丹江口大壩加高右聯(lián)轉(zhuǎn)彎壩段143m高程水平裂縫處理監(jiān)測成果分析

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(1.中國水利水電第三工程局有限公司，西安 710016；2.中國水利水電建設(shè)工程咨詢西北公司，西安 712000)

丹江口大壩加高右聯(lián)轉(zhuǎn)彎壩段143m高程水平裂縫處理監(jiān)測成果分析

郭偉1，金文華2

(1.中國水利水電第三工程局有限公司，西安 710016；
2.中國水利水電建設(shè)工程咨詢西北公司，西安 712000)

丹江口大壩加高工程施工過程中，混凝土壩右聯(lián)轉(zhuǎn)彎壩段高程143m處理采取了鋸縫方案。鋸縫方案實施后，選擇在右聯(lián)1號、右1號和右2號壩段143m高程水平裂縫布設(shè)了監(jiān)測設(shè)施，以進一步的觀測鋸縫方案的實施效果。本文介紹了監(jiān)測設(shè)施的布置，并通過在大壩加高施工期的觀測成果分析，對丹江口大壩右聯(lián)轉(zhuǎn)彎壩段143m高程水平裂縫處理效果作了監(jiān)測評價。

裂縫；安全監(jiān)測；右聯(lián)轉(zhuǎn)彎壩段；丹江口大壩加高

1 工程概況

丹江口水利樞紐初期工程混凝土壩由58個壩段組成，全長1141m，最大壩高97m。工程于1958年開工建設(shè)，1962年初因混凝土質(zhì)量等問題暫停施工，對已澆筑的大壩混凝土的缺陷進行了全面詳細的檢查，并有針對性地進行了補強加固處理。工程于1964年底復工續(xù)建，1967年開始蓄水，1974年全部建完。2005年大壩加高工程開工建設(shè)。

丹江口右岸混凝土壩轉(zhuǎn)彎壩段在平面上呈向下游的反弧形，初期工程中橫縫進行了灌漿。在氣溫影響下，夏季壩體被擠壓向下游變形，壩基上游端部受拉，加上庫水位作用，拉區(qū)發(fā)展到帷幕線附近，揚壓力增大；冬季擠壓消失，變形恢復常態(tài)。丹江口初期的大壩施工以及運行期有關(guān)技術(shù)資料表明：右聯(lián)轉(zhuǎn)彎壩段在高程143m附近存在混凝土裂縫。大壩加高期間，為消除轉(zhuǎn)彎壩段長期因溫度周期性變化而產(chǎn)生的對壩體穩(wěn)定及應力不利的變形，確保帷幕防滲質(zhì)量，確定采用消除橫縫間連接的“鋸縫”方案，在3右～右3壩段之間切割恢復5條橫縫，基本恢復各壩段獨立變形，解決反拱反向變位問題和縮小壩踵拉應力范圍。橫縫恢復“鋸縫”范圍及要求：在初期工程右2～右1壩段、1～右1壩段、1～2壩段之間的3條橫縫切縫高程在162～140m；右2～右3壩段、2～3壩段之間設(shè)置2條過度縫，切割高程在162～150m。切縫寬度平均1cm，控制最小切縫不小于8mm。切縫寬完成后，采用填塞瀝青麻絲或聚硫密封膠處理，堵塞深度不小于20cm。切縫范圍：初期工程第二道止水后至下游壩面。

2 監(jiān)測布置

在丹江口初期大壩1號壩段老混凝土面下游12m和基礎(chǔ)廊道底板下1.5m處各布置基巖變形計1支，儀器位置分別為高程117.1m、115.5m；右聯(lián)1號、右1、右2號壩段壩體布置滲壓計5支；右聯(lián)1號、右1壩段壩體布置滲壓計5支，位置在高程143m水平裂縫處、高程156.9m處，共布置儀器11支。右聯(lián)壩段高程143m水平裂縫監(jiān)測儀器及編號布置見下表；布置方式見下頁圖1。

右聯(lián)壩段高程143m水平裂縫監(jiān)測布置表

3 監(jiān)測數(shù)據(jù)采集

在右聯(lián)1號、右1號、右2號壩段測縫標點安裝完成后，即恢復正常數(shù)據(jù)觀測工作，以首次觀測數(shù)據(jù)平均值作為數(shù)據(jù)觀測基準值，用千分游標卡尺監(jiān)測三向測縫標點在X方向△X方向開合度(mm)、Y方向△Y方向開合度(mm)、Z方向△Z方向開合度(mm)的開合度變化量。每天準時進行觀測數(shù)據(jù)采集、整理、分析等工作，繪制裂縫變化量曲線圖。用于監(jiān)測裂縫的發(fā)展狀況。

