積石峽水電站大壩變形監測

摘要：文章主要介紹積石峽水電站的外部變形觀測項目的布置、觀測方法、精度要求及成果的初步分析

關鍵詞：變形監測 觀測方法 成果分析

一、概述

積石峽水電站位于青海省循化縣境內積石峽出口處，是黃河上游干流“龍青段梯級規劃”25座水電站的第11座水電站，是繼龍羊峽、拉西瓦、李家峽、公伯峽等大型水電站之后的第5個大型水電站。電站距循化縣城30km，距省會西寧206km，距民和縣城100km。

積石峽水電站主要任務是發電。該工程水庫為日調節水庫，正常蓄水位1856m，最大壩高100m，總庫容2.94億m3，最大發電水頭73m，總裝機容量1020MW，保證出力332.3MW，多年平均發電量33.63億KW?h。

水電站工程樞紐建筑物由混凝土面板堆石壩、左岸壩下掩埋式引水鋼管、壩后廠房、左岸一孔岸邊溢洪道、左岸中孔泄洪洞（與導流洞結合）、左岸泄洪排沙底孔（兼放空洞）、左右岸灌溉孔、GIS封閉式開關站等組成。工程規模為二等大（2）型，大壩為1級建筑物，泄水建筑物、發電引水建筑物及發電廠房均為2級建筑物。

為了保證電站的安全運行，掌握水工建筑物及兩岸邊坡基巖的變形規律，對積石峽水電站布置了較齊全的變形監測項目。外部變形觀測項目由西北勘測設計院設計，中國水利水電第四工程局測量隊和中國水利水電第十五工程局擔負前期的觀測工作。外部變形觀測項目主要有：壩區水平位移觀測、壩區垂直位移觀測、壩區左右岸邊坡變形觀測1#滑坡體變形觀測等，共有六大項目。觀測過程嚴格按照《積石峽水電站初期蓄水階段大壩安全監測技術要求》進行觀測，觀測作業規范依據《國家三角測量和精密導線測量規范》、《國家一、二等水準測量規范》、《土石壩安全監測技術規范》、《混凝土大壩安全監測技術規范》。

二、觀測項目簡介及成果初步分析

1.一等平面變形控制網

此網的作用是宏觀上研究水工建筑物及左右邊坡和1#滑坡體水平位移的情況，是整個外部平面變形觀測的基準。根據設計要求，在壩址區共建18個混凝土觀測墩。按一定要求進行觀測，每年一次，測量用Leick TCA2003全站儀；氣象元素觀測采用空盒氣壓計和干濕溫度計。以控制網中的JS09點為起算點，以JS09→JS06的方位角為起算方位，測邊條數46條，設計平均邊長約為647米，按1+1ppm的精度測距。方向觀測精度為0.5″，待定方向個數92個。網型為邊角網，角度按全組合法觀測，邊長采用測邊對向觀測法。內頁平差計算執行國家一等三角測量規范，使用計算機進行計算。

同時為壩體和其他水工建筑物的垂直位移監測提供統一的基準值，設置壩址區精密水準監測網。水準網為一等精密水準網，由17個網點組成，在壩下游約2km處布設水準基點組。以BⅠ01點為高程起算點，其觀測精度進行估算。全網包括水準點17點（包括基西、基東）、平面控制點10個，共計27點。施工期跨河水準測量二處，以每公里高程中誤差±0.45mm作為先驗單位權中誤差。水準網觀測周期每年觀測1次，當發現網點被損壞撞擊跡象或其周圍有裂縫時及時復測。水準網監測使用儀器，觀測儀器采用瑞士Leick NA3003電子水準儀與配套的3m銦鋼條碼尺觀測。監測技術要求一般性要求，高程控制網采用一等水準測量，水準支線采用采用二等水準測量，按照《國家一、二等水準測量規范》施測，水準儀標稱精度不應低于±0.45mm/km。

2.左、右岸高邊坡變形監測

為了掌握大壩左、右岸壩肩建筑物基礎開挖工程觀測項目布設情況，左岸高邊坡觀測墩共分布28個觀測墩，右岸高邊坡共分布9個觀測墩。采用極坐標法觀測。測角、測距用瑞士Leica TCA2003全站儀；氣象元素觀測采用空盒氣壓計和干濕溫度計。每月觀測兩次。從觀測資料分析來看，兩岸邊坡都產生了不同的位移，一般是越靠近大壩變形量越大，左岸變形量大于右岸，所有測點均向河心位置方向位移。

3. 壩體表部變形監測

壩體表部設置的水平位移和垂直位移綜合測點，水平位移采用視準線法施測。視準線左端的工作基點，利用平面變形控制網網點作為校核基點進行校核，右端點利用平面變形控制網網點或視準線校核基點進行校核（視準線工作基點和校核基點均含有水準標志）；壩體表面垂直位移利用精密水準法進行觀測，其工作基點共三個，分別位于右岸1861m高程灌漿洞洞底、左岸壩軸線下游約300m處上壩公路旁及右岸下游進廠公路旁，三個工作基點均納入壩址區一等水準網。壩體表部共設置了6條視準線，其中壩軸線上游正常高水位以下1條，防浪墻前正常蓄水位高程以上1條，壩頂下游側1條，下游壩面3條（基本在1/3、1/2、2/3壩高處，位置和堆石體內部位移觀測房頂測點結合）。測點水平間距約40m。其中壩軸線上游正常高水位以下測線測點僅監測至混凝土面板施工前。視準線工作基點測量中誤差應小于±1.0mm。并宜按國家一等三角測量要求施測；視準線測點測量中誤差應小于±2.0mm。

4.壩體引張線觀測系統

沿電站進水口平臺及溢洪道堰閘頂部設置1條引張線監測系統，其張緊端（左端點）位于溢洪道左岸1861m高程平臺處，錨固端（右端點）位于電站引水進水口頂部平臺1號機右邊墩處。4個測點分別位于溢洪道左、右閘墩頂部及及3號、2號機進水口頂部。

5.基礎變形

進水口及溢洪道基礎灌漿廊道布置垂直位移測點進行基礎沉降監測。每壩段1點，利用精密水準法進行觀測，其工作基點位于為1號機進水口基礎灌漿廊道內，為1孔入巖20m的雙金屬標(其鉆孔與倒垂孔結合)。進水口基礎巖石處存在軟弱夾層，為了監測進水口基礎巖石變形，在1號機進水口基礎灌漿廊道內，設置了2根倒垂線，其錨固點分別深入基巖20m和35m（其中20m深倒垂線為引張線右端點校核垂線組中倒垂線）。

三、結束語

水電站的安全監測是大壩安全運行的保證，為大壩變形分析提供了第一手的資料。目前積石峽水電站外部變形觀測還處于人工觀測階段，盡快完善自動化觀測系統是當務之急。隨著庫區水位不斷升高，觀測次數日益頻繁，人工觀測速度慢、效率低，跟不上觀測的需要。每個觀測項目的變形量，都是和首次觀測值相比較，所以首次觀測值必須準確。因此首次觀測必須在連續的幾天內觀測數次，取其中一次或數次平均值作為首次觀測值，這樣較為可靠。每次觀測完畢，及時進行成果的整理和分析，發現異常及時重測，來驗證觀測值的正確性，若有異常及時向上級部門匯報，提出處理意見。固定觀測人員，培養一支高素質的觀測隊伍，是較好的完成觀測任務的保證。