抽水蓄能电站地下厂房系统土建工程原型监测施工方案及技术措施

抽水蓄能电站地下厂房系统土建工程原型监测施工方案及技术措施1.1概述为监测西龙池地下厂房工程施工期和运行期的工作性态，保证建筑物的正常安全运行，在本合同工程范围内布置了以下监测项目：⑴围岩变形及松动范围监测（包括表面和内部变形）；⑵锚杆应力监测；⑶锚索锚固力监测；⑷岩壁吊车梁应力应变、接缝位移及壁座压应力监测；⑸围岩渗流及温度监测；⑹厂房混凝土结构应力、应变及接缝位移监测；⑺尾水管及尾水闸门井衬砌结构应力、应变及温度监测；⑻钢衬与混凝土衬砌、混凝土衬砌与围岩接缝位移监测；⑼尾水管衬砌锚索锚固力和环锚锚束体应力分布监测等。本标段工程原型监测的工作内容包括全部监测仪器和设备的供货（包括全部量测和配套设备等）、安装埋设（包括钻孔、电缆敷设等）、测试直至本合同工程验收移交前的维护、观测、成果整理分析等。1.2监测仪器设备配置根据监测项目涉及的仪器类型和《混凝土大坝安全监测技术规范》、《土石坝安全监测技术规范》的要求，配置相应的仪器设备，以满足现场观测和进行资料统计整理的要求，具体见表15-1。安全监测工程观测仪器设备配置表表14-1序号仪器设备名称规格型号单位单价（元）所需数量备注1水工数字比例电桥PCD-1台7000.002自有2电桥率定器SQL-2台2780.001自有3万能材料试验机—台150000.001自有4校正仪—台3500.002自有5恒温水槽—台4000.001自有6计算机PⅢ台—2自有7交通车—辆—2自有8水准仪—台—2自有9全站仪—台—1自有10经纬仪—台—1自有11测距仪—台—1自有1.3监测仪器的施工1.3.1仪器设备的采购在采购合同签订前28天，向监理人报送拟采购的仪器设备详细资料，经监理人批准后方可采购。严格按照设计要求的规定采购性能稳定、质量可靠、耐用、精度符合要求的仪器设备，并要求厂家在仪器出厂前，检验全部仪器设备。1.3.2仪器设备的交货验收当仪器设备运至现场后，会同监理人进行开箱验收。验收内容包括：产品说明书、仪器设备出厂的检验测试报告和产品合格证书及配件是否齐全，运输过程中有无损伤等。1.3.3仪器设备的率定、检验严格按照产品说明书及有关规范和设计要求，对全部仪器按照有关规程、规范进行全面测试、矫正和率定。经检验合格的仪器，填写《进场仪器测试报告单》，在安装前28天报送监理人审查。1.3.4监测仪器设备的埋设安装埋设监测仪器前做好充分的准备工作，并编写详细的监测仪器设备安装和埋设措施计划。内容包括：监测仪器设备的安装埋设项目、安装方法、安装时间与其他建筑物施工进度的协调、施工期观测安排和设备维护措施等。在监测仪器设备安装前56天报送监理人审批。仪器埋设时，严格按照批准的安装埋设措施计划和厂家使用说明书及施工图纸规定的程序和方法进行。并对每支仪器建立档案卡。监测仪器设备安装埋设的偏差应控制在允许偏差范围之内。其允许偏差见表15-2监测仪器设备安装埋设允许偏差表15-2序号仪器设备测量位置允许误差（mm）角度允许误差水平垂直1传感器传感器中心点±50±502收敛测点测量点中心±5±53钻孔钻孔中心线±50±50≤1°㈠锚杆应力计⑴钻孔按设计要求钻设，钻孔直径应大于锚杆应力计的最大直径，钻孔平直，其轴线弯曲度应小于钻孔半径。钻孔结束后应冲洗干净，防止孔壁沾油污。⑵锚杆直径选配相应规格的锚杆应力计，将仪器两端的连接杆分别与锚杆焊接在一起，焊接强度不低于锚杆强度。焊接过程中应采取措施避免温升过高而损伤仪器。⑶焊接锚杆应力计的观测锚杆上安装排气管，将组装检测合格后的观测锚杆送入钻孔内，引出电缆和排气管，插入灌浆管，用水泥砂浆封闭孔口。⑷安装检查合格后进行灌浆。㈡收敛测桩⑴观测断面应紧靠掌子面布置，距离不得超过1m。