新疆山口電站大壩內(nèi)部變形監(jiān)測分析

田 偉

(新疆水利水電科學研究院 新疆烏魯木齊 830049)

新疆山口電站大壩內(nèi)部變形監(jiān)測分析

田 偉

(新疆水利水電科學研究院 新疆烏魯木齊 830049)

大安全監(jiān)測是了解大壩運行狀態(tài)的重要手段,通過安全監(jiān)測及數(shù)據(jù)分析,掌握大壩的工作性狀,為大壩管理提供科學依據(jù)。本文以新疆山口電站監(jiān)測資料為例，對大壩內(nèi)部變形等項目進行分析,結果表明大壩運行正常。

大壩 安全監(jiān)測 碾壓混凝土重力 內(nèi)部變形

1 工程概況

新疆山口水庫工程規(guī)模屬大（2）型，工程等別為II等。由攔河壩、泄水建筑物和發(fā)電引水系統(tǒng)及電站廠房等主要建筑物組成。最大壩高51m，水庫總庫容1.21億m3，裝機容量141MW。

工程擋水建筑物（大壩）為混合壩型，壩長963.10m，壩頂高程為916.0m，防浪墻頂高程917.2m；最大壩高51m，壩頂寬度為8m。大壩左岸（0樁號）0+000.00～0+496.00，為碾壓混凝土重力壩；樁號0+496～0+556為碾壓混凝土重力壩與粘土心墻壩結合段；樁號壩0+556.00～壩0+963.10，為右岸階地，采用粘土心墻壩。

2 安全監(jiān)測項目

2.1 變形監(jiān)測

變形監(jiān)測項目包括：壩體位移監(jiān)測（激光準直、引張線、倒垂線、靜力水準）；壩基變位監(jiān)測（基巖變位計、雙金屬管標）；接縫、裂縫監(jiān)測；外部變形監(jiān)測。

2.2 滲流監(jiān)測

滲流監(jiān)測項目包括：滲流量、滲透壓力、繞壩滲流監(jiān)測。

2.3 應力應變及溫度監(jiān)測

壩體混凝土應力應變監(jiān)測、鋼筋應力監(jiān)測；表面溫度、壩體溫度及基巖溫度監(jiān)測。

3 內(nèi)部變形監(jiān)測

3.1 混凝土壩內(nèi)部變形監(jiān)測

（1）廊道底板水平位移

在廊道9壩段和15壩段布置了2條倒垂線做為水平位移的基點，在廊道的10～14壩段布置了5套引張線測點。2008年12月初安裝調(diào)試完成倒垂DL2、DL3和引張線EX1、EX2、EX3、EX4、EX5。

圖1 EX1～EX5 廊道底板水平位移過程線

到2009年12月底，9壩段、10壩段、11壩段、12壩段、13壩段、14壩段、15壩段各測點的水平位移位移量為：2.15mm、2.14mm、1.95 mm、2.80 mm、1.60 mm、2.64 mm、2.42 mm。各測點的水平位移隨庫水位上升而向下游位移，符合規(guī)律，且在正常范圍內(nèi)，見圖1。

（2）廊道底板垂直位移17

在廊道底板9壩段布置1組雙金屬管標，做為壩體垂直位移的基準點。在上游縱向廊道9～15壩段布置7套靜力水準儀，在9～10壩段和14～15壩段橫向廊道布置了4套靜力水準儀，監(jiān)測壩基的垂直位移。

圖2 SL1～SL3 廊道底板垂直位移過程線

圖3 SL4～SL7 廊道底板垂直位移過程線

圖4 SL8～SL11 廊道底板垂直位移過程線

圖5 M1、K1、K2 基礎變形過程線

圖6 M2、K12 基礎變形過程線

到2009年12月為止，各測點的沉降量為：上游縱向廊道9壩段、10壩段、11壩段、12壩段、13壩段、14壩段、15壩段的最大沉降為：1.60 mm、1.63 mm、1.54 mm、2.00mm、0.64 mm、2.96 mm、4.38 mm。9～10壩段橫向廊道上下游的沉降分別為：1.22 mm、2.56mm, 14～15壩段橫向廊道上下游的沉降分別為：3.35 mm、3.86mm。從9/10橫廊和14/15橫廊的沉降量看，在庫水位的作用下壩基下游沉降量大于上游沉降量，壩體輕微的向下游傾斜，符合規(guī)律，見圖2～圖4。

