第十一章 原型观测工程施工.docx

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第十一章原型观测工程施工

第十一章原型观测工程施工

11.1工程范围

马边河舟坝水电站大坝工程原型观测工程的工程范围是指设计图纸所示的大坝标范围的永久建筑物（包括挡水大坝及其两岸边坡）观测仪器和设备的采购、率定、安装、埋设和施工期观测。

11.2观测仪器的检验

根据设计单位提供的观测仪器各项技术参数要求，初步选定2～3家品牌产品。

对选定的厂家产品，必须经过检验，各项技术参数合格并经现场监理工程师确认后方可采购、安装埋设施工。

11.2.1检验依据

检验主要依据以下标准、规范：

《国家三角测量和精密导线测量规范》。

11.2.2力学性能检验

11.2.2.1实验条件、设备及注意事项

（1）参比工作条件：

环境温度10～30℃，检验时环境温度应保持恒定，环境相对湿度≤80%。

（2）主要设备：

大小校正仪、0级千分表、10mm及15mm的0级百分表、活塞式压力计、压应力计承压板、压块和球座、1级万能材料试压机、电阻比电桥。

（3）注意事项：

①检验前将仪器在参比工作条件下置放24h以上；

②仪器安装在检验设备上时，控制电阻比变化不大于20×0.01％；

③压应计安装后将电阻比条至出厂时自由状态电阻比，测缝计调至零位电阻比，然后才能进行预拉、预压，以免超限损坏仪器；

④正式检验前在仪器测量上下限的1.2倍范围内预拉、压循环3次以上，直至测值稳定；

⑤渗压计检验前将透水石取下，接入活塞式压力计并拧紧。

（4）按设计、规范要求分档加载。

11.2.2.2端基线性度检验

将仪器压至测量范围下限值（下行）量测电阻比，再分档施加拉力（上行），每档量测电阻比，全程量测电阻比n个；然后下行逐档量测电阻比，同样量测n个电阻比。

反复3次后计算下列个值：

各档测点电阻比总平均值Zn、各档测的电阻比理论值Zt、各档测点电阻比偏差值δi、端基线性度误差α等值。

11.2.2.3滞后α′检验

α′=Δ2/Δz×100%

式中Δ2—每次循环中各测点上行及下行电阻比测值差的最大值。

11.2.2.4不重复度α″检验

α″＝Δ3/Δz×100%

式中Δ3—3次循环中各测点上行及下行的各自3个电阻比测值差的最大值。

11.2.2.5最小读数f检验

（1）应变计

f＝Δl/lΔz

式中Δl—相应于全量程的变形量，mm

l—应变计标距，mm

（2）测缝计

f＝Δl/Δz

（3）孔隙应力计

f＝P/Δz

式中P—检验时的最大压强，Mpa。

（4）钢筋计

f＝P/Ae/Δz

式中P—检验时的最大拉力，N。

Ae—钢筋计钢套截面积，mm2。

11.2.2.6误差计算

误差αf＝（|ft-fi|／ft）×100%

力学性能检验的各项误差，其绝对值不得大于规范的规定。

11.2.3温度性能检验

11.2.3.1试验条件、设备及注意事项

（1）参比工作条件

环境温度20℃±2℃，环境相对湿度≤80％。

（2）主要设备

超级恒温水槽和水银导电表、二等标准内标式水银温度计、双层保温桶、电阻比电桥、100V直流兆欧表。

（3）注意事项

①温度系数检验时，仪器要浸入水中5cm。

且勿接触加热器，保持水温变化在±0.1℃以内恒1h，待仪器测值稳定时开始读数。

②检验电阻时，双层保温桶底部先铺垫20cm后、直径小于3cm的碎冰层，将仪器水平放置于碎冰层上，仪器于桶壁之间应有一定的距离，不能相碰。

