漢江王甫洲土石壩豎向位移變形分析

□龍輝海 程 欣

一、工程概況

王甫洲水利樞紐位于湖北省老河口市近郊的漢江干流上。上距丹江口水利樞紐30km，是漢江中下游銜接丹江口水利樞紐的第一個發(fā)電航運梯級。于1995年2月開工，2000年1月13日正式下閘蓄水。主要建筑物包括谷城土石壩、主河床土石壩、泄水閘、老河道左右岸圍堤、船閘、重力壩和電站廠房。

主河床土石壩位于主河道上，全長1251.51m。為混凝土防滲墻與土工膜防滲心墻結(jié)合防滲的砂礫石壩。主河床兩個監(jiān)測斷面壩頂?shù)膲屋S線上布置2個精密水準點，并在斷面基礎(chǔ)布置測斜兼沉降管2根。

老河道兩岸圍堤位于漢江老河道兩岸的高漫灘上，左右岸長分別為6184.63m、6442.80m，圍堤由砂礫石填

二、豎向位移監(jiān)測資料分析

(一)壩頂豎向位移監(jiān)測資料分析

在土石壩壩頂壩軸線上共布設(shè)15個豎向位移觀測標點，編號分別為：左1～左6、右1～右7、主河床1～主河床2，于1999年11月開始觀測，表1列出土石壩各斷面從工程竣工后1999年11月至2010年12月間的沉陷量統(tǒng)計成果，從中可看出如下規(guī)律：

1.各測點沉陷量在壩蓄水期、運行初期發(fā)展較快，近期沉陷量則發(fā)展緩慢，現(xiàn)巳基本穩(wěn)定。

粘土心墻壩頂左1、右1兩測點兩聯(lián)接段粘土心墻沉陷量大，蓄水后第一年左1的沉陷量為185.26mm，沉陷率為0.814%，右1沉陷量為262.5mm，沉陷率為1.235%，都大于0.5%，屬過大沉陷，致使有可能在壩殼與心墻筑而成，防滲采用土工膜防滲斜墻加土工膜水平鋪蓋，堤腳設(shè)有排水溝。在老河道左右岸圍堤13個監(jiān)測斷面壩頂?shù)膲屋S線上共布置13個精密水準點，13個監(jiān)測斷面基礎(chǔ)共布置測斜兼沉降管13根，用以監(jiān)測土石壩表面變形和內(nèi)部變形。的結(jié)合處出現(xiàn)不均勻沉陷的縱向裂縫。2000年蓄水期巡視檢測在壩頂左1處也發(fā)現(xiàn)了心墻與壩殼的結(jié)合部出現(xiàn)了0.5cm縱向裂縫和錯位現(xiàn)象。同年底對左1進行加固處理。經(jīng)近幾年的巡查，壩頂未發(fā)現(xiàn)裂縫和錯位現(xiàn)象。初期(1999～2004年)年沉陷量分別為：229.12mm、301.360mm，相應(yīng)的沉陷率分別為：1.007%、1.418%；運行期2005～2010年沉陷量分別為：14.16mm、11.09mm，相應(yīng)的沉陷率分別為：0.062%、0.052%；2010年年沉陷量分別為：1.92mm、0.78mm，相應(yīng)沉陷率分別為：0.008%、0.004%。11年來壩殼沉陷穩(wěn)定，心墻仍繼續(xù)固結(jié)沉陷，故砂礫料對粘土心墻的沉陷起到鉗制頂托作用，即稱為“拱效應(yīng)”現(xiàn)象，有導(dǎo)致心墻發(fā)生水平裂縫的不利趨勢。但從近幾年左1、右1觀測資料來看，沉陷量較小，“拱效應(yīng)”破壞可能性不大。從表中還可以看出年沉陷率都小于0.02%，按照土壩穩(wěn)定期沉陷量定義，年遞增的沉陷量不大于壩高的0.02%，則判斷土壩為穩(wěn)定的。

土石壩歷年沉陷量統(tǒng)計表(1999～2010年)

左右岸勻質(zhì)壩壩頂各測點初期1999～2004年沉陷量在12.87～39.73mm之間變化，運行期2005～2010年在0.85～7.08mm之間變化，相應(yīng)速率分別為0.011mm/月和0.098mm/月，表明壩頂豎向位移已穩(wěn)定。

主河床1、主河床2兩測點初期1999～2004年沉陷量分別為11.31mm、10.10mm，相應(yīng)的沉陷率分別為：0.098%、0.082%；運行期2005～2010年沉陷量分別在3.87mm、3.63mm，相應(yīng)平均速率分別為0.054mm/月和0.050mm/月。說明兩測點豎向位移已穩(wěn)定。

2.運行期2004年以后勻質(zhì)壩壩頂平均沉陷量為3.289mm，年平均沉陷量為0.548mm，平均速率為0.046mm/月，說明土壩已穩(wěn)定。

(二)土石壩內(nèi)部豎向位移

僅取左1(0+040)壩軸線上分層固結(jié)觀測資料。由表2可看出：80.080 m，發(fā)生在相應(yīng)壩高的59%，占相應(yīng)壩高的0.516%。這說明心墻的壓實度較高，該時段沉降沿壩高的分布近乎拋物線，而運行期完成的沉降則是近乎線性分布，從表2可看出沉陷最大值發(fā)生在H15處，高程為89.147 m，最大沉降值為202mm，向壩底逐漸減少，底部H3的沉降量自1999年10月20日至2010年11月18日累計只變化了45mm。觀測結(jié)果基本正常，符合一般規(guī)律。

2.心墻沉降點的沉降量隨時間而變化，從1999年10月20日～2010年11月18日總沉降值為202mm，其中從1999年10月20日～2000年12月25日沉降值為176mm，占87%；2000年12月25日～2004年12月14日沉降值為20mm，占總沉降量的9.5%；2004年12月14日～2010年11月18日沉降量僅為6mm，占3%。

3.心墻從1999年10月20日～2010年11月18日為止，總壓縮量為187mm，平均壓縮率為0.81%，最大壓縮量發(fā)生在填土高度的59%部位，向壩頂及壩底逐漸減少，呈拋物線分布；壓縮率隨壩高的增加而減少，觀測結(jié)果比較合理，壩體壓縮巳穩(wěn)定。

三、結(jié)論與建議

王甫洲土石壩豎直變型主要集中在1999年至2004年，以后逐漸減小。時效分量是土石壩變形的主要部分，占沉陷的95%左右，庫水位對土石壩影響很小，溫度變化對土石壩變形沒有直接影響。

目前壩體趨于穩(wěn)定的運行狀態(tài)中。鑒于目前壩體變形較小，要保證觀測資料精確度和準確性，建議采用更精密的測量儀器和更科學(xué)的觀測手段，以便進一步監(jiān)測大壩

表2 ESZ1心墻內(nèi)部測點觀測值統(tǒng)計(沉降管法)mm

1.ESZ1施工壩高為20.75 m，蓄水初期(2000年1月15日測值)最大沉降值為107mm、發(fā)生在H9處，高程為工程，確保水庫的安全運用。