桃源水电站引张线布置及施工技术研究与实施-论文.pdf

水利水电工程造价·2014年·第3期桃源水电站引张线布置及施工技术研究-U实施田国民，尹望军(1．中国水电顾问集团桃源开发有限公司，湖南桃源415700；2．中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司．湖南长沙410014)摘要：传统的闸坝工程坝顶引张线系统布设方案存在工程成本相对较高、对外部环境要求高、不利于设备保护等问题。桃园水电站工程坝顶布置空间有限，只能采用在坝顶上游公路桥人行走道底部敷设引张线保护管线方式，通过技术论证和实施，证明技术方案是可行的，不仅解决了坝顶结构布局问题．还节约了工程成本。关键词：变形监测；引张线；预埋管线；技术检验方法；桃源水电站测。工程为低水头河槽式闸坝工程，产生水平位1工程概况移的原因主要有外力荷载作用的水平位移滑动、桃源水电站为低水头河槽径流式电站，坝址坝基不均匀沉降产生的整体侧向滑动位移、水工紧临湖南省桃源县城，上距凌津滩水电站38km，结构物及基岩自身的材料徐变与弹性变形造成的属沅水干流梯级水电开发中的最末一级，是以发微位移．根据本工程的特性水平位移监测技术方电为主，兼顾航运、旅游、防洪等综合利用的二案仅考虑外力荷载作用的水平位移滑动和坝基不等大(2)型工程。水库控制集水面积8．67万均匀沉降产生的整体侧向滑动位移量的水平位移km2，正常蓄水位39．5m，相应库容1．28亿m2。累积量。利用河段落差约7．50m。电站总装机容量180常规的混凝土闸坝工程水平位移监测可采用MW，多年平均年发电量7．93亿kW·h。引张线法、真空激光准直法和垂线法，若条件有枢纽工程挡水建筑物分布于左、右两个河槽，利也可以采用视准线法或大气激光准直法监测。中部为双洲洲尾。左河槽主要建筑物有14孔泄洪引张线法和垂线法监测精度可以达到0．5mm，受闸、船闸和土石副坝，右河槽主要建筑物有11孔坝线长度限制较小，投资适中；视准线法最经济，泄洪闸、河床式发电厂房和土石副坝。其中，发但精度相对偏低，受视线长度限制，不适合本工电厂房和船闸分别靠近双洲布置。左槽泄洪闸坝程：真空激光准直法与大气激光准直法测量精度段总长329．10m，右槽泄洪闸坝段总长260．O0m，可以达到0．1mm，对外部环境要求较高，比较适发电厂房主厂房长222．20m，发电厂房f含防洪墙合在廊道内或专用的空间内布设，运行成本相对段)坝顶总长271．20rfl。较高。经过监测方案组合与精度的比较和经济测算，推荐采用引张线+倒垂的监测技术方案组合。2水平位移监测方案比选3引张线系统布设方案水平位移是水工建筑物结构稳定性分析的重要指标，水平位移累积量可分解为水平向和切向3．1引张线布置方案位移值，闸坝工程垂直于坝轴线顺水流方向的水右槽泄洪闸为第一段引张线。从泄洪闸1号平位移是最主要的位移量值．它可以直接反映闸坝段起点开始。贯穿混凝土闸坝至厂房副安装间坝的安全状态。因此本工程的水平位移监测方案坝段止，共设l0个测点，长约260m；发电厂房仅对垂直于坝轴线顺水流方向的水平位移进行监为第二段引张线，从厂房副安装间坝段开始，至 2水利水电工程造价·2014年·第3期3号挡水坝段结束．共设11个测点，长约250m；处。当发生垂直于坝轴线顺水流方向外力荷载作左槽泄洪闸为第三段引张线，从泄洪闸1号坝段用的水平位移滑动时，即理论上闸墩上任何一个至泄洪闸15号坝段布置，共设13个测点，长约点均能有效反映其水平位移：当发生坝基不均匀328m。上述3段引张线均由倒垂为其提供为工作沉降产生的整体侧向滑动位移时，即离中心越近基准。．其侧向滑动位移量值越接近真实值，但其敏感度3．2引张线敷设方式比较低，越远其侧向滑动位移敏感度越高，量值会有按照传统的闸坝工程坝顶引张线系统敷设方一个扩大值。