主厂房岩锚梁桥机试验全过程智能监测反馈.pdf

34云南水力发电YUNNAN WATER POWER第 40 卷第 3 期 *收稿日期：2022-12-13 作者简介：邹兴宏（1984-），男，彝族，云南禄劝人，工程师，主要从事水电工程安全监测技术工作。主厂房岩锚梁桥机试验全过程智能监测反馈邹兴宏1，魏大晗2，董常文2（1.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南昆明650041；2.云南华能澜沧江水电有限公司，云南昆明650214）摘要：TB 水电站主厂房内安装 2 台 550 t/100 t 单小车桥式起重机，其支撑结构采用岩壁吊车梁。为了解其结构受力状态，确保桥机安全稳定运行，在进行桥机负荷试验（静载、动载）中，对监测断面进行全智能自动监测、反馈。成果表明，试验过程中各项监测指标均处于设计预警值以内，表明主厂房岩壁吊车梁结构和体型合理、安全可靠。关键词：岩锚梁；桥机试验；智能监测；反馈中国分类号：TV698.1+1 文献标识码：A文章编号：1006-3951(2024)03-0034-04DOI：10.3969/j.issn.1006-3951.2024.03.009Intelligent Monitoring and Feedback of the Entire Process of Main Powerhouse Rock Anchor Beam Bridge Crane TestZOU Xinghong1,WEI Dahan2,DONG Changwen2(1.Power China Kunming Engineering Corporation Limited,Kunming 650041,China;2.Huaneng Lancang River Hydropower Inc.,Kunming 650214,China)Abstract：Two 550t/100t single trolley bridge cranes with rock wall crane beams are installed in the main building of TB hydropower station.In order to understand its structural stress state and ensure the safe and stable operation of the bridge crane,fully intelligent automatic monitoring and feedback are carried out on the monitoring section during the bridge crane load test(static load and dynamic load).The results indicate that all monitoring indicators during the experiment were within the design warning values.It proves that the structure and shape of the rock wall crane beam in the main factory building are reasonable,safe and reliable.Keywords：rock anchor beam;bridge crane test;intelligent monitoring;feedback0引言TB 水电站引水发电系统布置在河道右岸，主厂房开挖尺寸 178.6 m25.5 m68.73 m（长 宽 高），主厂房安装 4 台单机容量为 350 MW 的混流式机组，引水和尾水系统采用单机单洞的布置方式。主变洞、尾水调压室、尾水隧洞等主要建筑物均为大开挖断面的地下洞室，具有大跨度和高边墙的特点，并且各洞室之间相互交叉，布置复杂。厂内设2台550 t/100 t的单小车桥式起重机，用以安装和检修机电设备，轨顶高程 1 636.2 m，其支撑结构采用岩壁吊车梁。主厂房岩壁吊车梁以上开挖跨度 27.3 m，以下开挖跨度 25.5 m，主厂房岩锚梁以下净跨 23.5 m，上、游侧宽度分别为9.7 m、13.8 m。上下游侧各设置 1 m 宽防潮通风夹层。安装场、主机间、副厂房长度分别为 49.4 m、112.2 m、17 m。1岩壁吊车梁结构设置主机间长 112.2 m，安装间长 49.4 m，在厂房的上游侧主机间和安装间布置 161.6 m 长的岩壁吊车梁，在厂房的下游侧布置 150 m 长的岩壁吊车梁和跨主变运输洞的由框架柱支撑的跨度 11.6 m的吊车梁。岩壁吊车梁分别沿厂房上、下游边墙在厂纵 0-011.600 m 厂纵 0+015.700 m 范围内布35邹兴宏，魏大晗，董常文主厂房岩锚梁桥机试验全过程智能监测反馈置，梁顶高程1 635.88 m，梁底高程为 1 633.08 m。