水牛家水电站施工期原型观测施工方法

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摘要：在水电建设中，由于施工期原型观测是水电站建设安全保障的关键措施之一，水牛家水电站地质条件复杂，对部分不良地段采取了一系列治理措施。文章主要对大坝坝体水平位移，坝体垂直位移，坝基扬压力，两岸绕坝渗流和上、下游水位的观测的施工进行原型观测，同时对监控量测提出相关方法。

关键词：水电站；安全监测；安全保障；原型观测；观测设施施工

中图分类号：TV731 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）03-0118-03

1 概述

水牛家水电站位于四川省北部平武县境内，系涪江上游左岸的一级支流火溪河梯级开发的“龙头”水库电站，坝址位于平武县白马乡稿史瑙村赖子湾一带，为混合式开发电站，主要由首部枢纽、引水系统和厂房系统三部分组成。首部枢纽由拦河大坝、泄洪洞及泄洪放空洞等建筑物组成。

拦河大坝采用碎石土心墙堆石坝。坝顶高程为2274m，坝顶宽10m，坝顶总长283m，最大坝高108m。上游坝坡1：2.2～1：2.0，下游坝坡1：1.8～1：2.0。心墙顶高程2173m，顶宽4m，心墙上下游坡为1：0.2，底高程为2166m，河床部位心墙底部坐落在覆盖层上。大坝基础及两坝肩分别采用混凝土防渗墙及灌浆帷幕防渗。

2 监测项目

监测项目有大坝坝体水平位移，坝体垂直位移，坝基扬压力，两岸绕坝渗流和上、下游水位的观测。

3 观测设施的施工

3.1 无应力计的施工

将应变计用细铅丝固定在无应力计筒中心位置，筒内涂一层沥清。

将无应力计筒大口朝上，固定在离应变计或应变计组1～1.5m处。如无法固定，可在混凝土超过埋设高程时，挖坑埋设无应力计筒。剔去大于5cm的骨料，向筒内逐渐回填混凝土，并进行人工捣实。在仪器上方安装警示标记，并在混凝土凝固前派专人看守。

3.2 应变计的施工

3.2.1 定位：将设计仪器位置转化成距模板的尺寸距离。

3.2.2 安装埋设：在混凝土超过埋设高程时，按设计仪器位置挖40×40×30cm坑，放入应变计，并用测角手水准准确定位，用剔除大于5cm的骨料回填及人工捣实。

3.2.3 维护：仪器上方安装警示标记，并在混凝土凝固前派专人看守。

3.3 测缝计的施工

3.3.1 定位：将设计仪器位置转化成距模板的尺寸距离。在先浇混凝土块的模板上挖0.5cm深与套筒直径相同的圆槽，将套筒平顶盖用铁钉固定在埋设高程上，套筒内丝口涂满黄油，筒内塞满棉纱头。最后将套筒固定在模板上，并用8号铅丝加固。

3.3.2 安装、埋设：在混凝土浇到超过测缝计20cm时，挖出套筒，取出套筒内的面纱，将仪器小心旋入，用读数仪控制，选定仪器量程。然后用剔除大于5cm的骨料回填及人工捣实。

3.3.3 维护：仪器上方安装警示标记，并在混凝土凝固前派专人看守。

3.4 裂缝计的施工

3.4.1 裂缝计的制造：裂缝计是由测缝计改装而成的。在1.5m左右的加长钢筋一端焊上套筒，另一端焊上锚固端，在另一锚固端焊上夹具，由套筒和夹具固定连接测缝计构成裂缝计。

3.4.2 裂缝计安装及埋设：在设计要求监测的裂缝两侧（约1.7cm）分别钻孔埋设锚固端，将仪器一端旋入套筒内，另一端固定在夹具上，并用读数仪控制，调整仪器量程（受拉以1～2mm为宜），用套筒对仪器段进行保护。在浇筑混凝土时，应剔除大于骨料，逐渐回填。

3.4.3 维护：仪器上方安装警示标记，并在混凝土凝固前派专人看守。

3.5 钢筋计的施工

3.5.1 定位：将设计仪器位置转化成距模板的尺寸距离。

3.5.2 焊接方法：钢筋计钢筋焊接可采用对焊、坡口焊、熔槽焊和帮焊。根据场施工条件，本工程采用帮条焊接。

3.5.3 现场焊接：根据设计要求，在仪器位置截去一段与仪器同长的钢筋，准备长度大于8倍受力钢筋的帮条，摆正仪器与受力钢筋在同一中心线上，不得有弯斜现象。焊接过程中应在仪器段绑扎麻布片连续浇水冷却，并用电桥测量电阻，如发现温度超过60℃时应立即停焊。为防止温度过高可采取间断焊接，禁止在焊接处浇冷水，以避免焊层变硬脆。焊接部位需涂沥青，并用麻布包扎好。