⑵按设计要求布置测点（线）。⑶清除测点埋设处的松动岩石，用钻孔工具垂直洞壁打孔，孔径视测桩大小而定，埋设深度不宜大于20cm。⑷安装必须牢固，外露挂钩圆环（或球头、锥头），应尽量靠近岩面，不宜出露太长。⑸测桩埋设好后，接着安装上测点保护装置。保护装置应有足够的刚度，安装要牢固。㈢孔隙水压力计⑴先在基岩表面钻孔，其孔径为10cm，深度为30cm，在钻孔底部放置5-6cm的细砂，再放入细卵石5-6cm。取下仪器端部的透水石，灌满水后再装好透水石。⑵安装前需将仪器在水中浸泡2h以上，使其达到饱和状态，在测头包上装有干净饱和的细砂沙袋，使仪器进水口通畅，并防止水泥浆进入渗压计内部。⑶将包有砂袋的仪器埋入预先完成的钻孔内，周围回填砾石，上部注入水泥浆或水泥膨润土球，并采用水泥砂浆回填钻孔。上部浇筑砼。㈣多点位移计⑴钻孔直径根据锚头的直径及其数量而定，3点式和4点式多点位移计钻孔孔径110mm，5点式多点位移计钻孔孔径130mm，孔深应比最深测点深1.0m，孔口保持稳定平整。⑵钻孔结束后应冲洗干净，检查钻孔通畅情况，测量钻孔深度、方位、倾角。⑶岩芯进行描述，作出钻孔岩芯柱状图。如由于现场施工条件所限或工程进度需要，经监理人批准，承包人可采用钻孔电视替代钻孔取芯，以了解围岩地质情况，确定多点位移计测点位置。⑷按照确定的测点深度，将锚头、位移传递杆、护管和传感器组装后运至埋设地点。⑸将组装好的多点位移计和灌浆管、排气管（水平孔与上仰孔）逐段捆扎好，护管连接处用胶密封，并对每米护管用彩色胶带做出标志，然后缓缓送入孔内。⑹多点位移计入孔后，固定传感器装置，并使其与孔口齐平，引出电缆，用水泥砂浆密封孔口。⑺孔口水泥砂浆固化后，开始封孔灌浆，应保证钻孔灌浆饱满（排气管出浆）。⑻浆液终凝24h后打开孔口装置，经检测合格，将电缆引出，然后安装保护罩和孔口保护盖。㈤锚索测力计⑴待锚索内锚固段与承压垫座混凝土的承载强度达到设计要求后，在锚索张拉前，将锚索测力计安装在孔口垫板上，并将测力计专用的传力板安装在孔口垫板上，要求垫板与锚板平整光滑，并与测力计上下面紧密接触，测力计或传力板与孔轴线垂直，其倾斜度应小于0.5°，偏心不大于5mm。⑵安装锚具和张拉机具，并对测力计的位置进行检验，检验合格后进行预紧。⑶测力计安装就位后，加荷张拉前，应准确测量其初始值和环境温度，连续测三次，当三次读数的最大值与最小值之差小于1%F.S时，取其平均值作为监测的基准值。⑷锚索施工时，观测锚索应在对其有影响的周围其它锚索张拉之前进行张拉加荷。⑸基准值确定后应按设计技术要求分级加荷张拉，逐级进行张拉监测：一般每级荷载应测读一次，最后一级荷载应进行稳定监测，每5min测读一次，连续测读三次，最大值与最小值之差小于1%F.S时则认为稳定。⑹张拉荷载稳定后，应及时测读锁定荷载；张拉结束后应根据荷载变化速率确定监测时间间隔；最后进行锁定后的稳定监测。⑺锚索测力计及其电缆应设置保护装置。㈥电测温度计⑴按设计要求，先测量放样，确定温度计的高程、埋设位置。⑵预埋两根φ12的插筋，并将一根水平向的φ12钢筋点焊在预埋插筋上以固定温度计。⑶当混凝土浇筑面距埋设点约20cm时，用黑胶布将温度计密缠三层，以防仪器受碰损坏，并用黑胶布将其固定在水平钢筋上。⑷混凝土下料时应距仪器1.5m以上，振捣器不得接近1.0m范围以内；仪器周围人工回填剔除粒径8cm以上的混凝土，用人工捣实且不得触及仪器。⑸仪器埋设过程中及混凝土振捣密实后应进行观测，用电桥和兆欧表检测仪器的电阻、电阻比及绝缘度是否正常，在混凝土终凝以前再检查一次，如发现不正常应立即处理或更换仪器重埋。㈦量水堰⑴按照设计要求和现场的渗流量情况选购和加工堰板。