某水庫均質土壩沉降分析

【摘要】水庫均質土壩沉降量較大，在全國都很少出現，沉降屬于均勻沉降。通過各項觀測數據分析，目前均質土壩仍處在下沉態勢，沉降量趨于穩定，均勻變化、量值趨緩。

【關鍵詞】均質土壩；沉降；均勻沉降

1、概述

某水庫是向甘泉堡工業園區供水的尾水調節水庫，屬于大2型工程，位于天山北緣沖積平原，地理坐標東經80°48'27\"，北緯44°12'35\"，距離烏魯木齊市52km。

水庫呈四面封閉形，典型的平原水庫，壩軸線長17.8km，水面面積24km2，庫容2.81億m3，最大壩高28m，主要由均質土壩（2級建筑物）、放水兼放空涵洞、入庫建筑物、退水渠等項目組成。

2、均質土壩沉降分析

2.1 均質土壩沉降觀測斷面設置

水庫的豎向位移采用干簧管式沉降儀觀測。共5個典型觀測斷面，其樁號分別為中壩4+080（最高壩段）、中壩4+300、東壩0+600、東壩1+800和西壩1+161。中壩兩個觀測斷面在壩軸線處各布設一條觀測垂線，東壩1+800斷面在下游壩肩處布設一條觀測垂線，東壩0+600和西壩1+161.376斷面在壩軸線下游4m處各布設一條觀測垂線，沿上述5條觀測垂線埋設沉降環進行沉降觀測，觀測中將壩基沉降與壩體沉降分開觀測。每條觀測垂線上沿高程方向每間隔約2米布置一個沉降測點。

2.2 均質土壩沉降觀測斷面分析

a 相同條件下壩體差異沉降不大

根據水庫2002年開建，2005年建成到現在累計13年觀測資料分析，5個斷面的壩基面沉降量在180mm～1287 mm之間，最大總沉降量在180 mm～1380 mm之間，壩體相對于壩基的最大沉降量在17mm～169 mm之間。5個斷面間沉降量相差較大的主要原因是水庫壩軸線很長，不同斷面的壩基地質情況不盡相同，大壩填筑高度不同壩基上覆荷載也不同，5個斷面間填筑厚度相差也比較大（填筑厚度在8.1 m～36 m之間），壩體填筑厚度大的中壩段沉降量明顯大于填筑厚度小的東、西壩，沉降量與填筑厚度的比值基本一致，均小于5.2%.填筑厚度相同的東壩0+600斷面和西壩1+161.376斷面盡管相距較遠，但各項沉降參數相近，說明相同條件下壩體差異沉降不大。

b 壩基壓縮是水庫大壩沉降的最主要原因

比較壩基面沉降量、測點總沉降量和測點相對于壩基面的沉降量后可以發現，5個斷面的壩基面沉降量明顯大于壩體相對于壩基面的沉降量，5個斷面壩體相對壩基面的最大沉降量與最大總沉降量的比值在7.8%～15.4% 之間，而壩基面沉降量與最大總沉降量的比值在91.9 %～100 % 之間，可見“500”水庫大壩的沉降主要由壩基壓縮引起。壩基壓縮是水庫大壩沉降的最主要原因。

c 大壩填筑質量較好

5個斷面壩體相對壩基面的沉降量與填筑厚度之比在0.22%～0.48% 之間，東、西壩的壓縮率都很小，中壩4+080和4+300斷面除底部土層壓縮率較大（最大值分別為3.07 %和3.51%）外，大部分區域壓縮率也很小，說明壩體填筑密實度較高，壓縮性較小。5個斷面的最大總沉降量與填筑厚度之比在2.2 %～5.11% 之間，對均質土壩而言尚屬正常。水庫壩基為深覆蓋層軟基，大壩填筑質量較好。

d 壩基進行礫質土換填處理后有一定效果

壩基進行礫質土換填處理后有一定效果。中壩4+080斷面與中壩4+300斷面的基礎情況相近，其中4+080斷面采用礫質土對基礎進行了置換，換填深度約11m。觀測結果表明，中壩4+080斷面與中壩4+300斷面填筑的粉質壤土底部（中壩4+080斷面478 m高程處、中壩4+300斷面476 m高程處）沉降量分別為883mm和1287 mm，采用礫質土對基礎進行置換后，基礎沉降量減小了404mm。

e 大壩沉降已經減緩，沉降主要來自壩基

5個斷面各測點（包括壩基面測點）的總沉降量在2007年及2008年蓄水后均有明顯增長，特別是中壩4+080和中壩4+300斷面的各測點，一些測點的沉降在2007年6月至2008年11月間的增加值超過200 mm。但是各測點相對壩基面沉降量的增長幅度明顯較小，特別是東西副壩測點幾乎沒有增加，增長最明顯的中壩4+300斷面各測點相對壩基面沉降量在上述時段內的增加值不超過20 mm。2009年、2010年、2011年、2012年、2013年、2014年、2015年蓄水對沉降的影響依然存在，但相比2007年及2008年明顯減小。說明水庫蓄水對大壩沉降的影響已減弱，仍然有一定增長，但增長不是明顯。2009年3月至2010年11月累計增加值不超過20mm，但中壩4+300斷面沉降量依然較大，兩年累計沉降80mm；2011年上半年沉降27mm。2011年下半年至2012年上半年沉降8mm。2013年沉降18mm。2014年沉降13mm，2015年沉降19mm，隨著庫水位升高及時間推移，大壩沉降還將有進一步增長，但沉降明顯減緩，壩體沉降已基本穩定，目前沉降量主要還是來自壩基。

壩體豎向位移共5個斷面。2015年10月，5個斷面的壩基面沉降量、最大沉降量、最大壩體相對沉降量、觀測垂線填筑厚度、相關參數之間的比值、最大總沉降速率及其出現日期和最大壓縮率等沉降特征參數見表1。

3、小結

水庫均質土壩沉降量較大，在全國都很少出現，沉降屬于均勻沉降。從2005年水庫建成運行至今，埋設在壩體內部是空隙水壓力計，涵洞的測縫計、位移計、土壓力計，壩后滲流，觀測數據在2012年以前，已趨于穩定（壩體豎向排水上游埋設的空隙水壓力計隨水位變化，呈規律性變化），測值正常。所有觀測結果均顯示水庫均質土壩運行工況良好。目前均質土壩仍處在下沉態勢，沉降量趨于穩定，均勻變化、量值趨緩。