吴有星，李 灿

(浙江九州治水科技股份有限公司，浙江 衢州 324000)

会泽里渡槽安全监测系统设计

吴有星，李 灿

(浙江九州治水科技股份有限公司，浙江 衢州 324000)

对衢州市乌溪江引水工程灌区、铜山源水库灌区、碗窑水库灌区等三大灌区渡槽地基承载力发生变化的风险进行分析，认为通过安全监测设施对排架的变形进行观测，控制风险很有必要.通过对会泽里渡槽倒塌原因分析，提出了完整的渡槽安全监测方案，包括安全监测点、监测基点设置、监测方法、监测精度、监测频次等，可为衢州市以及其他类似渡槽安全监测设计提供参考.

渡槽；安全；监测；设计

简支钢筋混凝土渡槽安全运行主要风险有两方面：(1)槽身、排架结构强度方面的安全，该方面的安全风险可以直接通过结构计算和施工控制来控制风险；(2)排架沉降、倾斜以及槽身和排架之间的相对位移，由于渡槽为线性工程，大部分渡槽支撑结构基础均建在覆盖层上，在运行过程中存在由于各种原因导致地基承载力发生变化的风险.通过安全监测设施对排架的变形进行观测，控制风险很有必要.

1 渡槽概况

铜山源水库灌区会泽里渡槽始建于1978年，为简支梁矩形渡槽，渡槽共47跨总长700.9 m，渡槽横跨320国道和316省道.渡槽槽身内空尺寸1.5 m×1.33 m(宽×高)，设计流量为2.88 m3/s.渡槽建筑物级别为3级.2000年将47跨槽身全部更换为预应力钢筋混凝土，并对排架进行了加固.

2016年9月26日晚，第24#～30#跨槽身坠落，24#～29#排架倒塌，23#、30#排架倾斜.本次渡槽改造方案将倒塌的老排架及23#、30#排架全部拆除重建，其他排架顶部人工拆除重建，增设牛腿，更换已损毁的8跨槽身，其他现状良好的槽身重新吊装安装，并设置沉降、水平位移监测点.

2 渡槽倒塌成因分析及30#排架加固措施

2.1 倒塌段渡槽概况

会泽里渡槽水流方向由西向东，共47跨槽身、46榀排架，本次第24#～30#跨槽身坠落，24#～29#排架倒塌，23#、30#排架倾斜.该段位于316省道东侧，排架高度为10.25～16.40 m，其中30#排架池塘边坡处.

2.2 渡槽倒塌过程

渡槽倒塌过程由第30跨槽身东端从30#排架上坠落下来开始，槽身西端砸到29#排架上，导致29#排架向西倾倒，造成29#槽身东端坠落，然后西端坠落，产生多米诺骨牌效应，最终导致第24#～30#跨槽身坠落，24#～29#排架倒塌，23#排架倾斜.倒塌过程(见图1).

图1 倒塌过程示意图

2.3 渡槽倒塌原因分析

从上述倒塌过程看，导致渡槽倒塌的直接原因是30#排架向东倾斜，导致30#槽身搭接长度不够，排架顶混凝土压碎，槽身下坠.30#排架是建在土基上，排架东侧池塘的长期浸泡，导致该排架地基东侧发生沉降，排架向东倾斜，最终导致第30#槽身东侧坠落.

2.4 30#排架加固措施

30#排架处强风化基岩较深，难以开挖至基岩面，根据基坑开挖情况，将已扰动地基土清除直至原状密实土，加大排架基础尺寸，并将该处池塘部分回填以保护排架基础.30#排架基础(见图2).

2.5 结果分析

从上述分析看，排架地基不均匀沉降导致排架倾斜，排架顶端发生水平位移，致使排架与槽身搭接部位发生相对位移并最终导致槽身脱落，是本次渡槽倒塌的直接原因.因此，观测排架垂直位移即地基沉降、排架顶端水平位移以及槽身与排架相对位移很有必要[1-2].

图2 30#排架基础结构图

3 安全监测系统设计

3.1 基点设置

在进、出水口处各新建一个工作基点及校核基点，工作基点坐标分别为(421 375.0，3 231 166.5)、(422 085.0，3 231 169.0)，校核基点位于视准线延长线上，位置以观测视线良好为原则布置[3].本渡槽长度为700.9 m，视距太长，超过了观测长度，在中间设一工作基点，坐标为(421 745.0，3 231 168.0)，观测长度分别为400 m和300 m.监测系统平面布置(见图3).

图3 监测系统平面布置图

基点由混凝土墩和底板组成，墩断面为40 cm×40 cm，底板平面尺寸为100 cm×100 cm，厚度为30 cm，基点高出地面高度暂定为1.2 m，可根据地形进行适当调整.混凝土强度等级为C20.基点建在岩基或原状土层上，立柱顶设强制对中底盘.基点结构(见图4).

图4 水平位移工作和校核基点图

3.2 监测点设置

水平位移监测点布置于盖梁端部底以上20 cm处，位于盖梁南侧立面上；1#～21#排架位移监测的监测点朝向上游，22#～46#排架位移监测的监测点朝向下游；监测点采用现有市场上可以购买的不锈钢沉降监测点改造而成，即在顶钻一个φ1 mm、深5 mm的小孔，测量小孔坐标.