（3）混凝土壩基礎變形

在底孔壩段（6壩段）867.9m高程，基礎距上游面2m處布置了1支單點基巖變位計M1（孔深10m），以監(jiān)測基巖變位情況。在壩段上游面2m處和中部布置了2支裂縫計K1、K2，以監(jiān)測壩體混凝土和壩基的接縫情況。

在非溢流壩段（10壩段）866.2m高程，距基礎上游面2m處布置了1組4點式基巖變位計M2（孔深10m、7.5 m、5 m、2.5 m）和1支裂縫計K12，以監(jiān)測基巖變位情況和壩體混凝土與壩基的接縫情況。

在溢流壩段（13壩段）866.2m高程，距基礎上游面2m處布置了1組4點式基巖變位計M3（孔深10m、7.5 m、5m、2.5 m）和1支裂縫計K17，以監(jiān)測基巖變位情況和壩體混凝土與壩基的接縫情況。

在發(fā)電引水壩段（19壩段）871.0m高程，距基礎上游面2m處，布置了1支單點式基巖變位計M4（孔深10 m）和1支裂縫計K27，以監(jiān)測基巖變位情況和壩體混凝土與壩基的接縫情況。

底孔壩段（6壩段），K1在安裝埋設后，測值基本沒有變化，在固結灌漿時，K2測點處壩體與基巖結合處張開了9.3mm， M1基巖變位計測值變化了15.8 mm。固結灌漿后到目前為止，K1和M1的測值基本沒有變化，見圖5。

非溢流壩段（10壩段）K12、M2在安裝埋設后測值基本沒有變化,非溢流壩段在2007年7月6日開始進行固結灌漿后，K12張開了0.1mm。在灌漿壓力的作用下，由于軟弱夾層或者基巖較破碎，M2-1（10m）的錨固點下沉了3.0mm、M2-2(7.5m)的錨固點下沉了3.6mm、M2-3(5.0m)的錨固點下沉了3.3mm、M2-4(2.5m)的錨固點下沉了0.8mm。2007年7月份以后由于壩體繼續(xù)澆筑（荷載增加），到2009年4月20 日為止，M2-1壓縮了2.7mm，M2-2壓縮到了0.4mm，M2-3壓縮到了1.3mm，M2-4和基礎面安裝的K12基本沒有變化。由于混凝土已經(jīng)澆筑到頂，從2009年4月到目前為止各測值已趨于穩(wěn)定，見圖6。

溢流壩段（13壩段），K17和M3-3(7.5m)安裝埋設后到目前，測值變化不大。M3-1(2.5m)、M3-2(5.0m)、M3-4（10m）安裝埋設后，隨著壩體的澆筑（荷載的增加），測點處被壓縮了-0.1mm、-0.9mm和-0.4mm。但由于固結灌漿壓力作用，M3-2和M3-4的壓縮量又減小了0.5mm左右。灌漿結束后壩體繼續(xù)向上澆筑，M3-1、M3-2、M3-4的壓縮量又繼續(xù)增加。到2009年4月20為止， M3-1、M3-2、M3-3、M3-4的壓縮量分別為： -0.7mm、-2.1mm、-0.2mm、-0.7mm，K17的變形量為0.07mm。從2009年4月到目前為止，各測點的壓縮量分別為：-0.04mm、-2.3mm、-0.2mm、-0.6mm，K17的變形量為0.12mm，見圖7。

