南水北调中线一期工程白河倒虹吸安全监测施工管理

□李炎森 □谢 娟

（1河南省河川工程监理有限公司 2开封市水利工程总队）

1 基本情况

1.1 工程位置及建筑物概况

南水北调中线一期工程总干渠陶岔渠首至沙河南（委托建管项目）白河倒虹吸工程（以下简称“白河倒虹吸工程”），是南水北调中线一期工程总干渠穿越白河干流的交叉建筑物。桩号范围为115+190～116+527顺渠水流向总长1337m。工程主要建筑物由进口至出口依次为：进口渐变段、退水闸及过渡段、进口检修闸、倒虹吸管身（77节）、出口节制闸（检修闸）、出口渐变段。进口渐变段长48m，渐变段长50m，其间布置有退水闸，退水闸轴线与倒虹吸轴线交角为44.60°,退水闸闸室长15m，闸孔宽5m。进口检修闸长16m，分二个闸室，每个闸室分二孔，单孔宽6.70m。倒虹吸管身桩号水平投影长1140m。倒虹吸管身采用地下埋管，两孔一联，两联之间以软垫层隔开，间距2cm。出口节制闸长26m。每闸孔宽6.70m，两孔一联。出口渐变段桩号长60m。

1.2 主要工程内容

按照招标文件技术条款规定及施工图纸要求，本设计单元工程的工作内容包括：监测仪器设备的采购、检验和率定;监测仪器设备的安装和埋设及与此相关的土建工程;合同期监测;监测资料整编、分析与安全评价;完工移交。

1.3 主要观测项目

1.3.1 倒虹吸管

垂直位移观测,结构应力观测,混凝土温度及裂缝观测,管外水压力观测，土压力观测。

1.3.2 进出口闸及渐变段

垂直位移监测,闸墙倾斜监测,进口闸室结构应力监测,混凝土温度及裂缝,闸室地基压应力监测,墙后土压力监测、进口闸渗透压力监测、进出口水位监测。

1.3.3 退水闸

闸室垂直位移监测,闸墙和挡土墙的倾斜监测。

1.4.仪器选型及主要技术指标

1.4.1 仪器选型原则

所采购的仪器设备严格按招标文件技术要求执行；仪器设备各项技术指标均需满足有关国家规范要求及招标文件相关规定要求。

1.4.2 招标文件要求的监测仪器主要技术指标

白河倒虹吸安全监测仪器设施安装主要为钢筋计、应变计、无应力计、渗压计、土压力计、沉降计、垂直位移测点、工作基点的安装埋设。合同文件要求的几种主要仪器技术指标包括：