其上覆盖厚冰层，再放一层仪器，最顶上碎冰层厚度不得小于20cm。

桶内注入干净水。

恒温2h后，任选2只仪器抽检，待测值稳定时开始检验。

11.2.3.2　0℃电阻检验

测量0℃时仪器电阻、电阻比和绝缘电阻。

0℃计算电阻值R0′

R0′＝R0（1－βT12／8）

式中R0′—计算0℃电阻值

R0—实测0℃电阻值

β—钢丝材料电阻温度二次系数

T1—取60℃

11.2.3.3温度系数检验

每一检验档应测量仪器电阻、电阻比，温度上限档应同时测量仪器绝缘电阻。

分别计算仪器在0℃以上和以下时的温度系数。

11.2.3.4检验误差

仪器温度性能各项检验值与出厂系数之差的绝对值及绝缘电阻必须满足有关规范规定。

11.2.4防水性能检验

11.2.4.1对仪器施加0.5MPa水压力（孔隙水压力应在测量上限压力下进行试验），持续时间≥0.5h。

11.2.4.2测量仪器电阻比、电阻、室温。

量测仪器外壳与绝缘电缆之间的绝缘电阻，其值应大于等于50兆欧。

11.2.5电桥检验

采用率定器法检验，主要检验以下内容：

（1）绝缘检验；

（2）零位电阻和变差检验；（3）准确度检验；（4）内附检流计检验。

采用简易率定法时，限差可放宽1倍。

11.3观测仪器的埋设施工

11.3.1埋设前的准备工作

11.3.1.1根据观测设计要求，完成埋设部位预留孔槽、导管及各种预埋件施工，进行埋设点测量放线。

11.3.1.2同组应变计应尽可能选择灵敏度和温度系数相似的仪器。

11.3.1.3电阻式仪器电缆严格按设计和有关规范连接。

11.3.1.4屏蔽电缆严格按设计和有关规范要求连接。

11.3.1.5埋设仪器及附件安装：

埋设前必须进行配套组装并检验合格。

11.3.2埋设施工要求

11.3.2.1埋设前应复查设计编号、出厂编号、自有状态测值。

11.3.2.2仪器安装位置应严格检查，保持正确。

11.3.2.3仪器引出电缆在仪器埋设点附近绕圈预留一定的富裕度，以免施工过程中牵引拉动电缆时改变仪器方向。

11.3.2.4基岩中埋设仪器，槽孔必须清洗干净，回填砂浆宜用微膨胀水泥拌制，或在水泥中掺入4％MgO，以利于砂浆与基岩槽孔壁的结合。

11.3.2.5混凝土中埋设仪器，仪器周围混凝土必须剔除大于8cm粒径的骨料，采用人工分层捣实。

11.3.2.6混凝土下料应距仪器1.5m以上，振捣器距仪器距离大于振捣半径范围，一般不小于1m。

11.3.2.7仪器埋后做好标记，派专人维护，以防人机损坏，待覆盖混凝土终凝厚度达到0.6m以上时，守护人员方可离开。

11.3.2.8埋设全过程中应经常监测仪器工作状态，发现异常情况及时采取补救措施或更换设备。

11.3.2.9仪器埋设中应使用经过批准的编码系统，对各种仪器设备、电缆、观测剖面、控制坐标等进行统一编号，每支仪器均须建立档案卡。

11.3.2.10协调好建筑物施工和观测仪器安装埋设的相互干扰，并将观测仪器设备的埋设计划，列入建筑物施工的进度计划中。

11.3.2.11严格按照监理工程师批准的安装和埋设措施计划和厂家使用说明书规定的程序和方法，进行仪器设备的安装和埋设。

11.3.3仪器埋设施工

11.3.3.1应变计埋设

（1）基岩应变计埋设

基岩应变计埋设于完整基岩中效果较好。

仪器埋设于槽或孔中心，仪器中部嵌一层橡皮或油毛毡圈，以防止回填砂浆影响仪器变形。

（2）混凝土内应变计埋设

混凝土浇筑到埋设高程时，在预留支座支杆上安装仪器；也可在混凝土浇筑振捣后造孔埋设。

（3）无应力计埋设

首先加工无应力计筒，筒内应变计事先用细铅丝固定在筒中心位置。