3.5.4 现场埋设：在混凝土浇筑过程中，应避免吊罐等重物创击仪器，下料及震捣工作应在仪器1m以外进行。

3.6 孔隙压力计的施工

基岩孔隙压力计的施工：

3.6.1 钻孔：在基岩埋设位置钻Ф100mm孔，深度50cm的水平孔，在孔底再钻Ф50mm、深度100cm的水平导水孔。

3.6.2 埋设：在Ф100mm孔底回填5cm细砂，上面覆盖粗砂或细卵石5cm，将在清水中浸泡已饱和（浸泡2h以上）的孔隙压力计放入孔内，其上回填30cm粗砂后再回填细卵石等反滤料，孔口用水泥砂浆封堵。

3.6.3 维护：后续工作中，应尽量避免在仪器附近进行灌浆施工。

3.7 应力计的施工

水平方向的施工：

3.7.1 定位：在设计仪器位置范围，根据现场具体情况，选择一块较为平整的岩石作为仪器埋设点。

3.7.2 现场埋设：在岩石表面薄薄铺上一层砂浆，中心砂浆放成圆锥状，将应力计边旋转边加压，挤出多余的砂浆，用水平器保持应力计水平，然后用三角架放在应力计表面，加上约10kg的荷载，用剔除大于5cm同标号的混凝土敷盖，并用小型振捣器小心振捣，然后轻轻取出三角架。

3.7.3 维护：仪器上方安装警示标记，并在混凝土凝固前派专人看守。需特别注意45°及90°方向的施工。

3.8 测斜管的施工

3.8.1 定位：现场测量放点，确定仪器的设计位置。

3.8.2 钻孔：钻机采用地质回旋钻，根据设计要求的孔深、孔径进行取岩芯钻孔，钻孔偏斜度应小于1°，并绘制柱状图。

3.8.3 测斜管的安装：测斜管采用带有导槽的铝管或PVC管。安装时，根据孔深将管子编号，最下一节管子用管塞封堵，利用支架进行管子连接，连接处用管箍保护并用铆钉锚固，每隔3m加扶正环1个，用铅丝吊系依次将管子下入孔底。

3.8.4 回填：回填料采用水泥砂浆，每次回填深度约10m左右，待凝3天后，进行下一次回填，直至回填到孔口。

3.8.5 保护：用钢制保护罩对孔口进行保护。

3.9 引张线的施工

3.9.1 定位：根据设计要求进行测量放点，确定测点及端点位置。

3.9.2 一期混凝土施工：在一期混凝土施工时，根据测点、端点位置及安装设备尺寸等设计要求，预留测点坑（预留插筋）及管线槽，在端墩施工时应进行接触面的处理（钻孔插筋），要求端点与设计高差不超过5mm。

3.9.3 二期混凝土施工：在土建施工基本完成后，在测点坑内进行测点墩的施工，测点墩用插筋与一期混凝土连接，尺寸按设计要求确定，墩高与设计高差不超过5mm。

3.9.4 端点设备的安装：端点设备由固线装置和张紧装置组成。固线装置由V型固线板、固线栓及保护箱组成。张紧装置由V型夹线板、滑轮、重锤、调线装置及保护箱组成。安装时，应严格控制V型固线板及V型夹线板的V型定位槽中心线与引张线方向一致。最后将保护箱用膨胀螺固定在端点墩上。

（1）保护管的安装：保护管采用Ф160PVC管。安装时，应严格控制方向，水平、垂直误差不得超过1cm（双向引张线仪应根据引张线长度、铟钢丝直径确定悬链线垂径），保护管中心应偏离引张线中心上游处1cm，管与管采用管箍连接，每隔3～4m用钢支架或混凝土墩支撑，保护箱和测点及端点连接处应封闭防风。

（2）线体的安装：线体采用Ф1.0mm的不锈钢丝。将铟钢丝由一端点通过保护管、测点保护箱至另一端点，经过测点保护箱时穿上中间极，在固定端对钢丝进行固定，在张紧端悬挂重锤对钢丝进行张紧，悬挂重量取：W≤0.6δ·S。式中：W为重锤重量（kg）；δ为钢丝的允许应力（kg/m2）；S为钢丝截面积（m2）。

（3）测点装置的安装：测点装置由遥测引张线仪、浮体装置、不锈钢尺及保护箱组成。遥测引张线仪由一组极板、中间极、屏蔽罩及底板组成。将保护箱用膨胀栓固定在测墩上，在浮箱中加水，使浮体托起钢丝至设计高程，确定中间极在铟钢丝的位置，两头用夹头芯塞紧，在仪器底板上安装二极板，二极板应与中间极平行，并处于中间位置。最后，将专用三芯屏蔽电缆接在三极板的接线柱上，接头进行密封处理。

4 结语

在承担施工期观测过程中，每次观测后当天应对原始数据进行检查校核和整理，如发现监测资料有异常现象或确认有异常值，在第一时间向有关部门报告，圆满完成施工期的安全监测任务。

作者简介：刘晶（1975-），女，中国水利水电第一工程局有限公司工程师，研究方向：水利水电施工技术管理。