圖7 M3、K17 基礎變形過程線

圖8 M4、K27 基礎變形過程線

圖9 0+586斷面GC1累積沉降過程線

圖10 0+753斷面GC2累積沉降過程線

圖11 右壩肩土體位移過程線

發(fā)電引水壩段（19壩段），K27安裝埋設后到目前，測值變化不大。基巖變位計M4安裝埋設后由于固結灌漿壓力，基礎軟弱夾層有所壓縮，壓縮量為0.4mm左右。2007年4月中旬之后，隨著壩體混凝土澆筑（垂直荷載的增加），壩基壓縮量逐漸增加。到2009年4月20日為止，壩體與壩基接縫開合度為-0.1mm，壩基壓縮量為-2.3mm。從2009年4月到目前為止，壩體與壩基接縫和壩基壓縮量基本沒有變化，見圖8。

3.2 粘土心墻壩沉降監(jiān)測

在粘土心墻壩0+586斷面和0+753斷面，各布置了6支沉降計。在右岸壩肩895.0m高程和905.0m高程，各布置了1支土體位移計。到2008年10月中旬，粘土心墻壩0+586和0＋753斷面已填筑到914.3m高程。

從過程線圖47和圖48可看出，0+586斷面2008年4月初～6月底，壩體填土速度較快，7月初～8月底因預留施工道路停止填筑，9月初～10月中旬繼續(xù)填土，10月中旬填筑到914.27m高程后停止填土。0+753斷面：4月、5月、7月、8月10日～8月30日填筑速度較快，6月、8月初～8月中旬基本停止填土。2009年5月初土壩已基本填筑至壩頂。

從GC1的累計沉降過程線看出，2008年 6月底到8月底，0+586斷面壩體沒有填筑（預留施工道路的原因），各測點的累計沉降量增加較少。之后，施工速度加快，沉降量也增加較快。蓄水后，沉降量增加了11mm。到2009年4月為止，0+586斷面最大累計沉降量為137.1 mm,占壩高的0.47%。到2009年12月底，0+586斷面最大累計沉降量為148.9 mm,占壩高的0.50%,沉降量比較小，見圖9。

從GC2的累計沉降過程線看出，2008年6月底到8月底，0+753斷面壩體填筑較快，各測點的累計沉降量增加也比較快。蓄水后，沉降量增加了8.7mm。到2009年4月，0+753斷面最大累計沉降量為140.7 mm,占壩高的0.47%。到2009年12月底，0+753斷面最大累計沉降量為147.7 mm,占壩高的0.49%,沉降量比較小，見圖10。

從圖11中Kt1、Kt2的位移過程線看出，測點安裝埋設初期位移較快，10天以后位移增加比較緩慢。目前，最大位移量為5.4 mm、4.4 mm，位移量比較小。從2009年4月到目前為止，Kt1、Kt2最大位移量為5.6 mm、4.4 mm，變化不大。

4 結論

（1）到2009年12月底，廊道底板各引張線測點的水平位移隨庫水位上升而向下游位移，各測點的位移在1.60～2.80 mm，均在正常范圍內(nèi)。（2）到2009年12月底，廊道底板各靜力水準測點逐漸沉降。到目前，上游縱向廊道底板,9～15壩段的最大沉降在1.60～4.38 mm,橫向廊道底板的沉降在1.30～4.20mm, 均在正常范圍內(nèi)。（3）到2009年12月底，粘土心墻壩0+586和0＋753斷面的最大累計沉降量為148.9 mm、147.7 mm,分別占目前壩高的0.50%和0.49%，沉降量不大。壩體工作性態(tài)正常，運行良好。

1. 中華人民共和國行業(yè)標準.《混凝土大壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》（DL/T5178-2003）[S]，中國電力出版社

2. 中華人民共和國行業(yè)標準.《混凝土大壩安全監(jiān)測資料整編規(guī)程》（DL/T5209-2005）[S]，中國電力出版社

3. 趙志仁.大壩安全監(jiān)測設計.黃河水利出版社，2002

4. 碾壓混凝土壩安全監(jiān)測理論和方法[J].水利學報，2002,9

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.11.018

TV73

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1672-2469（2014）11-0055-03

17作者簡介：田 偉（1979年—），男，工程師。