右聯(lián)1號、右1號、右2號壩段高程143m水平裂縫監(jiān)測儀器工作完成后，即恢復數(shù)據(jù)觀測。水平裂縫沿各方向的變化量符號采用：X方向為左右岸方向，Y方向為上下游方向，Z方向為裂縫的抬動或隆起。裂縫受壓為負，裂縫開合為正。基巖變形計所監(jiān)測的變形為孔口與孔底之間巖體沿鉆孔方向的壓縮變形或拉伸變形。壓縮為“-”，拉伸為“+”。滲壓計采集數(shù)據(jù)設(shè)備是數(shù)字電橋，型號SQ-5。

圖1 右1壩段高程143m水平裂縫監(jiān)測儀器布置

4 現(xiàn)有監(jiān)測成果及分析

4.1 右聯(lián)1號壩段監(jiān)測成果分析

4.1.1 右聯(lián)1號壩段裂縫計

右聯(lián)1號壩段高程143m裂縫處理共埋設(shè)3支裂縫計，其中143m高程水平裂縫上布置2支，156.9m高程水平裂縫上布置1支。右聯(lián)1號壩段143m高程水平裂縫長15.2m、寬1.5mm。其上布置的2支裂縫計、編號分別為K01YL1和K03YL1，采用鉆孔埋設(shè)。K01YL1埋設(shè)在距上游壩面3.3m、右邊縫5.1m處；K03YL1埋設(shè)在距上游壩面8.2m、左邊縫8.5m處(見圖2)。

圖2 143m高程裂縫監(jiān)測儀器布置

K01YL1測值表明：其裂縫開度變化穩(wěn)定，不隨溫度變化而變化，最大變幅約為0.52mm。K03YL1測值變化在-0.25～0.52mm之間，其變化與溫度呈負相關(guān)，即溫度升高，裂縫開度減小，反之增大。K01YL1、K03YL1測值過程線見圖3。

比較K01YL1和K03YL1兩支儀器測值變化，顯然，整條裂縫的開度變化趨勢并非一致，處理后的水平裂縫仍有部分縫面處于“活縫”狀態(tài)。

右聯(lián)1號壩段156.9m高程水平裂縫長3m、寬1.5mm；其上布置1支裂縫計,編號為K02YL1，采用鉆孔埋設(shè)；K02YL1埋設(shè)在距上游壩面3.3m、右邊縫5.1m處。

K02YL1測值過程線見圖4，從中可以看出，測值變化表明裂縫開度趨于閉合，不隨溫度變化，變化幅度小于0.2mm。

圖4 156.9m高程裂縫計K02YL1測值過程線

4.1.2 右聯(lián)1號壩段滲壓計

右聯(lián)1號壩段布設(shè)了2支滲壓計，其編號分別為P01YL1和P02YL1。P01YL1于2007年12月9日通過上游左側(cè)的裂縫檢查孔內(nèi)在高程143m水平裂縫處埋設(shè)，P02YL1滲壓計通過裂縫檢查孔內(nèi)在高程156.9m水平裂縫處埋設(shè)。P01YL1測值表明：其水壓力測值為-0.01～0.01MPa。滲壓計P02YL1最大滲水壓力為0.36MPa，2013年3月18日監(jiān)測滲水壓力測值為-0.14MPa。 156.9m高程水平裂縫P02YL1滲壓計測值過程線見圖5。

圖5 156.9m高程水平裂縫P02YL1滲壓計測值過程線

4.2 右1號壩段監(jiān)測成果分析

4.2.1 右1號壩段基巖變形計

右1壩段Ⅰ-Ⅰ斷面布設(shè)2支基巖變形計，其編號分別為MJ01Y1和MJ02Y1。MJ01Y1于2007年1月19日在高程117.11m處縱向廊道內(nèi)鉆孔埋設(shè)，MJ02Y1于2006年3月在高程115m處鉆孔埋設(shè)，其測值過程線見圖6。MJ01Y1和MJ02Y1實測基巖變形趨勢各不相同。MJ01Y1測值表明：壩踵處基巖呈張拉變形，其最大值為0.64mm；MJ02Y1測值表明：壩趾處基巖呈壓縮變形，其最大值為-0.33mm。從基巖變形計(MJ02Y1)監(jiān)測結(jié)果看：基巖變化趨于平穩(wěn)，變形量很小，表明壩體基礎(chǔ)基巖部位無異常變化情況，基巖變形情況趨于穩(wěn)定。實測基巖變形測值變化范圍在-0.33～1.06mm之間。