吊车梁上部布置两排悬吊锚杆，倾角分别为25、20，锚杆入岩长度 10 m，间距 90 cm，梅花型布置。下部布置 1 排系统锚杆 HRB400（32 mm），入岩长度7.5 m；1排受压锚杆HRB400（32 mm），入岩长度 7.5 m，倾角为 45。厂房下游边墙交通洞进口处吊车梁由设置在洞口两侧的结构柱支撑，由岩壁吊车梁悬吊锚杆与下部混凝土柱联合受力。2岩壁吊车梁监测布置岩壁吊车梁上布置有 6 个监测断面，共 117支监测仪器。在悬吊锚杆（直径为36 mm）、水平系统锚杆（直径为32 mm）、受压锚杆（直径为32 mm）典型断面选择部分锚杆作为监测锚杆，安装锚杆应力计对锚杆受力情况进行监测；在典型断面混凝土与基岩面安装测缝计对缝开合度情况进行监测；其监测仪器布置见表 1，岩壁吊车梁监测仪器典型断面见图 1。表 1岩壁吊车梁监测断面统计表序号剖面编号桩号序号剖面编号桩号1y1-y1厂 0+015.70010y7-y7厂 0+158.0002y1-y1厂 0+016.70011y8-y8厂 0+123.5003y2-y2厂 0+045.00012y9-y9厂 0+093.5004y2-y2厂 0+046.00013y10-y10厂 0+070.0005y3-y3厂 0+070.00014y11-y11厂 0+045.0006y4-y4厂 0+093.00015y11-y11厂 0+046.0007y5-y5厂 0+0123.00016y12-y12厂 0+015.7008y6-y6厂 0+158.00017y12-y12厂 0+016.700图 1岩壁吊车梁典型监测断面图36云南水力发电2024 年第 3 期3监测警戒值根据设计云南澜沧江 TB 水电站主厂房岩壁吊车梁荷载试验技术要求1，试验监测警戒值控制要求为：当监测仪器的测值达到或超过以下任 1 个数值时，应进行必要的现场巡视检查及暂停试验工作，检查分析后再调整试验方案。每级试验完成后，承担监测单位应及时将监测数据报告给领导小组，待试验各方确认数据无异常时方可进行下一级试验。1）桥机 75%（50%）承载工况：锚杆应力计测值增值 20 MPa；岩壁梁与围岩开合度增值 0.2 mm；多点位移计增值 0.4 mm。b）桥机大于或等于 100%承载工况：锚杆应力计测值增值 30 MPa；岩壁梁与围岩开合度增值0.3 mm；多点位移计增值 0.5 mm。4全智能监测TB 水电站桥机试验过程采用全智能自动监测，为国内首个大型电站桥机试验全智能监测应用工程。按设计要求桥机试验过程采集测点达 450支传感器，传统人工采集方法效率低且影响试验进度，TB 水电站采用自智能自动监测对监测数据进行连续采集，采集频率高（按 1 次/6 min 进行全面数据采集），数据准确及时且反馈迅速：在系统中将警戒值预先设置好，试验过程中达警戒值时自动发出报警；每级试验完成各项监测指标自动完成统计，形成统一报表及时间过程线，结果一目了然。5试验成果分析5.1围岩变形静载试验厂房发电机层以上厂 0+33.0 m、厂 0+45.0 m 监测断面多点位移计各深度测点位移变化量在-0.17 0.04 mm 之间，主变洞上游侧 边 墙 厂 0+57.0 m、厂 0+120.0 m、厂 0+163.0 m 监测断面多点位移计各深度测点位移变化量在-0.05 0.02 mm 之间，母线洞 0+22.8 m、0+24.8 m 监测断面多点位移计各深度测点位移变化量在-0.05 0.02 mm 之间，位移变化值均在警戒值之内。动载试验厂房发电机层以上厂 0+33.0 m、厂0+45.0 m、厂 0+107.0 m、厂 0+156.0 m 监测断面多点位移计各深度测点位移变化量在-0.16 0.10 mm 之间，主变洞上游侧边墙厂 0+57.0 m、厂0+120.0 m、厂 0+163.0 m 监测断面多点位移计各深度测点位移变化量在-0.10 0.31 mm 之间，母线洞 0+22.8 m、0+24.8 m 监测断面多点位移计各深度测点位移变化量在-0.020.18 mm之间，位移变化值均在警戒值之内。5.2围岩应力静载试验厂房发电机层以上厂 0+33.0 m、厂 0+45.0 m 监测断面锚杆应力变化量在-0.48 MPa 0.04 MPa 之 间；主 变 洞 上 游 侧 边 墙 厂0+57.0 m、厂 0+120.0 m、厂 0+163.0 m 监测断面锚杆应力变化量在-0.18 MPa 0.08 MPa 之间；母线洞 0+22.8 m、0+24.8 m 监测断面锚杆应力变化量在-0.06 MPa 0.04 MPa 之间；锚杆应力增量均在警戒值之内。动载试验厂房发电机层以上厂 0+33.0 m、厂0+45.0 m、厂 0+107.0 m、厂 0+156.0 m 监 测 断 面锚杆应力变化量在-1.24 MPa 0.48 MPa 之间；主变洞上游侧边墙厂 0+57.0 m、厂 0+120.0 m、厂 0+163.0 m 监测断面锚杆应力变化量在-0.15 MPa 0.16 MPa 之 间；母 线 洞 0+22.8 m、0+24.8 m 监测断面锚杆应力变化量在-0.15 MPa 0.36 MPa 之间；锚杆应力增量均在警戒值之内。