長河壩大壩施工期安全監(jiān)測成果分析

劉建坤，由廣昊，馬林艷

(1.中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川成都610072；2.四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川成都610072)

?

長河壩大壩施工期安全監(jiān)測成果分析

劉建坤1，由廣昊2，馬林艷1

(1.中國電建集團成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川成都610072；2.四川大唐國際甘孜水電開發(fā)有限公司，四川成都610072)

通過對長河壩大壩施工期監(jiān)測成果進行分析，獲得深厚覆蓋層上建高堆石壩的監(jiān)測經(jīng)驗，掌握心墻和堆石體的變形情況和滲流情況。監(jiān)測結(jié)果分析表明，長河壩水電站安全監(jiān)測設(shè)計儀器選型和布置合理，滿足有關(guān)規(guī)范要求；壩體沉降量與壩體填筑過程呈正相關(guān)；下游壩坡左右岸水平位移總體呈現(xiàn)向河床中部靠攏趨勢，上下游水平位移呈現(xiàn)向下游變形，變形特征符合一般規(guī)律；主副防滲墻之間壩基實測水位均低于上游水位，主防滲墻下游側(cè)壩基實測水位均低于上游水位，且水頭差在副防滲墻后進一步折減，符合一般規(guī)律。

礫石土心墻壩；監(jiān)測；表面變形；沉降；滲流滲壓；長河壩水電站

0 引 言

長河壩工程水庫總庫容10.75億m3，裝機容量2 600 MW，為一等大(1)型工程，工程擋水、泄洪、引水及發(fā)電等永久性主要建筑物為1級建筑物，永久性次要建筑物為3級建筑物，臨時建筑物為3級建筑物，長河壩水電站場址地震基本烈度為Ⅷ度。

2013年10月大壩心墻區(qū)開始填筑，截至2016年6月，填筑高程約為1 678.00 m(壩頂設(shè)計高程1 697.00 m)

1 監(jiān)測布置

1.1 壩基覆蓋層沉降

分別沿主副墻軸線布置1個主監(jiān)測斷面和1個副監(jiān)測斷面沿(縱)0+213.72、(縱)0+253.72、(縱)0+303.72、(縱)0+330.00布置4個監(jiān)測橫剖面。布設(shè)13套電位器式位移計。

1.2 壩基滲流滲壓監(jiān)測

在壩縱0+213.72、0+253.72、0+330樁號每個監(jiān)測斷面副防滲墻前、主副墻之間和主墻下游分別布設(shè)滲壓計，以監(jiān)測順河向滲流滲壓情況

在副防滲墻下游3.5 m(主副防滲墻之間)及主防滲墻下游3.5 m沿壩軸線方向監(jiān)測縱剖面，共布置10支滲壓計，用以監(jiān)測防滲墻的防滲效果。

1.3 壩體表面變形監(jiān)測

上游壩坡1 585.00 m高程布置5個臨時沉降測點；在 1 615.00、1 645.00、1 695.00 m高程各布置1排外部變形觀測墩；大壩壩頂上下游側(cè)各布置1排外部變形觀測墩；下游壩坡在1 510.00、1 545.00、1 585.00、1 615.00、1 645.00、1 672.00 m高程各布置1排外部變形觀測墩。共布置97個外部變形觀測墩。

1.4 壩體內(nèi)部變形監(jiān)測

1.4.1 心墻沉降監(jiān)測

在樁號(縱)0+193.00、(縱)0+253.72監(jiān)測斷面心墻上、下游及壩軸線布置電位器式位移計沉降測線，在(縱)0+330心墻上、下游布置電位器式位移計沉降測線，測線各測點高程間距30 m，共計44套電位器式位移計。

1.4.2 下游堆石區(qū)內(nèi)部變形監(jiān)測

下游堆石區(qū)內(nèi)部沉降監(jiān)測采用水管式沉降儀。分別在壩(縱)0+137.00、(縱)0+193.00、(縱)0+253.00、(縱)0+330.00、(縱)0+394.00樁號剖面，下游壩殼1 645.00、1 615.00、1 585.00、1 550.00、1 513.0 m高程，布置共20個沉降觀測條帶。在水管式沉降儀觀測條帶內(nèi)同期布設(shè)引張線式水平位移計。

1.5 心墻區(qū)滲流壓力監(jiān)測

在每個主監(jiān)測斷面的1 645.00、1 615.00、1 580.00、1 550.00、1 513.00 m及建基面高程的各個壩體分區(qū)分別布設(shè)滲壓計，共計布置194支。

