古运河暗渠安全监测布置及成果分析
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关键词 安全监测；仪器布置；资料分析
古运河暗渠安全监测布置及成果分析
□鞠向阳 杜宇峰 陈林举
古运河暗渠工程位于石家庄市郊 区 ，距 市 中 心 7km，建 筑 物 总 长 567m， 由 进 口 渐 变 段 、进 口 闸 室 段 、洞 身 段 、出 口闸室段及出口渐变段五部分组成。
进口渐变段采用钢筋混凝土扭曲 面 过 渡 段 形 式 ，边 坡 系 数 为 2.5～0，底 宽由 14.0m～22.2m；进口闸室闸室为三 孔 一 联 的 开 敞 式 钢 筋 混 凝 土 结 构 ，单 孔 净 宽 6.6m；洞 身 段 过 水 断 面 为 三 孔 一 联圆拱直墙型式，单孔过水断面为 6.6× 8.2m（宽 ×高）；出 口 闸 室 为 三 孔 一 联 的 钢 筋 混 凝 土 结 构 ，单 孔 净 宽 6.6m；出 口 渐变段采用钢筋混凝土扭曲面过渡形
31
科技创新
图 3 高速公路段洞身#3 观测断面图
图 4 典型管土压力计监测成果过程线
图 5 典型断面钢筋计监测成果过程线
图 6 暗渠洞身#1 观测断面图
图 7 典型断面应变计监测成果过程线
图 8 典型测缝计监测成果过程线
测物理量的变化情况。
2. 安全监测成果分析
2.1 渗流监测 截 止 目 前 ，古 运 河 暗 渠 进 、出 口 段 及管身监测断面渗压计测值一般在 5.0kPa 以 内（除 #3 断 面 编 号 P3-2 外）， 基 本 呈 无 水 压 状 态 ，未 发 现 异 常 。 管身#3 观测断面 P3-2 渗压计历史 最 大 值 为 64.8kPa，监 测 成 果 过 程 线 及 布 置 图 见 图 2、图 3。 该 仪 器 自 安 装 以 来 至 2013 年 3 月 27 日 ，P3-2 实 测 渗 透 压 力 一 致 较 小 ，基 本 为 0；2013 年 4 月 7 日 测 值 突 然 增 大 至 30.1kPa（该 阶 段 尚 未 通 水），并 逐 渐 增 大 至 2013 年 10 月 18 日 的 48.4kPa，之 后 仪 器 无 读 数 。 直 至 2014 年 7 月 通 水 后 ，该 仪 器 恢 复 读 数 ，但 渗 透 压 力 随 温 度 呈 周 期 性 变 化 。 初 步 分 析 认 为 ：由 于 暗 渠 管 身 部 位 地 下 水 位 较 低 ，且 在 渠 道 通 水 前 ，不 存 在 渗 水 现 象 ，因 此 P3-2 渗 压 计 在 2014
式，边坡系数为 0～2.5，底宽为 22.2m～ 11.0m。
1. 监测设施布置
古运河枢纽安全监测项目包括表 面 垂 直 位 移 观 测 、洞 身 混 凝 土 应 力 应 变 观 测 和 钢 筋 应 力 观 测 、管 身 伸 缩 缝 的 开 合 观 测 、基 底 扬 压 力 观 测 、侧 向 土 压 力 观 测 、地 基 应 力 观 测 和 绕 渗 水 位 观 测 。
6
3
管身#2 断面
6
2
4
6
3
管身#3 断面
4
2
8
14
2
其它部位 出口闸
2 2
14
3
4
出口渐变段
3
3
2
合计
22
6
22
2
36
22
26
收 稿 日 期 ：2019 - 05 - 11
作 者 简 介 ：鞠 向 阳 ，男 ，汉 族 ，南 水 北 调 中 线 干 线 建 设 管 理 局 河 北 分 局 ，工 程 师 。 杜 宇 峰 ，男 ，汉 族 ，河 北 供 水 有 限 责 任 公 司 ，工 程 师 。 陈 林 举 ，男 ，汉 族 ，南 水 北 调 中 线 干 线 建 设 管 理 局 河 北 分 局 ，工 程 师 。
垂直位移观测采用水准测量的方 法 进 行 ，其 它 观 测 仪 器 均 采 用 振 弦 式 ， 包 括 应 变 计 、无 应 力 计 、钢 筋 计 、土 压 力
计 、渗 压 计 和 测 缝 计 等 。 监 测 仪 器 布 置 见表 1。
古 运 河 暗 渠 工 程 [Mhl1]的 监 测 仪 器 于 2005 年 10 月 开 始 埋 设 ，2007 年 9 月安装完成，经过近 10 年的运行，仪器 完 好 率 较 高 ，工 程 安 装 埋 设 的 136 支 （个）监测仪器，共有 20 支仪器失效，仪 器 完 好 率 为 83.3%。 通 过 对 各 测 点 的 测 值 过 程 线 进 行 检 查 ，并 参 照 同 期 气 温 和 渠 内 水 位 过 程 线 ，测 缝 计 、渗 压 计 、土 压 力 计 、钢 筋 计 、应 变 计 、无 应 力 计 等 仪 器 测 值 变 化 符 合 一 般 规 律 ，能 够 真 实 反 映建筑物基础和混凝土结构内部各监
