龍口工程施工期大壩監(jiān)測分析

宋 濤，焦 昊

(黃河萬家寨水利樞紐有限公司，山西太原 030002)

大壩安全監(jiān)測實際上是一種管理，包括信息采集、處理、結(jié)論的得出、措施的制定、信息的反饋，其根本目的是監(jiān)測大壩施工期和蓄水后的運行情況。因此，大壩設(shè)置了完備的安全監(jiān)測系統(tǒng)，其中的內(nèi)部觀測儀器在施工期的監(jiān)測，對施工的建設(shè)有直接的指導作用。

1 工程概況

龍口水利樞紐位于黃河中游北干流上，作為萬家寨水電站的反調(diào)節(jié)水庫，具有改善下游河道水流狀況和取水條件、優(yōu)化黃河龍口—天橋區(qū)間河道資源與效益、參與系統(tǒng)調(diào)峰并兼有滯洪削峰等綜合利用效益。樞紐主要由大壩、電站廠房、泄水建筑物等組成。水庫總庫容1.96 億m3，電站裝有4 臺100MW 和1 臺20MW 機組，總裝機容量420MW。

2 大壩監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計

為了監(jiān)測大壩在施工期、運行期的工作狀態(tài)，指導施工、驗證設(shè)計，根據(jù)龍口大壩壩基內(nèi)存在多層軟弱夾層、壩基深層巖體彈模低于淺層巖體、壩基內(nèi)存在深層承壓水的工程地質(zhì)條件，以及壩體水工建筑物的結(jié)構(gòu)特點，在大壩上設(shè)計布置了變形、滲流、應(yīng)力、應(yīng)變及溫度等監(jiān)測項目。具體監(jiān)測項目有壩體水平、垂直位移，接縫開合度，壩基揚壓力及滲流量，壩體應(yīng)力、應(yīng)變及巖石應(yīng)變，孔口周邊應(yīng)力應(yīng)變，壩體與基巖溫度，壩體上下游水位等。在監(jiān)測設(shè)計中，觀測斷面的選擇、測點的布置以及觀測儀器的選型，充分考慮了龍口水利樞紐的結(jié)構(gòu)布置、受力特點和壩肩巖體受力區(qū)的具體情況以及計算和試驗成果。除滿足監(jiān)測規(guī)范的要求之外，還考慮了施工、觀測的方便及便于實現(xiàn)監(jiān)測自動化。結(jié)合水工施工條件及監(jiān)測規(guī)范，本文對施工期大壩的溫度監(jiān)測和變形監(jiān)測進行了分析。

3 施工期混凝土溫度監(jiān)測分析

溫度對壩體的變形、應(yīng)力值的大小和分布有較大影響，因此，對大壩進行施工溫控有直接的指導作用。

3.1 基巖溫度監(jiān)測分析

由于基巖附近的溫度分布對混凝土的溫度應(yīng)力有很大影響，特別是河床壩段和基巖附近的溫度受基巖、氣溫的影響，使壩基具有不均勻的溫度分布。因此分別在2 號、8 號、13 號、18 號四個壩段壩基巖石中的上游、下游、中間部位沿鉛直方向埋設(shè)三排溫度計。溫度計距基巖面分別為0m、1.5m、3.0m、5.0m。本文選取8 號壩段進行分析，如圖1 所示(其中4 支儀器T8-1 ～T8-4 埋設(shè)深度分別為0m、1.5m、3.0m、5.0m)。

從圖1 中可以看出:

(1)混凝土澆筑初期由于水化熱的作用，溫度呈急劇上升趨勢，達到最高溫度后開始下降，以后溫度或因邊界條件而變化，或受上層混凝土澆注影響而有所回升，但隨著水化熱的釋放，最終都是趨向穩(wěn)定溫度。

(2)T1 初期變幅較大，T2 次之，這是由于儀器埋深較淺，受上覆混凝土澆注影響，導致基巖溫度升高的緣故;T3 埋設(shè)較深，受壩體溫度影響較小，而T4 在5.0 m 深處，影響更小。說明基巖溫度隨深度而變化，距基巖面較深的溫度高，距基巖面淺的溫度低。

圖1 基巖溫度變化過程線

3.2 壩體混凝土溫度監(jiān)測分析

在3 號、13 號、18 號三個壩段的中心截面，按網(wǎng)格布置測點，測點間距8m，埋設(shè)差動電阻式溫度計進行自動化監(jiān)測。本文選取18 號壩段進行分析，如圖2 所示(其中6 支儀器T18-21 ～T18-26 為18 號壩段A 塊864mm 高程的不同樁號上埋設(shè)的溫度計)。

圖2 混凝土溫度變化過程線

從圖2 可以看出混凝土澆筑后在第3 ～4 天出現(xiàn)最高溫度，平均最高溫度在24.5℃左右，然后下降，在上層混凝土澆筑后，溫度又緩慢上升。說明混凝土澆注初期由于水化熱的作用，溫度呈急劇上升趨勢，達到最高溫度后開始下降，以后溫度或因邊界條件而變化，或受上層混凝土澆注影響而有所回升，但隨著水化熱的釋放，最終都是趨向穩(wěn)定溫度。

4 施工期壩體橫縫開合度監(jiān)測

壩體接縫開合度是判斷大壩整體性及施工質(zhì)量的重要參數(shù)。因此，在大壩橫縫不同灌區(qū)內(nèi)設(shè)置了測縫計，為施工期合理確定封拱灌漿時間、了解灌漿效果及蓄水初期大壩運行情況提供了寶貴資料。

在1 號、2 號、3 號、7 號、14 號、18 號、19 號共七個壩段廊道內(nèi)的壩體橫縫上，埋設(shè)測縫計，每個壩段3 ～4 個測點，監(jiān)測上述壩段橫縫的變形。本文選取13 ～14 號壩段進行分析，如圖3 所示(其中3支儀器J14-1 ～J14-3 為13 ～14 號壩段橫縫內(nèi)不同樁號上埋設(shè)的測縫計)。

圖3 測縫計變化過程線

從13 ～14 號壩段混凝土與混凝土結(jié)合縫處的測縫計變形觀測數(shù)據(jù)可以看出，隨著氣溫的變化，縫的開合度也隨著變化。

5 結(jié) 語

(1)混凝土溫度監(jiān)測資料表明，施工期壩體混凝土溫度受混凝土本身性質(zhì)和壩體邊界條件的影響，對壩體質(zhì)量有重要影響。因此，在施工中根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)采取相應(yīng)的溫控措施是十分必要的。

(2)橫縫開合度監(jiān)測資料表明，施工期橫縫開合度在年末明顯增大。因此，接縫灌漿應(yīng)安排在這個時段進行灌漿。

(3)監(jiān)測系統(tǒng)可以幫助及時了解大壩在施工和運行中的狀態(tài)，以采取相應(yīng)的措施保證大壩的運行安全。為壩的設(shè)計、施工提供了有價值的情報和認識，促進了設(shè)計和施工水平的提高。

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