白楊鎮水庫大壩壩體分區設計及施工期壩體內部變形監測分析

【摘要】白楊鎮水庫大壩壩型為混凝土面板砂礫石壩，根據大壩施工期壩體內部變形監測數據分析可知，壩體施工期的沉降量最大為143 mm，以最大沉降量與壩高之比的百分數對比，白楊鎮水庫大壩為0.22%，施工期沉降不大，水平位移監測成果符合面板堆石壩內部水平位移變形的一般規律。

【關鍵詞】大壩分區；垂直位移；水平位移；變形監測

1、工程概況

白楊鎮水庫總庫容為4463×104m3，工程規模為中型。水庫主要包括大壩、溢洪洞、輸水隧洞、導流隧洞。大壩頂長310m，壩頂高程958.68m，最大壩高66.47m。

2、大壩壩體分區設計

大壩壩型為混凝土面板砂礫石壩，壩體可分為八個區，分別敘述如下：

（1）混凝土面板：采用不等厚漸變面板，大壩從壩腳到壩頂面板厚度由35cm漸變為45cm。

（2）上游鋪蓋區：位于壩腳上游，河床趾板的上部，又稱為防滲補強區，采用土料回填。

（3）蓋重區：位于鋪蓋區上游，其作用是穩定上游鋪蓋區邊坡。

（4）墊層區：位于面板下游側，是防滲面板的可靠基礎，也是壩體防滲的第二道防線，墊層料應具有良好的級配，墊層區的寬度設計水平寬度3m。

（5）主堆石（砂礫石）區：其主要作用是起到對面板的支撐。施工中根據現場碾壓實驗，每層砂礫石料的填筑厚度為0.8m，砂礫石料要求級配連續，最大粒徑Dmax<400mm，小于5mm的顆粒含量不宜超過20%，小于0.075mm的顆粒含量不宜超過5%，碾壓后壩體砂礫石料的相對密度≥0.85，滲透系數為1×10-2cm/s。

（6）排水區：其主要作用是將滲入壩體的水排至壩外，保持下游區壩體的干燥。壩體內設置水平和豎向排水區。排水區砂石料粒徑d=10～300mm，孔隙率控制在25%～28%，滲透系數K≥1×10-1cm/s。

（7）下游護坡：采用C20F200預制砼六棱塊。

（8）濾水壩趾區：其主要作用是將排水區的水順利排出，防止大壩下游壩腳產生沖刷破壞，濾水壩趾區材料為堆石。

3、施工期壩體內部變形監測分析

3.1.1 壩體垂直位移變形監測

壩體垂直位移監測選擇壩體最大斷面0+130m斷面為觀測斷面，在高程918m、935m分別設置二層水管式沉降計（SSC-2型）。其中918m高程4個測點，分別是軸上55米V1-1、軸上32米V1-2、軸線上V1-3、軸下24米V1-4；935米高程3個測點，分別是軸上27米V2-1、軸線上V2-2、軸下24米V2-3。

在壩體填筑期即2012年3月9日～2012年5月13日期間，由監測數據反映沉降速率較大，在壩體填筑至壩頂后沉降相對平緩。到2012年5月13日大壩填筑至壩頂，918m高程水管式沉降儀4測點中，位于軸線上V1-3沉降量最大，沉降77.25mm，軸上55米V1-1沉降5.25mm、軸上32米V1-2沉降50.25mm、軸下24米V1-4沉降63.25mm； V1-1～V1-4四測點沉降率分別為0.08mm/d、0.76mm/d，1.17mm/d，0.96mm/d。 935m高程水管式沉降儀3測點中，位于壩軸線上V2-2沉降量最大，沉降72.00mm，軸上27米V2-1沉降49mm、軸下24米V2-3沉降42mm；V2-1～V2-3三測點沉降率分別為1.63mm/d、0.17mm/d，1.40mm/d。

截至2013年4月13日，918m高程V1-1～V1-4四測點沉降分別為：32.00mm、79.00mm、114.00mm、93mm，沉降率分別為：0.03mm/d、0.03mm/d 、0.05mm/d 、0.05mm/d；935米高程V2-1～V2-3三測點沉降分別為89.00mm、115.00mm、83.00mm，沉降率分別為：0.00mm/d、0.03mm/d 、0.06mm/d。

截止到2013年8月5日，918m高程沉降測點中，V1-1～V1-4沉降分別為：53mm、108mm、126mm、96mm，分別占壩高的0.08%、0.16%、0.19%和0.14%；935m高程沉降測點中，V2-1～V2-3沉降分別為：122mm、143mm、86mm，分別占壩高的0.18%、0.22%和0.13%。

統計國內外面板堆石壩的垂直位移監測成果，施工期壩體最大沉降量與壩高之比一般不超過0.5%。白楊鎮面板堆石壩施工期的沉降量最大為143 mm，以最大沉降量與壩高之比的百分數對比，白楊鎮混凝土面板堆石壩為0.22%，施工期沉降不大。故白楊鎮面板砂礫石壩施工期壩體沉降與同類面板壩有相似的規律。

3.1.2 壩體水平位移監測

壩體水平位移監測選擇壩體最大斷面0+130m為觀測斷面，分別在高程918m高程設置了4測點水平位移計、935m高程設置了3測點水平位移計，用以監測壩體內部水平位移變形情況。

監測數據分析，安裝在918m高程處壩體水平位移監測四測點H1-1～H1-4，截至2012年5月13日大壩填筑至壩頂，位移量分別為：-35.75mm、-29.61mm、-6.61mm、14.19mm； 935m高程壩體水平位移監測三測點H2-1～H2-3，位移量分別為：-7.48mm、-3.10mm、7.22mm。

截至到2013年4月9日，918m高程處壩體水平位移監測四測點H1-1～H1-4，位移量分別為-24.20mm、-28.50mm、19.20mm、50.96mm； 935m高程處壩體水平位移監測四測點H2-1～H2-3，位移量分別為-20.10mm、-6.24mm、13.60mm。

截至2013年8月5日，918m高程處壩體水平位移監測四測點H1-1～H1-4，位移量分別為-32.38mm、-33.56mm、22.44mm、60.64mm； 935m高程處壩體水平位移監測四測點H2-1～H2-3，位移量分別為-26.34mm、-9.74mm、19.02mm。

白楊鎮水庫工程水平位移監測成果分析顯示，水平變形相對以壩軸線測點為界，上游測點向上游位移，下游測點向下游位移，符合面板堆石壩內部水平位移變形的一般規律。

4、大壩施工期壩體內部變形監測分析結論

從垂直位移和水平位移監測成果可知：大壩施工期壩體沉降與同類面板壩有相似的規律， 水平位移監測符合面板堆石壩內部水平位移變形的一般規律。

作者簡介：王延文（1983.07--），工程師，現主要從事水利水電工程規劃設計工作。