无应力计埋设一般大口向上，距应变计1～1.5m。

靠近坝面埋设的无应力计距边界有一定的距离，且筒轴线应尽可能与等温面垂直。

11.3.3.2测缝计埋设

（1）坝缝测缝计埋设

在先浇混凝土块仪器埋设位置预埋测缝计套筒。

若电缆需从先浇块引出，这在模板上设置储藏箱，用于储藏仪器和电缆。

后浇块混凝土浇至高于仪器安装高程20cm时，挖去混凝土露出套筒，打开筒盖，取出填实物，安装测缝计，回填混凝土。

（2）基岩与混凝土界面测缝计埋设

在仪器埋设位置按设计方向钻一孔径大于9cm的孔，孔深20cm，岩体裂隙发育时孔深1m；清孔后，向孔内灌注水泥砂浆，将套筒挤压入孔中，筒口与岩面平。

混凝土浇筑至高于仪器埋设位置20cm并捣实后，挖去混凝土露出套筒，打开筒盖取出填实物，安装测缝计、回填混凝土。

为防止仪器埋设时受压，可采用三角架支撑控制仪器零点。

（3）混凝土或岩体表面测缝计安装

测缝计垂直横跨裂缝，安装于预埋的或粘贴在缝两侧的专用工具上。

专用夹具采用模具定位。

测缝计安装前加工一只凸缘接头旋入螺丝端头，安装后加罩保护。

11.3.3.3渗压计埋设

11.3.3.3.1准备工作

（1）渗压计在埋设前，必须进行室内检验。

（2）取下仪器端部的透水石，在钢膜片上涂一层黄油或凡士林油以防生锈。

（3）电缆接长时，必须将同色芯线接在一起，并用锡焊牢，认真进行硫化。

（4）安装前，需将渗压计在水中浸泡2h以上，使其达到饱和状态。

11.3.3.3.2埋设

采用机械造孔，先在预定位置钻一集水孔，孔径为50mm，孔深不大于1m，再将装入砂袋内的渗压计放到集水孔上，砂袋用砂浆糊住，砂浆终凝后，即可在砂袋上浇筑混凝土。

11.3.3.4测压管埋设施工

（1）测压管造孔

采用XU100型钻机造孔，钻孔孔径为110mm，钻孔深度、孔斜严格按设计图纸和规范控制。

测压管钻孔施工必须在该段的固结、帷幕灌浆结束后进行。

（2）测压管制作

按设计要求选择镀锌管作测压管。

垂直安装的测压管一般分为三段，即下部进水管段、中间连接段、上部孔口段。

进水管段长一般超过最高、最低浸润线范围0.5～1.0m。

进水段作成花管，孔径6～8mm，纵向钻孔四排，间距100～120mm，呈梅花状布置。

外包10目铁砂布一层，50目铜丝布一层，棕皮二层，麻布二成，用钢丝捆扎。

中间连接管，用铜箍连接。

孔口段管顶设有管帽，在管顶以下10cm处钻有1～2个10mm直径的进气孔。

孔口段周围0.5m深度范围为孔口保护箱，箱盖可以上锁。

（3）测压管安装

测压管在孔口连接。

下管前，先在孔底回填一定长度的水泥砂浆或水泥膨润土浆。

然后将进水管、连接管依次下入孔内。

当测压管下至孔底垫层后，向测压管与孔壁之间的间隙先填入满足设计要求的砾石，再填入0.8～2.0mm细砂，边填料边摇动测压管，让填料振动密实。

孔口段按实际要求填入水泥砂浆封闭孔口段。

（4）测压管制安注意事项

①花管制作应将钻孔周围毛刺打磨干净，以免影响以后水位量测装置通过。

②测压管下入孔内时，要缓慢、轻放，避免冲击、摩擦损坏进水段滤网装置。

③测压管连接管箍需拧紧，管箍应带在加长段上部，接管下段应用抱钳夹住，避免掉管，发生孔内事故。

④管壁充填的填料，必须经过筛洗，粒径满足设计要求，填料的分段长度符合设计图纸要求。

11.3.3.5集线箱安装

集线箱应保持干燥。

现场安装完后，其电阻应按表11-2-1进行安装质量控制。

表11-2-1集线箱安装质量检查控制表

项目

限差（Ω）

各接点内阻

≤0.03

