[发明专利]一种正垂钢管预埋方法及结构

说明书

本发明采用一种实用的弹性置中环，设计了正垂钢管预埋方法和结构，使得正垂孔有效孔径能满足规范要求，保证预埋正垂管成功率。本发明预埋正垂钢管可以很好的控制正垂线为平面位置，避免将来钻孔位置偏差；采用红外水平仪及水平靠尺初步检测、调整正垂钢管铅直度，再采用专用的弹性置中环悬挂铅锤精密检测、调整钢管铅直度，分步作业具有较好的操作性。本发明通过预埋正垂保护钢管和优越的置中定心方式，可以减少对混凝土结构整体破坏，避免后期正垂钻孔破坏坝体结构完整性，降低损伤坝内预埋的管线风险，尽早取得大坝变形初始值，不需要钻孔工程量及相应费用，节约安全监测项目投资，降低工程造价，具有较高的实用价值。

技术领域

本发明属于工程安全监测技术领域，涉及一种正垂钢管预埋方法及结构。

背景技术

大坝水平位移监测是混凝土大坝安全监测中最重要的项目之一。水平监测的方式一般为人工光学观测，对直线型坝，往往采用引张线-垂线方式实现自动化监测，垂线作为引张线两端的基准点。对拱坝来说，在左右拱座，拱冠梁，左右1/4拱，会设置正、倒垂线结合测量大坝水平位移，如图1所示。

正垂线是在大坝顶部通过垂线孔悬挂一根Φ1.2～Φ1.6的高强不锈钢丝，钢丝底部悬挂重锤，在大坝中部或底部廊道分别测量坝体相对于正垂线的位移。倒垂线是在坝基相对不动点锚固钢丝，在倒垂孔上部廊道设浮筒，将钢丝张紧，形成一条铅直线作为基线，在坝基廊道内测量坝体相对于该铅直线的位移。正倒垂线相结合，通过一定的换算就可以得到大坝不同高程廊道、坝顶的绝对水平位移。

正、倒垂线孔一般只能在大坝建设后期钻孔形成。倒垂孔是在基础廊道形成后，钻孔至坝基相对不动处，埋设垂线保护管形成倒垂孔。钻孔深度有设计单位根据坝基地质情况、结合有限元计算成果确定坝基相对不动处，缺少该项计算结果时，钻孔深度可取坝高的1/4～1/2，钻孔深度不宜小于建基面以下10m。正垂孔一般在坝体形成后通过钻孔至基础廊道形成，与倒垂线联合起来测量大坝不同高程处的绝对位移。

垂线孔的保护管常用Φ168mm的无缝钢管，按照规范要求，垂线孔有效孔径必须大于75mm。这要求保护管安装精度很高，同样对钻孔铅直度要求也很高，一般1-2m就需要测量钻孔偏斜值、有效孔径，因此垂线钻孔效率低、施工周期长。其每米垂线钻孔大概需0.3万元左右，一座大坝按照100m垂线孔深考虑的话，这部分造价就需要30万，对安全监测系统来说，成本很高。

正垂孔后期钻孔，难度高，获取的大坝变形初始值有所滞后。从坝顶钻孔至廊道，坝顶孔口部位需要一定的平面位置，防浪墙等建筑物的影响，导致钻机架设难度加大；钻孔穿过坝体时，需要避开预埋的管线，避免不可挽回的损失。另外，大坝施工至坝顶后再钻孔安装正垂线，这需要几个月的施工周期，对大坝变形的初始值有所滞后，甚至造成在蓄水前，正垂施工尚未完成，无法按照规范取得初始值。

预埋正垂管相较于后期的钻孔安装能节约成本，提高工作效率，但保证正垂孔的有效孔径是一大难题。为减小对建筑物结构影响，预埋正垂管的直径不会太大，一般采用外径φ168mm、φ273mm壁厚6mm、8mm的无缝钢管。对于30～50m深度的正垂孔来说，要保证预埋正垂孔的有效孔径满足规范要求，难度更大，一旦预埋过程中出现较大的安装误差，将缩减垂线孔有效孔径，甚至无法适应大坝变形的范围，导致预埋失败。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用一种实用的安装结构，设计了预埋过程中的安装方法，使得正垂孔有效孔径能满足规范要求，保证预埋正垂管成功率。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种正垂钢管预埋方法，包括如下步骤：

步骤1，按照每层混凝土浇筑高度，将正垂钢管切割为与其相同高度，并在其两端分别内、外螺纹攻丝；

步骤2，按设计平面位置用全站仪对正垂管放样，第一根预埋的正垂管穿过廊道顶板,，先用水平靠尺初步调整正垂钢管的铅直度，同时用二组相互垂直的红外线水平仪射出的铅直光来检验、调整钢管铅直度；