因此，在坝顶上游公路桥人行走道案。一般是在坝顶沿坝轴线贯通架设预制U梁结底部布置引张线系统的方案监测数据具有代表性。构．在预制U梁内安装引张线保护管设施，顶部4．2敷设空间可行性分析敷设盖板进行保护．为了确保引张线保护管全管右槽闸坝和发电厂房坝顶总长度达到521．2段有效孔径能够达到变形幅度要求，预制U梁结m，左槽闸坝坝顶总长度也已达到329．1m，因此构需有足够大的空间也便于引张线管道的整体拼如何在长距离下一次性成功预埋引张线保护管，装和调整．其优点是引张线系统有独立的使用空确保其有效孔径能够达到要求并预留有变形余度间．便于后期技术升级或改造等，其缺点是受土空间，成为了技术难点。坝顶上游公路桥人行走建施工进度制约和干扰，往往无法及时安装引张道位于坝顶公路桥T形梁顶部，走道板尺寸为线设施取得初始值，其工程成本相对较高。99．5era~40cm(宽X高)，扣除垫层混凝土、保护闸坝工程坝顶引张线系统的另一种敷设方案，层厚度以及钢筋直径所占空间，其走道板总空间是在坝顶沿坝轴线贯通预留专用通道．在坝顶表约为89．5era~25cm(宽×高)，引张线测点箱尺寸面敷设引张线管道、安装引张线设施，其优点是为51．4cm~30．0cm~22．5amf长×宽×高)，扣除其上管线安装操作方便，其缺点是对外部环境要求较部保护钢盖板厚度1．0cm，其高余度空间为1．5高，由于引张线系统设备长期暴露在外，不利于cm。根据分析，在坝顶上游公路桥人行走道底部设备的保护．并且影响监测数据的精度。敷设引张线管线方案是可行的。3．3引张线敷设方式优化5施工技术方案本闸坝工程闸墩顺水流方向长度实体结构为29．0m，顶部挑出结构为4．7m，坝顶宽33．7m，5．1引张线保护管材料与管径坝顶公路宽7．0m．弧形门半径20．0ITI。坝顶电缆预埋管与混凝土之间不同材料之间会存在线沟、油管沟、人行走走道及防浪墙等占用坝顶空膨胀，因此必须在施工预埋设过程中提前解决间约3．8m。根据本工程闸坝坝顶结构的布置情况好，以免因不同材料的不均匀变形损坏引张线分析，仅能够在坝顶靠上游侧电缆沟旁或闸墩尾保护管。为了便于施工保护，降低引张线保护管部布设预制U梁结构，但坝顶空间布置原本就紧的安装固定风险，优先选用无缝钢管．而且混凝张．如此更增加了布设难度，同时还需为此布设土与钢材的线膨胀接近，也能解决材料线膨胀的43榀预制梁，投入较大。为了解决坝顶布置空间问题。的问题，降低工程成本，将研究取消预制U梁结监测技施设计中引张线系统的水平位移测量构．利用在现有坝顶上游公路桥人行走道底部敷变形量为~40mm．引张线系统预留变形余量设计设引张线保护管．并分析该方案敷设部位的监测值~15mm，即引张线保护管预埋有效孔径应达到数据代表性和布置空间的可行性。110mm，叠加施工轴线放样允许误差为±5mm、允许全管段安装误差为~10mm，因此预埋管最小4引张线敷设方案分析孔径应≥140mm。引张线测点箱高225mm，人行4．1敷设位置代表性分析走道板高余度空间15mm，即埋管最大的调节空根据闸坝工程闸墩实体结构尺寸为29．0m×间为240mm，扣除引张线系统预留变形余量设计29．7m~3．2m(长×高×厚)，假定其为刚性板结构，值为~15mm、施工轴线放样允许误差为±5mm、在不考虑材料自身的徐变和弹性变形的情况下，允许全管段安装误差为~10mm、钢管加工标准壁最能代表闸墩水平位移的部位为闸墩中心14．5ITI厚5~6mm，因此预埋管允许的最大外径尺寸为≤ 田国民，等：桃源水电站引张线布置及施工技术研究与实施3168mm。按照上述数据结果，预埋管规格f外径1用预埋设方式，不具备后期调整和改造的条件．应为152～168mm，经查钢材规格型号标准，符合现阶段必须充分考虑后期的环境因素变化影响．