年 7月以前出现较大的测值是不可信 的。通水后该仪器测值与水位没有相 关 性 ，仅 随 温 度 呈 周 期 性 变 化（温 度 升 高 时 ，渗 压 力 增 大 ，温 度 降 低 时 ，渗 透 压 力 减 小），与 结 构 缝 或 裂 缝 出 现 渗 水 时 的渗透压力测值变化规律不符。由于 标 准 渗 压 计 是 密 封 而 不 通 气 的 ，因 此 它 就要受大气压力变化的影响。根据该 仪 器 随 温 度 的 变 化 规 律 ，认 为 该 仪 器 测 值出现较大的可能原因为仪器被密封 在 一 个 密 闭 的 空 间 内 ，如 粘 性 土 中 ，随 着 温 度 的 变 化 ，仪 器 位 置 出 现 大 气 压 的 变 化 ，进 而 引 起 “ 渗 压 力 ”的 变 化 ：随 着 温 度 的 升 高 ，气 压 增 大 ，随 着 温 度 的 降 低 ，气 压 减 小 ，似 与 该 仪 器 的 变 化 规 律相符。
图 1 典型洞身监测断面（#1 断面）布置图
图 2 管身段渗压计监测成果过程线
表1
监测仪器安装埋设一览表
工程部位 进口渐变段
应 变 计（支）
无 应 力 计（支）
监测仪器种类和数量 钢筋计（支） 测缝计（支） 土压力计（支）
3
渗 压 计（支） 2
沉 降 标（个） 2
进口闸
2
6
4管身#1 断面12 Nhomakorabea2
10
科技创新
摘 要 古运河暗渠工程主要承担南水北调中线全线贯通后输水任务，工程安全监测仪器布置项目包括表面变形 、渗 流 、接 缝 开 合 度 、应 力 应 变 等 。 介 绍 古 运 河 暗 渠 工 程 安 全 监 测 仪 器 的 布 置 及 效 果 ，对 类 似 工 程 的 设 计 提 供 借 鉴 。
古运河暗渠安全监测布置及成果分析
□鞠向阳 杜宇峰 陈林举
古运河暗渠工程位于石家庄市郊 区 ，距 市 中 心 7km，建 筑 物 总 长 567m， 由 进 口 渐 变 段 、进 口 闸 室 段 、洞 身 段 、出 口闸室段及出口渐变段五部分组成。
进口渐变段采用钢筋混凝土扭曲 面 过 渡 段 形 式 ，边 坡 系 数 为 2.5～0，底 宽由 14.0m～22.2m；进口闸室闸室为三 孔 一 联 的 开 敞 式 钢 筋 混 凝 土 结 构 ，单 孔 净 宽 6.6m；洞 身 段 过 水 断 面 为 三 孔 一 联圆拱直墙型式，单孔过水断面为 6.6× 8.2m（宽 ×高）；出 口 闸 室 为 三 孔 一 联 的 钢 筋 混 凝 土 结 构 ，单 孔 净 宽 6.6m；出 口 渐变段采用钢筋混凝土扭曲面过渡形
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科技创新
图 3 高速公路段洞身#3 观测断面图
图 4 典型管土压力计监测成果过程线
图 5 典型断面钢筋计监测成果过程线
图 6 暗渠洞身#1 观测断面图
图 7 典型断面应变计监测成果过程线
图 8 典型测缝计监测成果过程线
测物理量的变化情况。
2. 安全监测成果分析
2.1 渗流监测 截 止 目 前 ，古 运 河 暗 渠 进 、出 口 段 及管身监测断面渗压计测值一般在 5.0kPa 以 内（除 #3 断 面 编 号 P3-2 外）， 基 本 呈 无 水 压 状 态 ，未 发 现 异 常 。 管身#3 观测断面 P3-2 渗压计历史 最 大 值 为 64.8kPa，监 测 成 果 过 程 线 及 布 置 图 见 图 2、图 3。 该 仪 器 自 安 装 以 来 至 2013 年 3 月 27 日 ，P3-2 实 测 渗 透 压 力 一 致 较 小 ，基 本 为 0；2013 年 4 月 7 日 测 值 突 然 增 大 至 30.1kPa（该 阶 段 尚 未 通 水），并 逐 渐 增 大 至 2013 年 10 月 18 日 的 48.4kPa，之 后 仪 器 无 读 数 。 直 至 2014 年 7 月 通 水 后 ，该 仪 器 恢 复 读 数 ，但 渗 透 压 力 随 温 度 呈 周 期 性 变 化 。 初 步 分 析 认 为 ：由 于 暗 渠 管 身 部 位 地 下 水 位 较 低 ，且 在 渠 道 通 水 前 ，不 存 在 渗 水 现 象 ，因 此 P3-2 渗 压 计 在 2014
式，边坡系数为 0～2.5，底宽为 22.2m～ 11.0m。
