水電站大壩變形監(jiān)測與預(yù)報

張寧

摘 要：水電站大壩表面變形監(jiān)測屬于大壩工程安全監(jiān)測中一部分。文章以猴子巖水電站為例，以9～10月為時間段，介紹了大壩變形監(jiān)測的周期確定、點位布設(shè)等技術(shù)設(shè)計，并分析了選用儀器及設(shè)計路線的精度，通過成果資料的整理和分析，掌握了大壩的沉降動態(tài)，并對監(jiān)測結(jié)果進行了闡述，提出了合理的建議。

關(guān)鍵詞：面板堆石壩；變形測量；安全監(jiān)測

中圖分類號：TV698.11 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2013）18-0146-02

1 工程概況

猴子巖水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，壩址距上游丹巴縣城約47 km，距下游瀘定縣城約89 km，距成都市約402 km，對外交通條件較好。本工程等級為一等，電站采用壩式開發(fā)，樞紐建筑物主要由攔河壩、兩岸泄洪及放空建筑物、右岸首部式地下引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。水庫正常蓄水位1 842.00 m，相應(yīng)庫容6.62億m3，總庫容7.06億m3，死水位1802.00 m，調(diào)節(jié)庫容3.87億m3，具有季調(diào)節(jié)性能。電站裝機容量1 700 MW（4×425 MW），攔河壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高223.50 m。

2 變形監(jiān)測方案設(shè)計

2.1 上、下游圍堰監(jiān)測

①本監(jiān)測依據(jù)《上下游圍堰監(jiān)測布置圖》，在上游圍堰布設(shè)6個監(jiān)測點，分別為TPWY-1～TPWY-6，監(jiān)測點于上游圍堰堰頂。監(jiān)測點采用墩標(biāo)的方式進行埋設(shè)，水平位移工作基點采用右岸的III07，以極坐標(biāo)法進行觀測，按照《國家三角測量規(guī)范》二等邊角觀測精度執(zhí)行。垂直位移工作基點采用右岸的LSWY-1，觀測按照《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》中二等精度執(zhí)行。

②在下游圍堰布設(shè)4個監(jiān)測點，TPWY-7～TPWY-10監(jiān)測點于下游圍堰堰頂，監(jiān)測點采用墩標(biāo)的方式進行埋設(shè)，水平位移工作基點采用左岸的XIII12，以極坐標(biāo)法進行觀測，按照《國家三角測量規(guī)范》二等邊角觀測精度執(zhí)行。垂直位移工作基點采用右岸的LSWY-2，觀測按照《國家一、二等水準(zhǔn)測量規(guī)范》中二等精度執(zhí)行。

2.2 面板堆石壩監(jiān)測

目前面板堆石壩混凝土與墊層料接觸面和建基面安裝了9支土壓力計，混凝土與墊層料接觸面鉛直向土壓力在0.01～0.05 MPa之間，月變化在0.01～0.05 MPa之間，建基面鉛直向土壓力在0.05～0.07 MPa之間，月變化在0.01～0.04 MPa之間，建基面上下游水平向土壓力在0.02～0.05 MPa之間，月變化均為0.01 MPa。

2.3 導(dǎo)流洞洞身部分監(jiān)測

①由于大壩基坑開挖，導(dǎo)致原進導(dǎo)流洞上半段洞身段支洞的道路被挖斷，人員無法進入，目前僅能0+025斷面的監(jiān)測儀器有觀測數(shù)據(jù)（電纜引入進口邊坡觀測房內(nèi)）。

②導(dǎo)流洞洞身下半段。1#導(dǎo)流洞洞身下段圍巖當(dāng)前位移在-1.64～14.29 mm之間，月變化-0.14～0.14 mm，同期年變化在-0.14～0.27 mm之間；2#導(dǎo)流洞洞身下段圍巖當(dāng)前位移在-0.28～1.93 mm之間，月變化在-0.41～0.13 mm之間，同期年變化在-0.28～0.56 mm之間。本月位移變化較小，位移過程線變化平穩(wěn)，無異常突變點，表明圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)。2.4深孔泄洪洞深孔泄洪洞目前有壓段及工作閘室安裝了4套多點位移計、3套錨桿應(yīng)力計。截止到10月18日，有壓段多點位移計累計位移在0.07～2.02 mm之間，月變化在-0.04～0.24 mm之間，最大位移速率0.01 mm/天。工作閘室圍巖多點位移計累積位移在-0.02～5.70 mm之間，月變化在-0.32～4.22 mm之間，最大位移發(fā)生在上游邊墻1 815.50 m高程，本月位移速率為0.12 mm/d，這與閘室施工有關(guān)。有壓段圍巖錨桿應(yīng)力計累計應(yīng)力在7.06～55.93 MPa之間，月變化在-3.19～13.48 MPa之間。

2.4 邊坡工程監(jiān)測

2.4.1 左岸壩肩邊坡

左岸壩肩邊坡多點位移計本月累計位移在-0.97～5.84 mm之間，月變化在-0.25～0.22 mm之間，同期年變化在-0.38～0.52 mm之間，過程線變化平穩(wěn)，無異常突變點，表明左岸壩肩邊坡目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.4.2 右岸壩肩邊坡