各接点内阻之差

≤0.005

各接点内阻变差

≥0.002

绝缘电阻

≥100103

11.3.3.6观测仪器连接电缆施工

11.3.3.6.1对电缆的基本要求

（1）埋设仪器应联接具有耐酸、耐碱、防水性能的专用橡皮电缆，其芯线应为镀锡铜丝。

（2）电缆在使用温度为-25-60℃；承受的水压力为1.0MPa时，绝缘电阻应≥50MΩ。

（3）电缆芯线应在100m内无接头。

（4）三芯或四芯电缆每100m的单芯电阻应不超过1.5Ω，芯线之间每100m的绝缘电阻差值应≤0.05MΩ，五芯电缆每100m单芯电阻应不超过3.0Ω。

（5）电缆内通入（0.1-0.15）MPa气压时，其漏气段不得使用。

11.3.3.6.2仪器电缆长度计算

应根据观测设计和现场情况准备仪器的加长电缆，其长度按下式计算：

L=KL0+B

式中L——接长电缆总长度，m；

L0——仪器到观测站牵引路线长度，m；

K——接长电缆系数，一般取1.05；

B——观测端加长值，对坝内仪器为2—3m，对基岩仪器为3-5m。

11.3.3.6.3敷设

（1）埋设电缆时应避免电缆承受过大拉力或接触毛石和振捣器，电缆在导管的出口和人口处应用橡皮或麻布包扎，以防受损。

（2）混凝土浇筑后电缆未引入永久测站前，应用胶管或木箱加以保护，并设临时测站和防雨棚，严禁将电缆观测端浸入水中，以免芯线锈蚀或降低绝缘度。

（3）应在仪器端、电缆中部和测量端安放仪器编号牌。

（4）电缆测量端芯线头部的铜丝应进行搪锡，并用石腊封好。

11.3.3.6.4电缆联接

一、联接

（1）按技术要求剥制电缆头，在去除芯线铜丝氧化物时，不得折断铜丝。

（2）仪器出厂电缆一般为三芯，与接长电缆联接时，其连接方式及电缆接头长度应按技术要求进行。

（3）联接时应保持各芯线长度一致，并使各芯线接头错开，采用锡和松香焊接，焊后检查芯线联接质量。

（4）芯线搭接部位用黄腊绸、电工绝缘胶布和橡胶带包裹，电缆外套与橡胶带联接处应锉毛并涂补胎胶水，外层用橡胶带包扎直径应大于硫化器钢模槽2mm。

（5）对接头进行硫化。

二、接头硫化要求

（1）接头硫化时必须严格控制温度，硫化器预热至100℃后放入接头，升温到155—160℃，保持30min后，自然冷却到100℃时脱模。

（2）硫化接头在（0.1-0.15）MPa气压下试验时不漏气，在1.0MPa压力水中的绝缘电阻应≥50MΩ。

（3）接头硫化前后应测量、记录电缆芯线电阻、仪器电阻比和电阻。

11.3.3.7观测标志的埋设

（1）施工流程框图

随着建筑物的建成，观测标志便及时进行埋设，以利能及时使用，其施工流程见图11-2-1。

图13-2-1施工流程图

图11-2-1观测标志埋设施工流程图

（2）坑槽开挖

按施工图或监理工程师要求的坐标位置进行放线，并在适当位置牢固贴上一铝制标签，且永久记上仪器种类的编号、位置和高程等。

岩基坑开挖人工辅以风镐开挖，土坑采用人工挖渣。

其开挖断面尺寸严格按施工图所示进行施工。

（3）构筑表面处理及打锚筋孔

按施工图或监理工程师要求的坐标位置进行放线，并在适当位置作好标记，观测墩范围内的砼表面采用人工凿毛，冲击电钻造孔，并埋设锚筋、注浆。

（4）观测墩标志埋设

按施工图所给尺寸将观测墩提前加工好，待埋观测墩的坑槽挖好后，将模板运至现场安装，人工现场拌和砼浇筑。

（5）观测墩现浇

构筑物表面处理及锚筋孔完成后，将按施工图所给尺寸制作好的定型模板运至现场进行安设，在拌和站调运砼或人工现场拌和砼进行浇筑及高程标志的埋件安设。

（6）回填