⑵堰槽采用矩形断面，其长度应大于7倍堰上水头，且总长不小于2m，即堰板上游的堰槽长度不小于1.5m，堰板下游的堰槽长度不小于0.5m。⑶在堰槽的预留位置安装堰板，堰顶至排水沟沟底的高度大于5倍堰上水头，堰板应直立且与水流方向垂直，并使顶缘水平。⑷前期采用人工观测。当堰上水头小于5cm时采用容积法观测；当堰上水头大于5cm时用水位测针进行观测。后期用精密量水堰计观测。㈧钢筋应力计⑴根据钢筋直径选配相应规格的钢筋计，将仪器两端的连接杆分别与钢筋焊接在一起，焊接强度不低于钢筋强度。焊接过程中采取措施避免温升过高而损伤仪器。⑵安装、绑扎带钢筋计的钢筋，将电缆引出点朝下。⑶混土入仓应远离仪器，振捣时振捣器至少应距离钢筋计0.5m，振捣器不可直接插在带钢筋计的钢筋上。㈨三向应变计⑴按设计要求，先测量放样，确定应变计的高程、埋设位置。应变计埋设要严格控制方向，埋设仪器的角度误差不应超过1°。⑵当混凝土浇筑到距仪器高程20cm时，用自制的无底保护箱将埋设点围起来，平整底面，预埋固定应变计的支架。⑶人工回填同标号的仓内混凝土20cm厚，剔除混凝土中8cm以上的大骨料，达到埋设高程底部，用汽油或甲苯将仪器两凸缘盘擦净，再将仪器固定在支架上，仪器安装好后，控制好方向和角度。⑷在保护箱内分层回填混凝土，并用插钎人工捣实，直至仪器全部埋入。⑸混凝土下料时要距仪器1.5m以上，振捣器不得接近应变计1.0m范围以内。⑹在回填和振捣过程中应随时检查仪器的角度和方向，有位移应及时调整，并同时观测电阻和电阻比，一经发现损坏，即刻更换仪器。⑺在仪器顶部再覆盖一层50cm厚的混凝土。㈩无应力计⑴用16#铅丝将一支应变计固定于隔离筒内正中，将系牢应变计的无应力计隔离筒用辅助钢筋架立在设计埋设点位，距相邻应变计1.5m。⑵当混凝土浇至仪器埋设高程后，将系牢应变计的无应力计隔离筒筒口朝上，调整好筒体方向，使筒体中心轴垂直水平面。⑶用中、细石混凝土由上口填入筒内，混凝土切勿掉入内外筒之间的缝隙中，以人工捣实或小型振捣器振实，注意不要伤及仪器。⑷当筒内混凝土浇至离筒口5cm时，将橡皮圈放于法兰盘上，盖上顶盖，对称上紧螺栓，随后用混凝土将无应力计筒覆盖，振捣时不得损坏无应力计。⑸无应力计埋设后，应在仪器旁插上标记，继续浇筑混凝土时必须对仪器加以保护，防止振坏或移位。〔十一〕钢板应变计⑴将专用夹具焊接在压力钢管外表面，夹具应有足够的刚度保证钢板应力计不受弯。⑵将钢板应变计（小应变计）安装在专用夹具上，然后对钢板应变计预压以扩大受拉量程，一般将拉伸范围调整到1200×10-6。⑶仪器外盖上保护铁盒，盒周边与压力钢管接触处点焊，盒内充填沥青等防水材料以防仪器受外水压力或灌浆压力的损害。单向测缝计⑴测缝计埋设在基岩中①在岩体中钻孔，孔径不小于90mm，孔深1m。②在孔内填满水泥砂浆，砂浆应有微膨胀性，将带有加长杆的套筒挤入孔中，筒口与孔口齐平。然后将螺纹口涂上机油，筒内填满棉纱，旋上筒盖。③混凝土浇至高出仪器埋设位置20cm时，挖去捣实的混凝土，打开套筒盖，取出填塞物，旋上测缝计，回填混凝土。⑵测缝计埋设在分缝上①在较高的先浇块内预埋测缝计套筒；首先在模板上定出埋设位置，在套筒内的螺纹上涂机油，塞满布条或水泥袋纸以放水泥堵塞，将套筒旋紧在套筒盖上，再用三根铅丝钉在模板上，将套筒栓紧。②后浇块砼浇筑到相应高程后，除去六角螺帽及套筒内部的布条，然后将测缝计旋紧，再回填砼并捣实。压应力计⑴在施工准备阶段加工一个小铁架，高30cm，底部三只脚布置在17cm直径圆周上，顶部外圆直径15cm。⑵砼终凝后用铁刷将底部刷毛，用砂浆铺平，待砂浆初凝后，用少量细砂浆在坑底表面铺一薄层，再将一圆锥体砂浆放在坑底中央。