水電站大壩變形監(jiān)測(cè)與預(yù)報(bào)

張寧

摘 要：水電站大壩表面變形監(jiān)測(cè)屬于大壩工程安全監(jiān)測(cè)中一部分。文章以猴子巖水電站為例，以9～10月為時(shí)間段，介紹了大壩變形監(jiān)測(cè)的周期確定、點(diǎn)位布設(shè)等技術(shù)設(shè)計(jì)，并分析了選用儀器及設(shè)計(jì)路線的精度，通過成果資料的整理和分析，掌握了大壩的沉降動(dòng)態(tài)，并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了闡述，提出了合理的建議。

關(guān)鍵詞：面板堆石壩；變形測(cè)量；安全監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：TV698.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2013）18-0146-02

1 工程概況

猴子巖水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，壩址距上游丹巴縣城約47 km，距下游瀘定縣城約89 km，距成都市約402 km，對(duì)外交通條件較好。本工程等級(jí)為一等，電站采用壩式開發(fā)，樞紐建筑物主要由攔河壩、兩岸泄洪及放空建筑物、右岸首部式地下引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。水庫(kù)正常蓄水位1 842.00 m，相應(yīng)庫(kù)容6.62億m3，總庫(kù)容7.06億m3，死水位1802.00 m，調(diào)節(jié)庫(kù)容3.87億m3，具有季調(diào)節(jié)性能。電站裝機(jī)容量1 700 MW（4×425 MW），攔河壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高223.50 m。

2 變形監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)

2.1 上、下游圍堰監(jiān)測(cè)

①本監(jiān)測(cè)依據(jù)《上下游圍堰監(jiān)測(cè)布置圖》，在上游圍堰布設(shè)6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別為TPWY-1～TPWY-6，監(jiān)測(cè)點(diǎn)于上游圍堰堰頂。監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用墩標(biāo)的方式進(jìn)行埋設(shè)，水平位移工作基點(diǎn)采用右岸的III07，以極坐標(biāo)法進(jìn)行觀測(cè)，按照《國(guó)家三角測(cè)量規(guī)范》二等邊角觀測(cè)精度執(zhí)行。垂直位移工作基點(diǎn)采用右岸的LSWY-1，觀測(cè)按照《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》中二等精度執(zhí)行。

②在下游圍堰布設(shè)4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，TPWY-7～TPWY-10監(jiān)測(cè)點(diǎn)于下游圍堰堰頂，監(jiān)測(cè)點(diǎn)采用墩標(biāo)的方式進(jìn)行埋設(shè)，水平位移工作基點(diǎn)采用左岸的XIII12，以極坐標(biāo)法進(jìn)行觀測(cè)，按照《國(guó)家三角測(cè)量規(guī)范》二等邊角觀測(cè)精度執(zhí)行。垂直位移工作基點(diǎn)采用右岸的LSWY-2，觀測(cè)按照《國(guó)家一、二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》中二等精度執(zhí)行。

2.2 面板堆石壩監(jiān)測(cè)

目前面板堆石壩混凝土與墊層料接觸面和建基面安裝了9支土壓力計(jì)，混凝土與墊層料接觸面鉛直向土壓力在0.01～0.05 MPa之間，月變化在0.01～0.05 MPa之間，建基面鉛直向土壓力在0.05～0.07 MPa之間，月變化在0.01～0.04 MPa之間，建基面上下游水平向土壓力在0.02～0.05 MPa之間，月變化均為0.01 MPa。

2.3 導(dǎo)流洞洞身部分監(jiān)測(cè)

①由于大壩基坑開挖，導(dǎo)致原進(jìn)導(dǎo)流洞上半段洞身段支洞的道路被挖斷，人員無法進(jìn)入，目前僅能0+025斷面的監(jiān)測(cè)儀器有觀測(cè)數(shù)據(jù)（電纜引入進(jìn)口邊坡觀測(cè)房?jī)?nèi)）。

②導(dǎo)流洞洞身下半段。1#導(dǎo)流洞洞身下段圍巖當(dāng)前位移在-1.64～14.29 mm之間，月變化-0.14～0.14 mm，同期年變化在-0.14～0.27 mm之間；2#導(dǎo)流洞洞身下段圍巖當(dāng)前位移在-0.28～1.93 mm之間，月變化在-0.41～0.13 mm之間，同期年變化在-0.28～0.56 mm之間。本月位移變化較小，位移過程線變化平穩(wěn)，無異常突變點(diǎn)，表明圍巖處于穩(wěn)定狀態(tài)。2.4深孔泄洪洞深孔泄洪洞目前有壓段及工作閘室安裝了4套多點(diǎn)位移計(jì)、3套錨桿應(yīng)力計(jì)。截止到10月18日，有壓段多點(diǎn)位移計(jì)累計(jì)位移在0.07～2.02 mm之間，月變化在-0.04～0.24 mm之間，最大位移速率0.01 mm/天。工作閘室圍巖多點(diǎn)位移計(jì)累積位移在-0.02～5.70 mm之間，月變化在-0.32～4.22 mm之間，最大位移發(fā)生在上游邊墻1 815.50 m高程，本月位移速率為0.12 mm/d，這與閘室施工有關(guān)。有壓段圍巖錨桿應(yīng)力計(jì)累計(jì)應(yīng)力在7.06～55.93 MPa之間，月變化在-3.19～13.48 MPa之間。

2.4 邊坡工程監(jiān)測(cè)