静载试验厂房发电机层以上厂 0+33.0 m、厂 0+45.0 m 监测断面锚索测力计荷载变化量在-0.48 kN 0.32 kN 之间；主变洞上游侧拱腰厂0+120.0 m监测断面锚索测力计荷载变化量为-0.10 kN；母线洞底板锚索测力计荷载变化量在-0.31 kN 0.43 kN 之间；锚索荷载均无明显异常变化。动载试验厂房发电机层以上厂 0+33.0 m、厂0+45.0 m、厂 0+107.0 m、厂 0+156.0 m 监测断面锚索测力计荷载变化量在-0.80 kN0.67 kN之间；主变洞上游侧拱腰厂 0+120.0 监测断面锚索测力计荷载变化量为 0.08 kN；母线洞底板锚索测力计荷载变化量在-0.49 kN 1.51 kN 之间；锚索荷载均无明显异常变化。37邹兴宏，魏大晗，董常文主厂房岩锚梁桥机试验全过程智能监测反馈5.3岩锚梁应力静、动载试验岩壁吊车梁监测成果统计见表2，表 3，成果表明静、动载试验锚杆应力增量均在警戒值之内，岩壁吊车梁安全稳定2-3。表 2静载试验锚杆应力计监测成果统计表试验工况受拉锚杆增量拉应力增量/MPa受压锚杆增量压应力增量/MPa50%Gn0.17-0.0375%Gn0.22-0.07100%Gn0.70-0.23125%Gn0.55-0.39备注：为厂 0+15.7 m、厂 0+45.0 m 监测断面；Gn 为额定起重量。表 3动载试验锚杆应力计监测成果统计表试验工况受拉锚杆增量拉应力增量/MPa受压锚杆增量压应力增量/MPa50%Gn5.48-0.7475%Gn5.94-1.51100%Gn9.03-2.28110%Gn0.79-0.33备注：为厂 0+15.7 m、厂 0+45.0 m、厂 0+70.0 m、厂 0+93.5 m、厂 0+123.5 m、厂 0+158.0 m 监测断面；Gn 为额定起重量。5.4梁体与围岩接缝变形动载试验岩壁吊车梁厂 0+15.7 m、厂 0+45.0 m、厂 0+70.0 m、厂 0+93.5 m、厂 0+123.5 m、厂 0+158.0 m 监测断面测缝计，50%荷载开合度最大增量为 0.01 mm，75%荷载开合度最大增量为 0.02 mm，100%荷载开合度最大增量为0.04 mm，以上各级开合度最大增量均发生在厂0+093.50 m 桩号上游侧，其余测点各级荷载测值均无明显变化。岩壁梁与围岩开合度增量均在监测警戒值之内4。5.5国内同类工程比较表 4 列出部分已建工程岩壁吊车梁试验实测锚杆应力值，从表中可看出 TB 水电站地下厂房岩锚梁锚杆应力变化在正常范围内5-6。表 4已建工程岩壁吊车梁试验锚杆最大应力增量统计表工程岩壁吊车梁结构（宽 高）/m吊车吨位/t最大应力增量/MPa鲁布革水电站1.752.22521601.38（0.75 Pm）广州抽水蓄能电站1.62.3220013.65（1.2 Pm）东风水电站2.12.612505.3（1.2 Pm）大朝山水电站1.752.5240015.95（1.25 Pm）小湾水电站2.83.721 00021（1.0 Pm）漫湾水电站2.83.721 0008.05（1.1 Pm）锦屏二级水电站4.12.2527009.45（1.1 Pm）官地水电站2.253.1829005.12（1.0 Pm）大华桥水电站1.852.35424501.58（1.1 Pm）TB 水电站1.902.9525509.03（1.0 Pm）6结束语1）围岩位移、应力和接缝开合度的监测值均未超警戒值，表明岩壁吊车梁结构和体型合理可行，岩壁吊车梁处于稳定状态。2）通过对岩锚吊车梁和围岩变形、接缝开度以及接触面应力成果综合分析，岩锚吊车梁最大接缝开度增量约 0.04 mm，锚杆应力最大增量 9.03 MPa，故认为 TB 水电站岩壁吊车梁围岩锚固良好且整体性较好，刚度较大，岩台承载力满足要求。3）本次试验加载对岩锚梁的各种仪器测值未产生明显影响，受力和变形增量均在设计允许范围内，试验表明岩锚梁工作状态正常。4）试验后梁内监测仪器测值回复性较好，残余变形较小且未发生塑性变形。试验监测成果表明，主厂房岩壁吊车梁结构和体型合理、安全可靠。参考文献：1 云南澜沧江 TB 水电站主厂房岩壁吊车梁荷载试验技术要求R.中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司，2022.2 张学良，吴兴旺，王丽娟，等.大华桥水电站厂房岩壁吊车承载试验监测成果分析J.云南水力发电，2020，36（1）：65-70.3 张学良，吴兴旺，王丽娟，等.大华桥水电站岩壁吊车承载试验设计方案J.云南水力发电，2020，36（1）：71-74.4 DL/T 5178-2016 混凝土坝安全监测技术规范S.5 王跃，代贞龙，石明华，等.岩土工程安全监测手册M.北京：中国水利水电出版社，2008.6 索丽生，刘宁，高安泽，等.水工设计手册M.北京：中国水利电力出版社，2011.