙堆石坝中的应用探讨

王颖，李菁，李大宏

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，成都，610072)

测斜仪在长河坝砾石土心墙堆石坝中的应用探讨

王颖，李菁，李大宏

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，成都，610072)

测斜仪在堆石坝水平位移监测中仍是最常用的手段之一，但施工期监测成果受到坝体沉降、测斜管安装精度、主体土建施工干扰、观测及成果计算方法等多方面因素的影响，造成监测成果分析困难，规律性很差，甚至是监测成果失真。本文结合长河坝心墙埋设的滑动测斜仪监测成果，对典型问题进行剖析，力图找到产生问题的根源，并尽可能地加以解决，为测斜仪在后续类似工程中的应用提供一点借鉴。

安全监测 活动式测斜仪 砾石心墙 伸缩节 成果分析

1 概述

长河坝水电站位于四川省康定县境内，系大渡河干流水电规划“三库22级”的第10级电站，上接猴子岩电站，下游为黄金坪电站。电站总装机容量2600MW，最大坝高240m。坝体分为土质防渗体、反滤层、过渡层及坝壳四大区。土质防渗体采用砾石土心墙，坝壳采用堆石填筑，心墙与上、下游坝壳堆石之间均设有反滤层、过渡层，下游堆石体与覆盖层坝基间设有水平反滤层。

土石坝的变形、沉降对评价大坝施工质量起着关键作用，为满足心墙区变形、沉降监测的需要，心墙区监测采用活动式测斜管进行，每根测斜管接头采用伸缩节连接。

为了解心墙水平变形，在长河坝水电站砾石土心墙区域内，布置了三套活动式测斜管，心墙中共布置了3条监测断面。测斜管采用预埋法，最深孔孔底高程1470m。单根测斜管长3m，主导槽垂直于坝轴线，管接头带有伸缩槽，对接时，上下管之间预留10cm～15cm伸缩量，随坝体填筑逐节预埋上升至坝顶。

施工期观测采用RST测斜仪，定义上下游方向为主导槽方向，自下而上，以孔口为基准，间距0.5m，逐点测读。成果采用逐点累计方式，生成孔深与位移成果图。

2 问题的提出

采用测斜仪监测土石坝心墙水平位移是最常用的手段。在坝体填筑期，对观测成果的分析给监测专业带来诸多困惑，表现为监测成果无规律，甚至失真。

图1 大坝心墙测斜管VE2孔深与位移过程线(高程1532m～1598m)

图1是3－3断面1532m～1598m高程测斜管(VE2)孔深与位移过程线，观测时间跨度5个多月，期间坝体填筑升高约20m。

过程线显示:(1)监测深度心墙呈扰动变形，最大值向上游变形约750mm、向下游近400mm；(2)位移无规律，间隔两次观测，同深度内变形相反。以孔口下31.5m测点为例，8月4日～8月22日，位移值从－198mm变为228mm，此测点的最大与最小值为－470mm～350mm。

经过对监测资料的反复查对，确认观测方法和资料计算都正确，那么问题就只能出在仪器量测及计算原理和心墙产生变形后测斜管对变形的反映形式上了。

2.1 仪器量测原理

测斜仪是量测物体内部各深度水平位移的高精度仪器，探头长度0.5m，量测时也是以0.5m为一个单位读取一组数据，成果计算是将每0.5m的水平位移值进行累加。常规是以管口作为基准，以保证每次观测时，探头导向轮落在测斜管的同一点上，然后将后续的观测值与初始值进行比较，得出被测体内部某一深度的水平位移值。

2.2 造成监测成果失真的原因讨论

仪器的测量原理告诉我们，每次观测探头下放时，导向轮必须落在测斜管内同一深度点上，但在心墙填筑期观测，此种要求基本无法实现。其原因有四点:

(1)测斜管随坝体升高在不断接长，理论上讲，每次接长管只要是0.5m的整数倍，即可保证探头下方在同一测点，但在接管时，伸缩接头的预留量不好控制；

(2)施工期测斜管安装受填筑干扰很大，管周边填土受力不均，造成测斜管的铅直度很难保证，安装完成的测斜管在心墙里呈弯曲或折曲状；

(3)心墙在砾石土填筑初期，随上覆荷载的不断增加，沉降变形较大。沉降监测成果显示，每10m层间压缩量为100mm～200mm，不能保证探头每次都放在同一测点上；

(4)成果计算是以0.5m累加，因测斜管弯曲，放大了累计位移误差。

3 解决思路初探

3.1 测斜管安装要点

测斜管接长时要尽可能地使管子铅直，管周边回填细料，先人工捣密实，再用小型震动碾均匀碾压，做好测斜管保护措施，防止大型碾压机接触到测斜管。

3.2 观测时间

3.2.1 理想的测斜管安装状态受外界条件限制很难达到，建议不进行施工期观测，对大坝心墙而言，施工期荷载单一，水平位移观测意义不大。心墙填筑完成大坝开始挡水后，为了解水平荷载对大坝受力的影响，心墙内部水平位移观测是非常必要的。

3.2.2 测斜仪灵敏度非常高，观测时要选择大型震动碾压机远离测斜管进行，震动会影响到探头读数的稳定性。

3.3 监测成果的处理方法

若施工期一定要进行观测，采用以下两点可消除部分误差。

3.3.1 初始值假设测斜管为铅直状态，初始值为零，其计算成果均为相对于垂直状态的变形；

3.3.2 测点间距取2m～5m，计算方法不变，可消除大部分累计误差。针对同一成果，测点间距取3m，计算方法不变，其成果过程线见图2、图3。

图2 大坝心墙测斜管VE2孔深与位移图(高程1532m～1598m)

TV641.41∶TU196.4

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2095－1809(2016)05－0057－03