1. 监测设施布置
古运河枢纽安全监测项目包括表 面 垂 直 位 移 观 测 、洞 身 混 凝 土 应 力 应 变 观 测 和 钢 筋 应 力 观 测 、管 身 伸 缩 缝 的 开 合 观 测 、基 底 扬 压 力 观 测 、侧 向 土 压 力 观 测 、地 基 应 力 观 测 和 绕 渗 水 位 观 测 。
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管身#2 断面
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管身#3 断面
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其它部位 出口闸
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出口渐变段
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合计
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收 稿 日 期 ：2019 - 05 - 11
作 者 简 介 ：鞠 向 阳 ，男 ，汉 族 ，南 水 北 调 中 线 干 线 建 设 管 理 局 河 北 分 局 ，工 程 师 。 杜 宇 峰 ，男 ，汉 族 ，河 北 供 水 有 限 责 任 公 司 ，工 程 师 。 陈 林 举 ，男 ，汉 族 ，南 水 北 调 中 线 干 线 建 设 管 理 局 河 北 分 局 ，工 程 师 。
垂直位移观测采用水准测量的方 法 进 行 ，其 它 观 测 仪 器 均 采 用 振 弦 式 ， 包 括 应 变 计 、无 应 力 计 、钢 筋 计 、土 压 力
计 、渗 压 计 和 测 缝 计 等 。 监 测 仪 器 布 置 见表 1。
古 运 河 暗 渠 工 程 [Mhl1]的 监 测 仪 器 于 2005 年 10 月 开 始 埋 设 ，2007 年 9 月安装完成，经过近 10 年的运行，仪器 完 好 率 较 高 ，工 程 安 装 埋 设 的 136 支 （个）监测仪器，共有 20 支仪器失效，仪 器 完 好 率 为 83.3%。 通 过 对 各 测 点 的 测 值 过 程 线 进 行 检 查 ，并 参 照 同 期 气 温 和 渠 内 水 位 过 程 线 ，测 缝 计 、渗 压 计 、土 压 力 计 、钢 筋 计 、应 变 计 、无 应 力 计 等 仪 器 测 值 变 化 符 合 一 般 规 律 ，能 够 真 实 反 映建筑物基础和混凝土结构内部各监
年 7月以前出现较大的测值是不可信 的。通水后该仪器测值与水位没有相 关 性 ，仅 随 温 度 呈 周 期 性 变 化（温 度 升 高 时 ，渗 压 力 增 大 ，温 度 降 低 时 ，渗 透 压 力 减 小），与 结 构 缝 或 裂 缝 出 现 渗 水 时 的渗透压力测值变化规律不符。由于 标 准 渗 压 计 是 密 封 而 不 通 气 的 ，因 此 它 就要受大气压力变化的影响。根据该 仪 器 随 温 度 的 变 化 规 律 ，认 为 该 仪 器 测 值出现较大的可能原因为仪器被密封 在 一 个 密 闭 的 空 间 内 ，如 粘 性 土 中 ，随 着 温 度 的 变 化 ，仪 器 位 置 出 现 大 气 压 的 变 化 ，进 而 引 起 “ 渗 压 力 ”的 变 化 ：随 着 温 度 的 升 高 ，气 压 增 大 ，随 着 温 度 的 降 低 ，气 压 减 小 ，似 与 该 仪 器 的 变 化 规 律相符。
图 1 典型洞身监测断面（#1 断面）布置图
图 2 管身段渗压计监测成果过程线
表1
监测仪器安装埋设一览表
工程部位 进口渐变段
应 变 计（支）
无 应 力 计（支）
监测仪器种类和数量 钢筋计（支） 测缝计（支） 土压力计（支）
3
渗 压 计（支） 2
沉 降 标（个） 2
进口闸
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4管身#1 断面12 Nhomakorabea2
10
科技创新
摘 要 古运河暗渠工程主要承担南水北调中线全线贯通后输水任务，工程安全监测仪器布置项目包括表面变形 、渗 流 、接 缝 开 合 度 、应 力 应 变 等 。 介 绍 古 运 河 暗 渠 工 程 安 全 监 测 仪 器 的 布 置 及 效 果 ，对 类 似 工 程 的 设 计 提 供 借 鉴 。