1.4.2.1 渗压计

量程 0.35MPa，分辨率 0.03%F·S，精度±0.50%F·S，温度范围-20℃～60℃，采用进口器件国内组装振弦式仪器。

1.4.2.2 土压力计

量程 0.70MPa，分辨率 0.05%F·S，精度±0.10%F·S，温度测量范围-20℃～80℃，采用进口器件国内组装振弦式仪器。

1.4.2.3 钢筋计

量程 300MPa，分辨率 0.05%F·S，精度±0.25%F·S。温度测量范围-20℃～80℃，要求与安装位置的钢筋同径，采用进口器件国内组装振弦式仪器。

1.4.2.4 应变计

量程 3000με，分辨率：0.50～1με，精度±0.10%F·S，温度范围-20℃～80℃，采用进口器件国内组装振弦式仪器。

1.4.2.5 沉降计

量程 50mm、100mm，分辨率 0.02%F·S，精度±0.10%F·S，温度范围-20℃～60℃，采用进口器件国内组装振弦式仪器。

2 监测仪器的安装和埋设

安全监测仪器设备的埋设安装必须严格按照设计图纸、通知和相关的技术规程规范执行，并接受现场监理人的指导与监督。

以渗压计的安装埋设为例：白河倒虹吸基础、边墙外侧及顶板上部渗压计（详见图1）。

图1 渗压计安装埋没示意图

步骤一：埋设前将渗压计前端的透水石取下，然后把渗压计完全浸泡在水中，在水下将透水石缓慢重新装回渗压计上，并在安装前一直浸泡在水中。

步骤二：按设计图纸要求确定仪器安装位置，开挖正四棱台形状的坑槽（深15cm，上部边长30cm，下部长25cm）。

步骤三：量测仪器零水位读数，并记录数据。

步骤四：在坑槽底部铺一层中粗砂后，把砂袋包裹好的渗压计放在上面，砂袋裹体由中粗砂组成，并以水饱和，然后用中粗砂回填坑槽至顶部。

步骤五：在坑槽顶部铺一块油毛毡，用水泥砂浆封堵坑槽。

步骤六：量测安装完成后的仪器读数，并记录数据。

步骤七：对埋设仪器引出电缆并进行标识与保护。

3 质量管理措施

根据工程特点，为确保工程质量，采用以下质量保证措施：

一是组织长期从事安全监测工作的专家和专业施工技术人员从事本项目，以保证本项目工作的顺利进行；二是成立专门的质量检查机构，配备专职质量检查人员，建立质量检查制度；三是对监测仪器设备的采购、率定、安装、观测实施全过程控制；四是禁止使用任何不合格的材料和设备；五是严格按照招标文件、技术规范及监理人的要求开展本工程工作；六是建立专用的数据管理、计算、误差处理、曲线绘制等处理模块，及时准确地提供观测成果；七是遇特殊情况，提交专门报告。

4 观测资料的整理与分析

4.1 观测资料整理

现场观测人员用现场记录表或记录本记录观测原始数据。每次监测数据采集后，应随即检查、检验原始记录的可靠性、正确性和完整性,如有漏测、误读（记）或异常，应及时补（复）测、确认或更正。

经过检查、检验后的原始数据及时录入计算机内的观测记录表，并及时做好观测记录表的分类整理工作，妥善保管。观测数据在EXCEL表格经计算和转换为相应的位移、应力、应变、渗压等物理量后，以固定格式录入资料数据库中，生成测值过程线、特征值等相关图表，以做资料分析之用。

4.2 施工期观测资料及分析

4.2.1 观测基准值的选取

对于本工程来说，施工期监测资料基准值的选取分为以下几个方面进行：对于位移类监测仪器来说，以仪器安装完成后连续3次测读，测值稳定后的测值作为基准值；对于渗压类仪器来说，以安装前的测值作为基准值；对于应力、应变仪器（钢筋计、应变计、无应力计）等以安装完成混凝土凝固后，连续3次测读，测值稳定后的测值作为基准值。

4.2.2 各项目观测成果

现场观测记录经过初步整理后，确定仪器基准值。按照厂家提供的计算公式对录入到计算机数据库中的数值进行计算，并根据工程实际情况剔除明显不合理的粗差，自动生成测值过程线和特征值统计表对监测数据进行初步分析。

以渗压计观测成果分析为例：白河倒虹吸典型渗压计测值过程,详见图2。

图2 17#管身建基面渗压计P01BH观测过程曲线图

从白河渠道倒虹吸典型渗压计测值过程线可以看出：在倒虹吸土建施工初期，由于施工单位持续进行抽排水，地下水位人为处于一个平稳的状态，不受外界环境的影响，渗压计测值此阶段处于稳定状态。在主体工程基本完工，特别是建筑物回填工作结束后，土建单位抽排水停止，地下水位有个回升过程，此阶段渗压计测值也是逐渐增大而后趋于稳定。地下水位回升至自然状态后，随季节及大气降水的变化而波动，渗压计测值也随之上下浮动，这符合自然规律。

5 经验与建议

安全监测仪器的安装埋设工作穿插于主体土建工程施工之中，是主体工程施工的重要环节，仪器埋设的质量与土建施工联系紧密。由于监测仪器比较敏感，仪器电缆脆弱且集中，容易遭受交叉施工破坏，为保证已安装监测仪器和电缆的安全，建议如下：

第一，安全监测施工单位及时做好仪器及电缆的保护工作，加强巡视检查，发现电缆碰损问题及时修复。

第二，相关土建标施工至仪器或电缆附近时要做好保护工作，避免造成电缆碰损，如有破坏及时通知安全监测单位进行修复。

第三，建管单位与监理单位要做好参建各方的协调与信息交流工作，各方共同努力，确保监测仪器埋设质量，使监测工程切实起到“工程安全耳目”的作用。