将压应力计平放在砂浆上，用手边旋转边加压以除气泡并将压应力计底部的多余砂浆挤出仪器面板之外，然后用三角架放在应力计表面，其上加约10千克的荷重。⑶压重施加12小时后，将剔除6cm以上大骨料的砼轻轻回填入坑，人工振捣密实，然后轻轻将三角架取出。由于在张拉过程中，对各个锚束所施加的预应力不可能完全相同，因此预应力混凝土内部应力的调整也是一个非常复杂的过程。不同部位的混凝土将在不同应力状态和不同持荷时间情况下产生徐变变形。因此利用生产性试验段进行预应力混凝土徐变试验：在生产性试验段混凝土内适当增设一定数量的应力应变计，以监测混凝土内部应力变化和混凝土变形情况，监测时间一般为二十至三十天。1.4施工期观测及观测资料的整编在观测工作开始前56天，按有关技术规范、施工图纸及设计文件、仪器使用说明书等编制一份施工期观测规程，报送监理人审批，其内容包括：观测点的位置和埋设时间；各种监测仪器的观测要求、观测程序和方法；监测仪器设备的维护；观测资料的整编方法等。各种监测设施埋设安装完毕后，及时对观测设施进行测试、校正，记录各测点的初始值。施工期观测做到“四无”，即无缺测、无漏测、无不符和精度、无违时；“四随”，即随时观测、随时记录、随时计算、随时校核；“四固定”，即人员固定、仪器固定、测次固定、时间固定。各类数据均存入计算机进行数据处理，及时将观测物理量转换成相应的温度、应力、位移、渗压水位等物理量，并绘制时间过程线和相关曲线。并及时按月向监理人报送观测资料和成果。根据监测仪器的布置情况、类型、数量以及现场交通情况，采用“分区分组”负责的方式组织和进行观测工作，具体实施方法如下：⑴根据仪器布置情况及各部位仪器数量的不同，将西龙池地下厂房系统土建标安全监测工程分为四部分进行观测。⑵具体划分为：位移监测；变形监测；渗流及应力应变监测；声波测试。⑶成立专门的观测小组，指定专人负责该部位仪器的现场监测、巡视工作的安排及观测资料的分析、统计等工作，便于对现场和观测数据的熟悉，及时发现异常情况，及时进行现场调查、复测和上报工作。⑷根据技术规范及业主和监理的要求，每月进行周期观测3次，观测时间以每月的10日、20日、30日为基准，具体安排见表15-3。⑸在分区分组的基础上，每个小组内部也进行细分，按分组监测项目进行划分，使观测工作做到“仪器设备固定、观测人员固定”。⑹观测完成后，及时进行资料的统计整理工作，并进行初步分析，如有异常情况，及时向业主、监理汇报，同时组织现场的调查、复测工作，确保观测数据的准确性。⑺每月按时上交数据月报表和初步分析简报，原始数据按要求的格式进行上报。⑻为保证观测工作的正常进行，结合现场实际情况，人员配置详见表15-4。各监测项目测次表表15-3监测项目仪器埋设后的时段测次变形、锚索、渗流、温度监测第一个月1次/天第二个月1次/2天第三个月1次/周三个月以上2～4次/月应力应变监测第一个月1次/天第二个月1次/2天第三个月1次/周三个月以上2～4次/月声波测试第一个月1次/2天第二～三个月1次/周三个月以上1次/月西龙池地下厂房工程安全监测人员配置情况表表15-4序号组别部位人数备注1第一小组变形、锚索、渗流、温度监测92第二小组应力应变监测103第三小组声波测试4⑼表面变形监测点：表面变形监测点的标墩为钢筋混凝土观测标墩，标墩基础力求稳固，标墩应现场浇筑，对于主厂房岩壁吊车梁上的表面变形监测点，其外形尺寸应不影响吊车的运行。标墩顶部仪器基盘（强制对中盘）采取二期混凝土埋设且仪器基盘要求水平，其倾斜度不得大于4′，对中精度不低于0.1mm；标墩底盘表面设置水准标志；校核基点依据设计图纸。⑽表面变形监测点的监测方法观测仪器为瑞士徕卡公司生产的TC2003全站仪。该仪器的标称精度为：测角中误差0.5″,测边中误差1mm+1ppm.D。