成屏一級水庫除險加固工程大壩監(jiān)測分析

葉 飛,吳英琴,戴春華

(1.浙江省水利水電工程質(zhì)量與安全監(jiān)督管理中心,浙江 杭州 310007;2.金華市金蘭水庫管理處,浙江 金華 321061;3.浙江廣川工程咨詢有限公司,浙江 杭州 310020)

1 工程概況

成屏一級水庫位于浙江省遂昌縣境內(nèi),水庫加固后總庫容6 094萬m3,屬Ⅲ等工程,是一座以防洪為主,結(jié)合發(fā)電、灌溉等綜合利用的中型水庫。攔河壩為混凝土面板堆石壩,副壩由自潰壩改建,溢洪道位于副壩右岸的山坳中,設(shè)有6孔10.00 m×5.00 m(寬×高)的弧形閘門。成屏一級水庫大壩是浙江省第一座混凝土面板堆石壩,水庫建成蓄水后,經(jīng)過近20 a運行,考慮到下游遂昌縣城市防洪要求,經(jīng)復(fù)核計算,大壩未能滿足水庫防洪安全的要求;主壩防滲帷幕未按設(shè)計向兩岸延伸,趾墻揚壓力系數(shù)偏大,存在繞壩滲漏和滲透穩(wěn)定安全隱患;面板1#～2#以及21#～22#接縫近年異常;泄洪閘弧形工作閘門主梁及支臂強(qiáng)度超過允許值,閘墩局部受拉區(qū)強(qiáng)度、人行橋主梁撓度不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。大壩安全鑒定認(rèn)定為“三類壩”,必需進(jìn)行除險加固。

2 大壩加固設(shè)計及監(jiān)測儀器布置

2.1 大壩加固設(shè)計

針對大壩安全鑒定存在的問題,設(shè)計在原主壩基礎(chǔ)上進(jìn)行加高,在原面板基礎(chǔ)上延長加高,新澆筑面板采用C25W6F100混凝土,主壩兩岸防滲帷幕延伸段灌漿,對壩趾墻基礎(chǔ)進(jìn)行灌漿,拆除重建泄洪閘及更換弧形工作閘門,主壩加固斷面見圖1。

2.2 監(jiān)測儀器布置

攔河壩主壩在高程329.48 m與高程310.18 m處各3個測點,在高程293.68 m處的水管式沉降儀2個測點,共8個測點進(jìn)行觀測,均為建壩時布設(shè),本次把水管長度延伸至下游壩坡,重建下游觀測房,共3個,每個觀測房內(nèi)有1套觀測臺。主壩上游面板加高伸縮縫處理時,在新老混凝土接觸面伸縮縫布置2組測縫計,左岸擋墻與面板接縫、右岸擋墻與面板接縫各布置1組測縫計,加上原位置拆除重新安裝的5組共9組測縫計對接縫變形進(jìn)行觀測。主壩繞壩滲流通過左岸和右岸各6只測壓管監(jiān)測,主壩壩基滲流量通過壩后新建的量水堰進(jìn)行觀測,副壩在下游岸坡和左岸壩坡共布置7只滲壓計,進(jìn)行壩基滲流和繞壩滲流觀測。

圖1 主壩加固斷面圖

3 監(jiān)測資料分析

3.1 水管式沉降儀監(jiān)測資料分析

因工程保留壩體0+110.54 m斷面3個高程共8個內(nèi)部沉降測點,只是將用于觀測的進(jìn)、排水管及通氣管延長至拓寬后的下游坡觀測房內(nèi),利用新的觀測臺進(jìn)行讀數(shù),其中310.18 m高程W4測點管道不通,無法觀測。各高程測點沉降量過程線見圖1～3,目前,所有測點沉降量已穩(wěn)定,在不考慮觀測房沉降量的情況下,最大沉降量為1.20 cm,為W2測點,在2010年1月至2012年10月,327.33 m高程及308.86 m高程觀測房經(jīng)4次測量無沉降,292.39 m高程觀測房沉降量為4.0 mm。

圖2 329.48 m高程測點沉降量過程線圖

圖2 310.18 m高程測點沉降量過程線圖

圖3 293.68 m高程測點沉降量過程線圖

3.2 測縫計監(jiān)測資料分析

圖4 三向測縫計接縫變化過程線圖

三向測縫計接縫變化過程線見圖4,4組三向測縫計面板相對趾板沉降量與庫水位的相關(guān)性較好,當(dāng)庫水位升高時,沉降量增加,當(dāng)庫水位下降時,沉降量減小,最大沉降量15.1 mm;面板與趾板沿切線方向的變形和相對開合度與庫水位相關(guān)性不大,且數(shù)據(jù)變化幅度較小。雙向測縫計接縫變化過程線見圖5,位于左、右岸的SJ6、SJ9新老面板接縫的開合度及相對沉降均較小,這與其位置靠近壩頭下覆基巖埋深淺有關(guān);SJ7、SJ8位于壩段中部,其開合度與外界溫度相關(guān)性較大,目前處于受壓狀態(tài),相對沉降與庫水位的相關(guān)性不大,數(shù)值較小。目前所有測縫計接縫數(shù)值較小,均在正常范圍內(nèi)。

圖5 雙向測縫計接縫變化過程線圖

3.3 繞壩滲流監(jiān)測資料分析

主壩左岸繞壩滲壓計水位過程線見圖6,位于左壩頭的RC1、RC2測壓管水位在大部分時間里均高于庫水位,且水位變幅很小,其余4只測壓管與庫水位的相關(guān)性很小,表明左岸繞壩滲流的可能性較小。主壩右岸繞壩滲壓計水位過程線見圖7,位于右壩頭的RC11、RC12測壓管水位在大部分時間里也高于庫水位,水位波動幅度較小,其余4只測壓管與庫水位的相關(guān)性很小,表明右岸繞壩滲流的可能性較小。

副壩左岸繞壩滲壓計水位過程線見圖8,RC1～RC4位于左壩頭,各測壓管水位高于庫水位,主要受地下水位控制,表明繞壩滲流的可能性較小,RC5～RC7位于副壩下游坡?lián)鯄Ω浇?各測壓管水位變幅較小,表明副壩基礎(chǔ)防滲效果較好。

圖6 主壩左岸繞壩滲壓計水位變化曲線圖

圖7 主壩右岸繞壩滲壓計水位變化曲線圖

圖8 副壩左岸繞壩滲壓計水位變化曲線圖

3.4 主壩壩基滲漏量監(jiān)測資料分析

主壩壩基滲漏量與庫水位及降雨量過程線見圖9～10,滲漏量與庫水位有一定的相關(guān)性,在雨量較大時,滲漏量受其影響也較大,一般情況下,滲漏量在20 L/s左右。

圖9 壩主壩壩基滲漏量與庫水位過程線圖

圖10 壩主壩壩基滲漏量與降雨量過程線圖

4 結(jié) 語

除險加固后,大壩在原有基礎(chǔ)上填筑加高引起的壩體沉降量較小,對原壩體的影響較小;面板延長加高后新老混凝土面板間接縫及周邊縫的變形較小,主壩左、右岸和副壩繞滲的可能性較小,副壩壩基防滲效果較好;主壩滲漏量與庫水位有一定的相關(guān)性,滲漏量一般在20 L/s左右。

綜上對各監(jiān)測資料分析表明,加固后大壩運行情況正常,加固效果較好,該設(shè)計方案可供類似工程作參考。