2 監(jiān)測成果分析

2.1 沉降監(jiān)測分析

2.1.1 壩基覆蓋層沉降

目前過渡層及堆石區(qū)壩基覆蓋層累計最大沉降量為647.04 mm，發(fā)生在(縱)0+330.00剖面的測點WY6(樁號(壩)0+273.00)。位移時間過程曲線見圖1。

圖1 過渡層及堆石區(qū)壩基覆蓋層電位器式位移計監(jiān)測成果過程

2.1.2 心墻沉降分析

壩體心墻沉降量與心墻填筑呈正相關(guān)，沉降量隨著心墻填筑高程的增高不斷增大，目前壩體心墻最大沉降量(不含覆蓋層)為1 330.48 mm，位于(縱)0+253.00樁號壩軸線位置，占心墻填筑高度的0.61%。空間分布見圖2。

圖2 (縱)0+330.00斷面心墻沉降情況(單位：高程m；沉降量mm)

2.1.3 下游堆石區(qū)內(nèi)部沉降監(jiān)測

堆石區(qū)最大沉降(含覆蓋層)為2 623.0 mm，位于(壩)0+138.00、(縱)0+330.00的C95測點。扣除覆蓋層沉降后，占壩體填筑高度的(219 m)的0.90%。

1 510 m高程累計沉降量519.10～1 782.00 mm之間，其中最大沉降量位于(壩)0+138.00、(縱)0+253.72的C69測點。1 550 m高程累計沉降量586.80～2 623.00 mm之間，其中最大沉降量位于(壩)0+093.00、(縱)0+330.00的C95測點。空間分布見圖3。

圖3 (縱)0+330.00樁號壩體內(nèi)部沉降分布示意(單位：高程 m；沉降量 mm)

總體下游堆石區(qū)內(nèi)部沉降量從上游到下游呈遞減趨勢，如越靠下游壩坡，沉降越小；最大沉降位于壩高的約1/3處。

圖6 (縱)0+253.72斷面下游堆石體水平位移分布示意(單位：高程 m；水平位移 mm)

2.1.4 上下游壩坡沉降分析

沉降量整體分布呈現(xiàn)由河床中部向兩岸遞減趨勢。符合一般規(guī)律。位移時間過程曲線見圖4～5。

圖4 大壩上游1 615 m高程外部變形沉降測點位移-時間過程

圖5 大壩下游1 607 m高程外部變形沉降測點位移-時間過程

2.2 水平位移監(jiān)測分析

2.2.1 下游堆石區(qū)內(nèi)部水平位移監(jiān)測分析

水平位移方向總體表現(xiàn)為向下游方向或沉降沉降較大區(qū)變形，越靠近下游壩面或沉降較大部位變形越大。主要原因一是由于下游壩面為臨空面，壩體水平位移受下游坡面變形影響；二是沉降較大區(qū)容易形成漏斗效應(yīng)，使周圍堆石體向漏斗中心移動形成變形。符合一般規(guī)律。

越靠近壩基部位變形越大。由于壩體填筑越高，其上覆荷載越大，變形也將隨之增大，符合一般規(guī)律。空間分布見圖6。

2.2.2 上下游壩坡水平位移監(jiān)測分析

上下游壩坡左右岸水平位移總體呈現(xiàn)向河床中部靠攏趨勢，上下游水平位移呈現(xiàn)向下游變形，且越靠近下游坡體變形越大，變形特征符合一般規(guī)律。位移時間過程曲線見圖7～10。

圖11 (縱) 0+253.72壩基實測水位分布(單位：高程 m；水位m)

圖7 上游壩坡1 615 m高程外部變形測點位移-時間過程

圖8 上游壩坡1 615 m高程外部變形測點位移-時間過程

圖10 大壩下游1 607 m高程外部變形測點位移-時間過程

2.3 滲流滲壓監(jiān)測分析

2.3.1 壩基滲流滲壓監(jiān)測分析

主副防滲墻之間、主防滲墻下游側(cè)(縱)0+253.72處滲壓水位空間分布見圖11。

圖11可以看出：①滲墻之間壩基實測水位均低于上游水位，基覆分界線處滲壓水位左岸高于右岸。②主防滲墻下游側(cè)壩基實測水位均低于上游水位，且水頭差在副防滲墻后進一步折減，折減6.87～12.86 m，符合一般規(guī)律。③順河向壩基滲壓水位基本呈現(xiàn)上下游高，主防滲墻下游側(cè)最低的現(xiàn)象，這說明壩基水位主要由上下游河水對壩基進行補貼。