2.4.1 左岸壩肩邊坡

左岸壩肩邊坡多點(diǎn)位移計(jì)本月累計(jì)位移在-0.97～5.84 mm之間，月變化在-0.25～0.22 mm之間，同期年變化在-0.38～0.52 mm之間，過程線變化平穩(wěn)，無異常突變點(diǎn)，表明左岸壩肩邊坡目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.4.2 右岸壩肩邊坡

右岸壩肩邊坡本月當(dāng)前深層累積位移在-0.20～5.47 mm之間，月變化在-0.26～0.38 mm之間，同期年變化在-0.27～3.44 mm之間，月變化較小，過程線變化平穩(wěn)，無異常突變點(diǎn)，表明右岸壩肩邊坡目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.5 深孔泄洪洞出口邊坡

2.5.1 內(nèi)觀監(jiān)測(cè)

9臺(tái)2000 kN的錨索測(cè)力計(jì)當(dāng)前預(yù)應(yīng)力在1 880.04～2 202.97 kN之間，月變化在-1.52～7.61 kN之間，鎖定后應(yīng)力變化率在-10.37～-2.62%之間。最大變化率-10.37%發(fā)生在深孔0+656.50斷面1 791 m高程錨索測(cè)力計(jì)PRXC-3，本月應(yīng)力變化2.12 kN。

2.5.2 外觀監(jiān)測(cè)

按照《深孔泄洪洞出口邊坡監(jiān)測(cè)布置圖》布設(shè)7個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，TPXC-1、TPXC-3（深孔0+671.5斷面）、TPXC-6（深孔0+701.5斷面）布設(shè)于邊坡頂部被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)下方，TPXC-2、TPXC-5（深孔0+701.5斷面）布設(shè)于邊坡1745.00高程馬道上，在1 790.00高程馬道上布置TPXC-4（深孔0+671.5斷面）、TPXC-7（深孔0+701.5斷面）兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。工作基點(diǎn)采用右岸的TNXC-1和TNXC-2，分別后視左岸XIII12，采用極坐方法觀測(cè)，取平均值做為最終值。各監(jiān)測(cè)點(diǎn)均無明顯變化。

2.6 泥洛堆積體監(jiān)測(cè)

按照《尼洛堆積體I期監(jiān)測(cè)布置圖》的要求布設(shè)12個(gè)邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)位均勻分布四個(gè)高程面上，分別為1 800 m、1 900 m 、2 000 m、2 100 m，每個(gè)高程面上分別布設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。其中，TPNL-1（2 100 m）、TPNL-2（2 000 m）、TPNL-3（1 900 m）、TPNL-4（1 800 m）位于1#斷面上；TPNL-5（2 100 m）、TPNL-6（2 000 m）、TPNL-7（1 900 m）、TPNL-8（1 800 m）位于2#斷面上；TPNL-9（2 100 m）、TPNL-10（2 000 m）、TPNL-11（1 900 m）、TPNL-12（1 800 m）位于3#斷面上。10月我部對(duì)尼洛堆積體邊坡進(jìn)行5次觀測(cè)，從本月監(jiān)測(cè)成果值看出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)均無明顯變化。

2.7 角壩堆積體監(jiān)測(cè)

按照《角壩堆積體I期監(jiān)測(cè)布置圖》的要求布設(shè)10個(gè)邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)。其中TPJB-1（1 855 m）、TPJB-2（18 300 m）、TPJB-3（1 805 m）、TPJB-4（1 765 m）布設(shè)于1#斷面上，TPJB-7（1 855 m）、TPJB-8（1 805 m）、TPJB-9（1 785 m）、TPJB-10（1 765 m）從當(dāng)月監(jiān)測(cè)成果值看出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)均無明顯變化。

本文工程中涉及到的各種儀器較多，包括多點(diǎn)位移計(jì)、襯砌混凝土與圍巖接縫測(cè)縫計(jì)、橫梁式沉降儀、洞身段圍巖滲壓計(jì)、錨桿應(yīng)力計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)等。需要相關(guān)工作人員能夠熟練操作、記錄、分析相關(guān)數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)處理

通過實(shí)地的數(shù)據(jù)測(cè)算后，將數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真校核后進(jìn)行計(jì)算。最終得出大壩整體變形相對(duì)較小，都在合理范圍之內(nèi)。通過對(duì)在建的猴子巖水電站大壩監(jiān)測(cè)可以看出，大壩處于安全運(yùn)行狀態(tài)之中。但是隨著工程的進(jìn)展，地面或者大壩外形等部位會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變形，這就需要監(jiān)測(cè)工作者，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)工作，獲得相關(guān)數(shù)據(jù)分析信息，及時(shí)為后期的施工或者補(bǔ)救提供科學(xué)的數(shù)據(jù)。

4 結(jié) 語

任何建筑體都會(huì)存在絕對(duì)下沉，同時(shí)，在工程建設(shè)和使用過程中變形的現(xiàn)象一直存在。因此，變形速率的大小對(duì)于建筑體尤其是電站大壩來說尤為重要，變形均衡且緩慢的安全范圍是正常情況。通過對(duì)猴子巖水電站大壩變形監(jiān)測(cè)及對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析來看，數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠，該項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)設(shè)施布置較合理。提前預(yù)測(cè)出了大壩變形的軌跡，后期的電站的平穩(wěn)運(yùn)行和安全生產(chǎn)提供了強(qiáng)有力的保障。

參考文獻(xiàn)：

[1] GBJ138-1990，水位觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)[S].