垂直位移监测点布置于排架柱体地面以上50 cm处，位于柱南侧立面，垂直位移监测的监测点竖直向上[4].采用市场上购买的不锈钢沉降监测点.

相对位移监测点布置于盖梁端部顶以下10 cm处，位于盖梁南侧立面上；监测点采用埋设50 mm×25 mm×3 mm的不锈钢钢板，钢板头部与槽身下游端部初始位置处于一条垂线上.

以上监测点均采用钻孔埋设观测构件的方式实施.

3.3 监测方法

安全监测方法包括水平位移观测、垂直位移观测、相对位移观测等三种。

(1)水平位移观测

水平位移观测包括水流方向和垂直水流方向监测.水流方向位移采用激光测距的方法观测；垂直水流方向位移多采用视准线法观测，但渡槽为高耸结构，排架顶离地面高度大，最大高度接近30 m，离渡槽槽身距离有1.6 m，人员不易到达，活动觇牌安装困难，如安装固定觇牌，观测时取掉保护罩困难，所以本次采用测小角度法进行观测[5-6].

(2)垂直位移观测

垂直位移观测即沉降观测，通过水准测量各沉降观测点的高程进行观测[7].

(3)相对位移监测

本工程对槽身下游端进行了锚固，一定程度上限制了其位移的发展，基于锚固措施仍有48 mm的活动空间.考虑到可能存在不可抗因素导致锚固措施失效，对外表现为槽身与排架相对位移过大[8]，威胁渡槽安全，为观测锚固是否失效，采取在排架顶南侧立面埋设50 mm×25 mm×3 mm的不锈钢钢板进行观测，钢板头部与槽身下游端部初始位置处于一条垂线上，当槽身下游端部超出钢板尾部范围时，即可判断锚固措施失效.

3.4 监测频次

水平位移、垂直位移监测的初始值建议在渡槽通水前进行监测；初期运行期，每月一次；运行期监测建议每年一次.

3.5 监测精度要求

位移监测精度参照《水利水电工程安全监测设计规范》(SL725—2016)确定，位移监测位移量中误差限制均为3 mm.精度要求(见表1).

表1 监测精度表 单位：mm

4 结 论

根据《水利水电工程安全监测设计规范》(SL725—2016)，2级及以上渡槽变形监测为必设项，本渡槽建筑物级别为3级，变形监测不作要求.但3级及以下渡槽槽身重量相对较轻，很多排架都建在覆盖层上，地基条件不是很好，如要全部建在岩基上投资太大，所以还是存在位移风险；同时很多3级渡槽都横跨公路等重要基础设施，一旦失事不单危害渡槽本身运行安全，还会造成很大的社会影响，所以重视3级渡槽的安全监测设计很有必要，希望通过介绍本项目安全监测系统设计，给同行提供设计经验.

[1] 黄春华，袁明道，刘 敏，等.渡槽安全鉴定若干问题的思考[J].广东水利水电，2014(5)：11-13.

[2] 王珍萍，马洪亮，徐岩彬，等.南水北调中线工程输水渡槽的安全监测[J].东北水利水电，2016，34(2):58-59,65.

[3] 张周柱.洛河渡槽安全监测的布设方法及精度分析[J].陕西水力发电，2001，17(3):37-42.

[4] 武明海.南水北调中线洺河渡槽安全监测设计关键技术探讨[J].河北水利，2011(2):18-19.

[5] 董燕枫.小角法在渡槽变形监测中的应用[J].工程与建设，2016，30(2)：27-28.

[6] 祝昕刚.小角法在变形监测中的应用[J].地矿测绘，2011，27(4)：42-43.

[7] 王山鹏，姚念凌，王立恒.桦川县悦来灌区渡槽工程沉降观测的实施[J].黑龙江水利科技，2011，39(3)：147.

[8] 高作峰.浅析大型渡槽命安全监测模型[J].才智，2012(17)：55.

DesignofSafetyMonitoringSystemforHuizeliAqueduct

WU You-xing, LI Can

(Zhejiang Jiuzhou Water Control Technology Co., Ltd., Quzhou 324000)

The aqueduct support structure of three large sized irrigation districts in Quzhou City, including Wuxijiang Water Diversion Project, Tongshanyuan Reservoir, and Wanyao Reservoir, were built based on the covering layer and have been running for many years. In operation, the bearing capacity of the foundation changes due to various reasons. It is necessary to control the risk by safety monitoring of the deformation of bent frame. Based on collapse analysis of Huizeli Aqueduct, a complete aqueduct safety monitoring scheme is put forward, including the setting of safety monitoring point and monitoring basis point, monitoring methods, monitoring accuracy, monitoring frequency and so on, which can provide reference for safety monitoring design of other aqueducts in Quzhou and other places.

aqueduct; safety; monitoring; design

2017-06-07

吴有星(1966-)，男，浙江东阳人，高级工程师，研究方向为水利水电工程设计技术.

10.3969/j.issn.2095-7092.2017.05.010

TV672+.3

A

1008-536X(2017)05-0041-04