圖6 基巖變形計MJ02Y1測值過程線

4.2.2 右1號壩段滲壓計

右1號壩段布設(shè)2支滲壓計，其編號分別為P03Y1和P04Y1。P03Y1和P04Y1在右1壩段上游側(cè)和下游側(cè)的裂縫檢查孔內(nèi)高程143m高程裂縫處埋設(shè)。P03Y1測值表明：其水壓力測值為-0.01～0.03MPa。滲壓計P04Y1最大滲水壓力為0.03MPa，當前水壓力測值為-0.01MPa。P04Y1滲壓計測值過程線見圖7。

4.2.3 右1號壩段測縫計

右1號壩段布設(shè)1支滲壓計，其編號為K01Y1，布設(shè)在右1壩段上游右側(cè)的裂縫檢查孔內(nèi)高程143m裂縫處。K01Y1測值表明：其裂縫開度變化穩(wěn)定，不隨溫度變化而變化，最大變幅約為0.02mm，測值變化在-0.23～0.02mm之間。

圖7 143m裂縫P04Y1滲壓計測值過程線

4.3 右2號壩段監(jiān)測成果分析

右2號壩段布設(shè)1支滲壓計，其編號為P01Y2，布設(shè)在右2壩段上游左側(cè)的裂縫檢查孔內(nèi)的143m高程裂縫處。P01Y2測值表明：其水壓力測值在-0.01～0.10MPa之間。

5 結(jié) 語

通過對大壩加高施工期5～7年監(jiān)測成果的分析，發(fā)現(xiàn)右聯(lián)轉(zhuǎn)彎壩段基巖變化趨于平穩(wěn)，變形量很小，實測基巖變形測值變化范圍在-0.30～0.65mm之間，壩體基礎(chǔ)基巖部位無異常變化情況，基巖變形趨于穩(wěn)定。滲壓計(P01Y2、P03Y1、P04Y1、P01YL1、P02YL1)的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明：滲壓計滲透水壓力測值變化范圍在-0.01～0.36MPa之間。其中滲壓計最大值P02YL1(0.36MPa)近期測值出現(xiàn)逐步增大趨勢，判斷該監(jiān)測部位出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。高程143m水平裂縫部位無明顯張開現(xiàn)象，裂縫變形情況趨于穩(wěn)定。

埋設(shè)在高程143m處水平裂縫的3支裂縫計(K01YL1、K03YL1和K01Y1)的監(jiān)測成果表明：143m水平縫處理后， K01YL1、K01Y1兩支儀器處裂縫開度變化穩(wěn)定，最大變化幅度小于0.2mm；但K03YL1測值與溫度呈負相關(guān)變化，即溫度升高，裂縫開度減小，反之增大；目前測得裂縫開度最大值為0.71mm，最大變幅為0.8mm。表明右聯(lián)壩段鋸縫方案處理后，高程143m水平裂縫仍有縫面處于“活縫”狀態(tài)。

AnalysisofDanjiangkouDamHeighteningRight-connectionTurning-damSection143mElevationHorizontalCrackTreatmentMonitoringResults

GUO Wei1, JIN Wen-hua2

(1.ChinaWaterConservancyandHydropowerNo.3EngineeringBureauCo.,Ltd.,Xi’an710016,China;2.ChinaWaterConservancyandHydropowerConstructionEngineeringConsultingNorthwestCo.,Ltd.,Xi’an712000,China)

Kerf program was adopted in processing concrete dam right-connection turning-dam section elevation 143m in the construction process of Danjiangkou Dam Heightening Project.After the kerf program was implemented, monitoring facilities are distributed in horizontal cracks of 143m elevation in right-connection No.1, right No.1 and right No.2 dam sections, thereby further observing the implementation effect of the kerf program.The layout of the monitoring facilities is introduced in the paper.The observation results in the dam heightening construction period are analyzed for monitoring analysis on treatment effect of Danjiangkou Dam Right-connection Turning-dam Section 143m Elevation Horizontal Crack.

crack; safety monitoring; right-connection turning-dam section; Danjiangkou Dam Heightening

TV697

B

1673-8241(2014)1-0042-06