要求的无缝钢管规格为DN150为后期的技术调整或升级改造预留条件．因此引5．2施工方案及埋设工艺张线保护管预埋施工必须进行全过程精度控制，监测技施设计中，左槽泄洪闸引张线系统保以确保埋管质量。埋管施工完成后，混凝土浇注护管分14段布设，右槽泄洪闸引张线系统保护管成型前应对全管段预埋管有效孔径进行技术检验。分11段布设，发电厂房引张线系统保护管分12但目前没有针对高精度预埋管的技术控制手段和段布设，引张线保护管采用分段布设增大了钢管技术方法．以下本文就检验技术方法以及技术手安装的技术风险。为了确保钢管的安装精度．经段进行以下分析探讨。过现场实验对比后选用管螺纹丝扣对接，管螺纹通过采用LaicaTCA2003全站仪按小角度法结对接时将公丝缠绕麻纱并涂抹油漆进行填充．达合三角光电测距测量，得出分段分节钢管各断到密闭效果。为了便于钢管的加工．对钢管进行面的中轴线偏差值，计算各断面累积叠加值，分节下料，按照分段管长合理确定加工长度．统即为全管段有效孔径。假定中轴线上下游偏差一编号，在施工现场顺序对接。坝顶T形梁两端为坐标、轴线垂直偏差为y坐标、预埋管中心头与闸墩搭接部位有结构分缝，缝面可能产生错为、l，，坐标原点0，钢管断面中心偏差计算公位变形，为了避免缝面错位变形而损坏引张线保式如下护管，采用在钢管过缝后的闸墩混凝土内1．05m：段采用沥青或黄油包裹，使其形成自由变形空间．式中，S为轴线偏差值；为轴线上下游偏差；Y达到保护效果。为轴线垂直偏差。钢管各断面中心偏差计算累积5．3施工技术放样叠加后．取各个象限极大值，在坐标轴上绘制连引张线埋管精度要求非常高，因此引张线保线，连线中最长边中点即为有效圆中心点，由此护管放样精度很常关键，将利用施工控制网采用绘制有效圆，得到最大偏差允许值。LaicaTCA2003全站仪f仪器标称精度Ms=1mm+lppm／km，Ma=~0．5”)进行施工放样和精度控制，7结语确保放样精度达到或高于设计要求，降低中轴线目前，桃源水电站已经完成了右槽闸坝和发偏差风险。由于无缝钢管的外型尺寸偏差量级很电厂房两段引张线保护管的预埋施工，经过技术小，在不考虑钢管外型尺寸偏差的情况下．测量验收其有效孔径分别达到130．4mm和132．8mm，各分段分节预埋钢管的坐标和外壁顶点值f高程)，大于设计要求的变形幅度110mm。通过实践检是可以换算出全管段各分段分节中轴线偏差的，验。引张线系统的预埋敷设方案技术是可行的。由此可以近似得出分段分节预埋管的有效孔径，工程通过大胆的对传统引张线系统敷设方案但这需在确定分段分节测量时始终能够找到钢管的技术改进，取消预制U梁沟管结构，利用在的顶点。由游标卡尺和水准仪的工作原理得知，现有坝顶上游公路桥人行走道底部布置引张线可以加工制造钢管水平居中卡尺，在水平居中卡系统．不仅优化了坝顶结构布置，也节约了工尺中心点放置棱镜标靶．利用LaicaTCA2003全站程成本。仪自动捕捉棱镜标靶，按小角度法结合三角光电参考文献：测距进行测量和数据记录。[1]中国水电顾问集团中南勘测设计研究院．桃源水电站安全监测6技术检验方法仪器埋设及观测技术要求JR]．长沙：中国水电顾问集团中南勘测设计研究院，2012．常规的引张线系统布置方案，防风保护管安[2]中国水电顾问集团中南勘测设计研究院．桃源水电站可行性研装是在开敞的空间环境下进行的．往往只注重施究报告(工程布置及建筑物篇)[R]．长沙：中国水电顾问集团工的安装精度控制，若后期需要进行技术调整和中南勘测设计研究院，2010．升级改造，具备还需对其再次进行精度控制的条[3]DIJT5178-2003混凝土大坝安全监测技术规范IS]．f41DIJT5173-2003水利水电工程施工测量规范[S]．件。受工程条件限制，本工程的引张线保护管采