[發明專利]一種正垂鋼管預埋方法及結構

在審

• 申請號: 202110277376.7
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113188412A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 周克明;謝濟安;吳金海;張松濤;劉剛;張金生;黃天寶;張進;沙海明;潘振東;何佳能
• 申請（專利權）人: 水利部南京水利水文自動化研究所;江蘇南水科技有限公司;廣西大藤峽水利樞紐開發有限責任公司;東莞理工學院城市學院;水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G01B5/12
• 分類號: G01B5/12;G01C15/10;G01C15/12
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 葉涓涓

本發明采用一種實用的彈性置中環，設計了正垂鋼管預埋方法和結構，使得正垂孔有效孔徑能滿足規范要求，保證預埋正垂管成功率。本發明預埋正垂鋼管可以很好的控制正垂線為平面位置，避免將來鉆孔位置偏差；采用紅外水平儀及水平靠尺初步檢測、調整正垂鋼管鉛直度，再采用專用的彈性置中環懸掛鉛錘精密檢測、調整鋼管鉛直度，分步作業具有較好的操作性。本發明通過預埋正垂保護鋼管和優越的置中定心方式，可以減少對混凝土結構整體破壞，避免后期正垂鉆孔破壞壩體結構完整性，降低損傷壩內預埋的管線風險，盡早取得大壩變形初始值，不需要鉆孔工程量及相應費用，節約安全監測項目投資，降低工程造價，具有較高的實用價值。

技術領域

本發明屬于工程安全監測技術領域，涉及一種正垂鋼管預埋方法及結構。

背景技術

大壩水平位移監測是混凝土大壩安全監測中最重要的項目之一。水平監測的方式一般為人工光學觀測，對直線型壩，往往采用引張線-垂線方式實現自動化監測，垂線作為引張線兩端的基準點。對拱壩來說，在左右拱座，拱冠梁，左右1/4拱，會設置正、倒垂線結合測量大壩水平位移，如圖1所示。

正垂線是在大壩頂部通過垂線孔懸掛一根Φ1.2～Φ1.6的高強不銹鋼絲，鋼絲底部懸掛重錘，在大壩中部或底部廊道分別測量壩體相對于正垂線的位移。倒垂線是在壩基相對不動點錨固鋼絲，在倒垂孔上部廊道設浮筒，將鋼絲張緊，形成一條鉛直線作為基線，在壩基廊道內測量壩體相對于該鉛直線的位移。正倒垂線相結合，通過一定的換算就可以得到大壩不同高程廊道、壩頂的絕對水平位移。

正、倒垂線孔一般只能在大壩建設后期鉆孔形成。倒垂孔是在基礎廊道形成后，鉆孔至壩基相對不動處，埋設垂線保護管形成倒垂孔。鉆孔深度有設計單位根據壩基地質情況、結合有限元計算成果確定壩基相對不動處，缺少該項計算結果時，鉆孔深度可取壩高的1/4～1/2，鉆孔深度不宜小于建基面以下10m。正垂孔一般在壩體形成后通過鉆孔至基礎廊道形成，與倒垂線聯合起來測量大壩不同高程處的絕對位移。

垂線孔的保護管常用Φ168mm的無縫鋼管，按照規范要求，垂線孔有效孔徑必須大于75mm。這要求保護管安裝精度很高，同樣對鉆孔鉛直度要求也很高，一般1-2m就需要測量鉆孔偏斜值、有效孔徑，因此垂線鉆孔效率低、施工周期長。其每米垂線鉆孔大概需0.3萬元左右，一座大壩按照100m垂線孔深考慮的話，這部分造價就需要30萬，對安全監測系統來說，成本很高。

正垂孔后期鉆孔，難度高，獲取的大壩變形初始值有所滯后。從壩頂鉆孔至廊道，壩頂孔口部位需要一定的平面位置，防浪墻等建筑物的影響，導致鉆機架設難度加大；鉆孔穿過壩體時，需要避開預埋的管線，避免不可挽回的損失。另外，大壩施工至壩頂后再鉆孔安裝正垂線，這需要幾個月的施工周期，對大壩變形的初始值有所滯后，甚至造成在蓄水前，正垂施工尚未完成，無法按照規范取得初始值。

預埋正垂管相較于后期的鉆孔安裝能節約成本，提高工作效率，但保證正垂孔的有效孔徑是一大難題。為減小對建筑物結構影響，預埋正垂管的直徑不會太大，一般采用外徑φ168mm、φ273mm壁厚6mm、8mm的無縫鋼管。對于30～50m深度的正垂孔來說，要保證預埋正垂孔的有效孔徑滿足規范要求，難度更大，一旦預埋過程中出現較大的安裝誤差，將縮減垂線孔有效孔徑，甚至無法適應大壩變形的范圍，導致預埋失敗。

發明內容

為解決上述問題，本發明采用一種實用的安裝結構，設計了預埋過程中的安裝方法，使得正垂孔有效孔徑能滿足規范要求，保證預埋正垂管成功率。

為了達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種正垂鋼管預埋方法，包括如下步驟：

步驟1，按照每層混凝土澆筑高度，將正垂鋼管切割為與其相同高度，并在其兩端分別內、外螺紋攻絲；

步驟2，按設計平面位置用全站儀對正垂管放樣，第一根預埋的正垂管穿過廊道頂板,，先用水平靠尺初步調整正垂鋼管的鉛直度，同時用二組相互垂直的紅外線水平儀射出的鉛直光來檢驗、調整鋼管鉛直度；