角度采用方向观测法，水平方向观测12测回，方向值取值0.01″。水平角观测使用的仪器使用前应进行检验（率定）。观测时，仪器应安置在仪器台上，保证仪器有稳定的观测环境。水平角观测时间应在通视良好、成像清晰、能精确照准时进行。水平角观测限差：两次读数差：2″半测回归零差：4″一测回内2C互差：6″各测回同一方向值校差：4″当水平方向的垂直角超过±3°时，该方向的2C互差可按同一观测段内相邻测回进行比较。三角形闭合差：≤2.5″按菲列罗公式计算的测角中误差:≤0.7″边长观测采用对向观测,测距9测回,垂直角观测9测回。一测回读数间较差：1mm测回间较差：3mm往返测间较差（化归同一高程面上）：√2（1mm+1ppm.D）初始值应取得2次测值。1.5施工期临时监测1.5.1洞内外观察隧洞开挖后立即进行围岩状况的观察和记录，观察工作面状态、围岩风化程度、节理裂隙、断层分布和形态、地下水情况以及喷射混凝土的效果。观察后进行工程地质特征的描述，绘制开挖工作面地质素描图，填写工作面状态记录表及围岩类别判定卡。对已施工区段的观察每天进行一次，观察内容包括喷射混凝土、锚杆、钢支撑的状况。洞外观察包括对洞口地表情况、地表沉陷、边坡的稳定以及地表水渗透等的观察。1.5.2周边位移量测量测隧洞断面的收敛情况，包括量测拱顶下沉、净空水平收敛，必要时进行底板鼓起的量测。量测采用收敛仪。为保证施工安全、开挖支护施工质量和进度计划的顺利完成，将结合永久观测并加强施工期的临时监测工作。将在地下开挖和支护施工过程中，主要进行以下项目的施工期临时监测：⑴洞室顶拱围岩下沉量及拱肩位移监测；⑵洞室围岩的收敛变位监测；⑶各部位地下水渗漏水量监测；⑷开挖爆破监测（洞壁弹性波测试及爆破松动区测量）上述临时监测项目和实施计划，在中标合同签字后，并在进一步取得水文及地质资料后，向监理报送审查。监测过程中及时将监测资料整理后报送监理。㈠洞室围岩的收敛变形监测此项监测主要在主厂房进行，在主厂房根据开挖揭示的地质情况和建筑物结构的布置，拟布置4～5个断面进行监测。收敛计是量测地下洞室在施工及运行期间洞壁对应点收敛变形的主要仪器，是原位监测的一项重要内容。在洞室选定部位，钻孔安设带环的量测标点（或称锚点），然后将收敛计上所带钢尺的一端挂钩在一个锚点上，而收敛计的挂钩在另一个锚点上，量测各锚点间的测值。额定拉力一般为100-140kN。利用随着洞室的开挖距离变化及不同时间的测值进行计算，便可获得各锚点的开挖距离或时间与变形的关系曲线。㈡洞室顶拱围岩下沉量及拱肩位移监测此项监测主要在主厂房进行，在主厂房根据开挖揭示的地质情况和建筑物结构的布置，拟布置4～5个断面进行监测；主变室只进行围岩顶拱下沉量监测。此项监测主要由多点变位计进行监测。㈢多点变位计的安装埋设⑴首先验孔（孔深、方位、高程），验孔合格后方可进行多点变位计的安装。⑵安装前，各点标识清楚（用不同的颜色胶带区分），按各测点的位置将各测杆的锚头组装好，并用隔离架将各测杆分开，与灌浆管绑扎一体，一起穿入孔底。记录各测杆的长度。⑶测杆加长连接时，一定要注意各测杆的标识，不得弄错、混淆，并旋紧测杆接头不得松动。注意在测杆的护管内放减摩环。⑷测杆穿完后，安装孔口装置，封孔，全孔灌浆，水灰比0.5，压力<0.2Mpa，闭浆30分钟，做好各测杆标识。⑸灌浆72h后安装测头，浇砼墩头，制作测头保护罩，割去多余的灌浆管、回浆管。⑹调试安装传感器，取得初始值，带保护罩加以保护。㈣各部位地下水渗漏水量量测洞内全洞系统出水量利用在供水和排水管路上设置计量水表或设置量水堰，定期进行供水、排水量的记录，计算每天洞内渗水量；洞内单点渗水量根据围岩的出水情况，由现场技术员用量筒对比较集中具有代表性的出水点按监理要求定期进