按监理工程师的要求准备回填料，若挖出的料符合要求可就近集渣，用于回填料，所有回填料应仔细压实至规定的密度或监理工程师认可密度。

压实回填料时严禁碰撞观测墩，以防变位。

（7）施工期保护

在观测墩埋设好后，设置安全保护观测室，在其周围作上明显的标记。

11.3.4仪器埋设施工质量控制

11.3.4.1施工组织设计保证基本资料完备、数据可靠；观测断面定位和仪器位置准确无误；仪器设备选型符合选型原则要求；工程实施前应制定严格的技术规程。

11.3.4.2监测人员在仪器组装率定、安装埋设、观测与记录、资料整理与分析、信息反馈与预报等每个环节要保证质量水平，合格质量水平应根据规范的规定指标确定。

11.3.4.3在仪器安装过程中，必须对仪器、传感元件、材料、设备工艺等进行连续性的检验，以确保质量的稳定性。

11.3.4.4仪器埋设必须高度重视保护，仪器周围混凝土应剔除大于8cm以上的骨料，采用人工分层回填捣实，混凝土下料应距仪器1.5m以外，振捣器距仪器大于1米，仪器埋设后必须校正，并有专人维护。

电缆保护是施工成败的关键，应贯通于施工的全过程，仪器电缆绝对不能暴露在日光下长期暴晒或淹没在水中，严防各种油类沾污腐蚀，埋设和牵引过程中严防骨料、机械等砸坏及钢筋焊接时焊渣烧坏，在整个施工过程中必须由专人维护，临时观测时必须设临时保护箱保护。

11.4施工期观测及观测资料的整编

11.4.1施工期观测

11.4.1.1承包人在仪器设备安装完毕、建立初始读数和正常运行84天，并经监理工程师检验合格后，将观测仪器设备（包括仪器的档案卡、埋设施工记录和完工资料等）全部移交给发包人。

11.4.1.2在施工观测期间，承包人应按期向监理工程师提交观测资料。

施工期内，承包人除按监理工程师指示负责观测外，还应对工程建筑物进行巡视检查，并作好记录，还应在发现工程建筑物出现异常情况时，应增加观测仪器的测读次数，并立即报请监理工程师。

11.4.1.3在施工观测期间，承包人应按规定，为发包人人员接受观测仪器设备和顺利进行观测工作的交接，以及为发包人在施工期的日常观测提供一切方便。

11.4.2观测资料的整编

11.4.2.1承包人应使用批准的格式将各项仪器的有关参数、仪器安装埋设后的初始读数和全部仪器设备档案卡等整编成册。

11.4.2.2承包人应在施工期及时整理分析全部观测资料，绘制测值变化过程线，并定期将观测成果分析报告报送监理工程师审查。

11.4.2.3承包人应按监理工程师指示，在水库初期蓄水至规定水位，或根据工程安全检查的需要，按SDJ336—89的规定，向监理工程师提交工程建筑物监测报告。

11.5质量检查和验收

11.5.1仪器设备的检查和交货验收

承包人采购的全部仪器设备应按有关规定，进行检查和交货验收，并应将包括仪器设备出厂的检验测试报告和验收产品合格证书在内的交货验收资料提交监理工程师。

11.5.2仪器设备安装埋设质量的检查

在工程建筑物施工过程中，每项观测仪器设备安装埋设完毕后，承包人会同监理工程师立即对仪器设备的安装埋设质量进行检查和检验，经监理工程师检查确认合格后，方能继续进行工程建筑物的施工。

11.5.3完工验收

在进行工程建筑物完工验收的同时，承包人应按合同通用条款有关规定，申请对本工程原型观测项目进行完工验收，并按有关规定向监理工程师提交以下完工资料。

（1）仪器设备编号和仪器设备说明书；

（2）仪器的率定和检验记录；

（3）仪器设备安装埋设的施工记录；

（4）仪器设备安装埋设完工图；

（5）隐蔽部位的验收记录；

（6）施工期的观测原始资料以及观测成果分析报告。