右岸壩肩邊坡本月當(dāng)前深層累積位移在-0.20～5.47 mm之間，月變化在-0.26～0.38 mm之間，同期年變化在-0.27～3.44 mm之間，月變化較小，過程線變化平穩(wěn)，無異常突變點，表明右岸壩肩邊坡目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.5 深孔泄洪洞出口邊坡

2.5.1 內(nèi)觀監(jiān)測

9臺2000 kN的錨索測力計當(dāng)前預(yù)應(yīng)力在1 880.04～2 202.97 kN之間，月變化在-1.52～7.61 kN之間，鎖定后應(yīng)力變化率在-10.37～-2.62%之間。最大變化率-10.37%發(fā)生在深孔0+656.50斷面1 791 m高程錨索測力計PRXC-3，本月應(yīng)力變化2.12 kN。

2.5.2 外觀監(jiān)測

按照《深孔泄洪洞出口邊坡監(jiān)測布置圖》布設(shè)7個監(jiān)測點，TPXC-1、TPXC-3（深孔0+671.5斷面）、TPXC-6（深孔0+701.5斷面）布設(shè)于邊坡頂部被動防護網(wǎng)下方，TPXC-2、TPXC-5（深孔0+701.5斷面）布設(shè)于邊坡1745.00高程馬道上，在1 790.00高程馬道上布置TPXC-4（深孔0+671.5斷面）、TPXC-7（深孔0+701.5斷面）兩個監(jiān)測點。工作基點采用右岸的TNXC-1和TNXC-2，分別后視左岸XIII12，采用極坐方法觀測，取平均值做為最終值。各監(jiān)測點均無明顯變化。

2.6 泥洛堆積體監(jiān)測

按照《尼洛堆積體I期監(jiān)測布置圖》的要求布設(shè)12個邊坡監(jiān)測點，點位均勻分布四個高程面上，分別為1 800 m、1 900 m 、2 000 m、2 100 m，每個高程面上分別布設(shè)3個監(jiān)測點。其中，TPNL-1（2 100 m）、TPNL-2（2 000 m）、TPNL-3（1 900 m）、TPNL-4（1 800 m）位于1#斷面上；TPNL-5（2 100 m）、TPNL-6（2 000 m）、TPNL-7（1 900 m）、TPNL-8（1 800 m）位于2#斷面上；TPNL-9（2 100 m）、TPNL-10（2 000 m）、TPNL-11（1 900 m）、TPNL-12（1 800 m）位于3#斷面上。10月我部對尼洛堆積體邊坡進行5次觀測，從本月監(jiān)測成果值看出各監(jiān)測點均無明顯變化。

2.7 角壩堆積體監(jiān)測

按照《角壩堆積體I期監(jiān)測布置圖》的要求布設(shè)10個邊坡監(jiān)測點。其中TPJB-1（1 855 m）、TPJB-2（18 300 m）、TPJB-3（1 805 m）、TPJB-4（1 765 m）布設(shè)于1#斷面上，TPJB-7（1 855 m）、TPJB-8（1 805 m）、TPJB-9（1 785 m）、TPJB-10（1 765 m）從當(dāng)月監(jiān)測成果值看出各監(jiān)測點均無明顯變化。

本文工程中涉及到的各種儀器較多，包括多點位移計、襯砌混凝土與圍巖接縫測縫計、橫梁式沉降儀、洞身段圍巖滲壓計、錨桿應(yīng)力計、多點位移計等。需要相關(guān)工作人員能夠熟練操作、記錄、分析相關(guān)數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)處理

通過實地的數(shù)據(jù)測算后，將數(shù)據(jù)進行認真校核后進行計算。最終得出大壩整體變形相對較小，都在合理范圍之內(nèi)。通過對在建的猴子巖水電站大壩監(jiān)測可以看出，大壩處于安全運行狀態(tài)之中。但是隨著工程的進展，地面或者大壩外形等部位會發(fā)生相應(yīng)的變形，這就需要監(jiān)測工作者，加強監(jiān)測工作，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)分析信息，及時為后期的施工或者補救提供科學(xué)的數(shù)據(jù)。

4 結(jié) 語

任何建筑體都會存在絕對下沉，同時，在工程建設(shè)和使用過程中變形的現(xiàn)象一直存在。因此，變形速率的大小對于建筑體尤其是電站大壩來說尤為重要，變形均衡且緩慢的安全范圍是正常情況。通過對猴子巖水電站大壩變形監(jiān)測及對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析來看，數(shù)據(jù)真實、可靠，該項目的監(jiān)測設(shè)施布置較合理。提前預(yù)測出了大壩變形的軌跡，后期的電站的平穩(wěn)運行和安全生產(chǎn)提供了強有力的保障。

參考文獻：

[1] GBJ138-1990，水位觀測標(biāo)準(zhǔn)[S].