某工程大壩垂直位移監測分析

潘宣何 袁國金

（湖南澧水流域水利水電開發有限責任公司 長沙市 410014）

1 工程概況

某工程是一座以防洪為主，兼顧發電、灌溉、航運等多目標開發的水利綜合樞紐，壩址控制流域面積3 000 km2。水庫具有年調節性能，總庫容14.39 億m3，正常蓄水位140 m。電站裝機容量120 MW，灌溉農田0.36 萬hm2（5.4 萬畝），通航建筑物規模50 t 級。大壩為碾壓混凝土重力壩，屬Ⅰ等工程，壩頂高程148m，最大壩高88 m，壩軸線長351 m。大壩共分18 個壩段，自左向右分別為：非溢流壩段、溢流壩段、廠房壩段、灌溉渠首組成。工程于2004年開工建設，2007年蓄水運行。

大壩壩基位于石英砂巖地，巖體大部分為良質地基，局部存在地質缺陷，整體而言，左岸巖體差于右岸，表現為弱上風化帶較厚，夾層性狀較差；河床左側比右側差，表現為巖體中裂隙密集帶發育、風化加劇加深。為滿足設計要求，對5#、6#、12#等壩段的壩基巖體進行了固結灌漿處理。

2 監測方法及測點布置

大壩壩頂及上游基礎廊道、下游排水廊道布設有精密水準點觀測大壩垂直位移。上游基礎廊道、下游排水廊道水準觀測以6#壩段基礎廊道觀測室處的雙金屬標L1 作為水準工作基點；大壩壩頂水準觀測是以位于右岸邊坡的水準點L2 作為工作基點，采用最新控制網復測成果進行外觀作業。壩頂及基礎廊道水準工作基點均以右岸下游壩區水準基點BM1 進行校測。

大壩基礎廊道布測17 個觀測測點，下游排水廊道布置15 個觀測測點；壩頂布置18 個觀測測點；壩體高程90 m 高程布設一條靜力水準測線，觀測5#～14#各壩段相對6#壩段的相對位移；5#和12#壩基壩踵及壩趾處各埋設1 個基巖變形計。

3 垂直位移監測分析

3.1 大壩基礎位移分析

大壩基礎位移于水庫蓄水前的2007年10月開始觀測，并取得首測值，監測頻率為1～2 次/年。

3.1.1 上游基礎廊道

上游基礎廊道位移分布線如圖1 所示。蓄水初期，上游基礎廊道位移變化相對較大，各測點位移量介于（2.5～7.08）mm 之間（2009年11月），位移最小點位于1#壩段，最大位移點在11#壩段；當蓄水水位達到138.26 m 水位時，上游基礎廊道位移量也變化不大，變幅在（1.18～2.92）mm 之間，變幅最大處位于壩中10#壩段，各測點位移量無明顯變化，上游基礎廊道沉降穩定。

圖1 上游基礎廊道處位移分布

上游基礎廊道各測點位移沿壩軸線方向呈現壩中部位大，兩岸小，與壩體高度成正比例關系；右岸壩基邊坡相對較緩，位移變化也較平緩。

3.1.2 下游排水廊道

下游排水廊道位移分布線如圖2 所示。與上游基礎廊道類似，位移主要發生在蓄水初期及蓄水過程中，各測點位移量在（5.37～8.77）mm 之間（2009年11月），位移最小點位于最大位移位置在4#壩段；后期位移量變化相對較小，變幅在（1.62～4.39）mm 之間，變幅最大點位于壩中10#壩段，最大位移量13.16 mm；2012年12月后，下游廊道位移變化較小，基礎廊道沉降穩定。

同理，下游排水廊道各測點位移沿壩軸線方向呈現壩中部大兩岸小的分布規律。

圖2 下游排水廊道處位移分布

3.2 壩頂位移分析

壩頂位移于水庫蓄水后的2009年1月起測，并取得初始觀測值。圖3 為壩頂位移過程線，圖4 為壩頂各壩段位移分布圖。

壩頂位移受氣溫影響大，水位影響相對較小。溫度上升時，壩頂上抬；溫度下降時，壩頂下降；水庫首次觀測處于氣溫相對較低時候，壩頂位移處于低值，夏季觀測時，壩頂抬升后，位移表現為負值，最大抬升量5.04 m。

對比氣溫相對較高時各測點的觀測值，壩體總體呈沉降趨勢。2009年8月與2014年6月的壩頂垂直位移相比，變幅值在（0.07～4.54）mm；對比低溫季節觀測成果，壩頂沉降變幅在（0.12～4.65）mm，壩頂位移累計最大沉降量位于10#壩段，沉降量為4.65 mm。

從各壩段壩頂沉降分布看，中間壩段7#～12#的位移變化量相對較大，變化量在（1.86～5.57）mm 之間；兩邊壩段位移變化較小，變化量在（7.62～9.68）mm 之間。

3.3 相對垂直位移

圖3 壩頂位移過程線

圖4 壩頂各壩段位移分布

壩體高程90 m 廊道布設了一條靜力水準測線，觀測5#～14#各壩段相對6#壩段的相對位移。2008年5月7日～7月24日采用人工觀測，實測各壩段相對沉降量在（-0.5～0.08）mm 之間；2010年4月24日采用自動化系統觀測，靜力水準實測相對位移極值統計如表1 所示。截止2014年12月31日，實測各壩段相對沉降量在（-2.42～1.30）mm 之間，相對沉降最大壩段位于10#壩段，抬升值最大壩段位于7#壩段。監測結果表明：高程90 m 廊道各壩段之間沒有明顯不均勻沉降。

表1 壩體高程90 m 靜力水準實測相對位移 mm

3.4 壩基基巖變形（表2）

表2 壩基基巖變形計實測變形

大壩蓄水前，壩基基巖變形變化量在（-1.45～0.91）mm 之間，這主要是由于壩體混凝土澆筑、固結灌漿及儀器誤差導致的； 水庫蓄水后，2007年10月～2014年12月31日各基巖變形變化量在（-0.4～0.17）mm 之間，變化量相對較小。說明基巖（15～20）m 范圍內的沒有明顯變形。

4 結 語

（1）大壩基礎沉降主要發生在水庫蓄水初期和蓄水過程中，上游基礎廊道最大沉降量為9.96 mm，下游排水廊道最大沉降量為13.16 mm；沉降量較大的壩頂位于河床中部，兩岸岸坡漸小。

（2）壩頂位移受氣溫影響較大，溫度上升時，壩頂上抬；溫度下降時，壩頂下降。壩頂最大沉降量為4.65 mm；沉降量變幅較大區域主要集中在中間壩段。

（3）各壩段相對6#壩段的相對沉降較小，無明顯沉降現象。

（4）壩基基巖變化量較小，水庫蓄水后基巖變形穩定。

[1] 張博等.豐滿大壩垂直位移監測資料分析[J].三峽大學學報（自然科學版），2010，32（6）:25-28.

[2] 鄧仕濤，廖明菊.樂灘水電站竣工安全鑒定大壩變形監測資料分析[J].甘肅水利水電，2011，47（9）:20-22.

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