2.3.2 心墻區(qū)孔隙水壓力

心墻區(qū)孔隙水壓力與心墻的填筑高程有關(guān)，孔隙水壓力隨壩體填土壓力的增大而逐漸增大，其變化趨勢與填土壓力變化趨勢基本相同，且部分有滯后效應(yīng)。受心墻材料本身的防滲效果影響，孔隙水壓力分布大部分呈現(xiàn)中間大、兩頭小的狀態(tài)，靠近心墻軸線，孔隙水消散較慢，孔隙水壓力相對較大，而越靠近上下游反濾層部位，孔隙水相對容易消散，因而孔隙水壓力較小。(縱)0+253.00樁號孔隙水實測水位空間分布見圖12。

3 結(jié) 論

(1)長河壩水電站安全監(jiān)測設(shè)計充分考慮了土石壩監(jiān)測儀器安裝埋設(shè)的實際情況，設(shè)計儀器選型和布置合理，滿足有關(guān)規(guī)范要求。

(2)壩體沉降量與壩體填筑過程呈正相關(guān)，沉降量隨著壩體填筑高程的增高不斷增大。堆石區(qū)最大沉降(含覆蓋層)為2 623.0 mm，扣除覆蓋層沉降后，占堆石區(qū)壩體填筑高度的(201 m)的0.98%。

(3)下游壩坡左右岸水平位移總體呈現(xiàn)向河床中部靠攏趨勢，上下游水平位移呈現(xiàn)向下游變形，且越靠近下游坡體變形越大，變形特征符合一般規(guī)律。

(4)主副防滲墻之間壩基實測水位均低于上游水位，主防滲墻下游側(cè)壩基實測水位均低于上游水位，且水頭差在副防滲墻后進一步折減，符合一般規(guī)律。順河向壩基滲壓水位基本呈現(xiàn)上下游高，主防滲墻下游側(cè)最低的現(xiàn)象，這說明壩基水位主要由上下游河水對壩基進行補貼。

[1]曲傳勇， 王偉， 王新， 等. 大西溝水庫大壩施工期及蓄水初期監(jiān)測資料分析[J]. 水力發(fā)電， 2014， 40(12)： 101- 104．

[2]鄭俊， 鄧建輝， 楊曉娟， 等. 瀑布溝堆石壩礫石土心墻施工期孔隙水壓力特征與分析[J]. 巖石力學與工程學報， 2011(4)： 709- 717．

[3]王德厚. 水利水電工程安全監(jiān)測理論與實踐[M]. 武漢： 長江出版社， 2007．

[4]茍曉莉. 施工期大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)的實施技術(shù)探討[J]. 水電自動化與大壩監(jiān)測， 2014， 38(2)： 39- 42．

(責任編輯 高 瑜)

Analyses of Safety Monitoring Results in Construction Period of Changheba Dam

LIU Jiankun1, YOU Guanghao2, MA Linyan1

(1. PowerChina Chengdu Engineering Corporation Limited, Chengdu 610072, Sichuan, China; 2. Sichuan Datang International Ganzi Hydropower Development Co., Ltd., Kangding 626001, Sichuan, China)

The monitoring data of Changheba Dam in construction period are analyzed. The monitoring experiences of high rockfill dam built on deep overburden are obtained and the deformation and seepage of core wall and rockfill body are obtained. The monitoring results show that, (a) the equipment selection and arrangement for dam safety monitoring of Changheba Hydropower Station meet the requirements of relevant specifications; (b) the settlement of dam is positive correlation to dam filling process; (c) the left and right-bank horizontal displacements of downstream dam slope tends to move closer to the middle of riverbed and the upstream and downstream horizontal displacements of dam present an overall trend to move closer to downstream, which are in line with general deformation rules; and (d) the water levels of dam foundation between primary and secondary cutoff walls and in the downstream of primary cutoff wall are lower than upstream water level, which are also in line with general seepage rules．

gravel soil core dam; monitoring; surface deformation; settlement; seepage and seepage-pressure; Changheba Hydropower Station

2016- 07- 23

劉建坤(1975—)，女，黑龍江哈爾濱人，工程師，主要從事水電工程施工技術(shù)與管理工作．

TV698(271)

A

0559- 9342(2016)10- 0057- 05