張峰水庫蓄水初期溢洪道內(nèi)部觀測資料分析

曹高文

（山西省張峰水庫建設管理局 山西沁水 048215）

1 張峰水庫蓄水情況

張峰水庫從2007年11月開始下閘試蓄水；2008年底水庫水位達到728.30 m高程，蓄水量0.52億m3；2009年底水庫水位達到737.00 m高程，蓄水量為1.07億m3；2010年底水庫水位達到741.50 m高程，蓄水量1.45億m3；2011年6月1日水庫水位達到742.20 m，蓄水量1.50億m3；2011年9月1日水庫水位達到743.60 m，蓄水量1.63億m3；截止2011年12月31日，庫水位為756.90 m，蓄水量3.13億m3，基本保持在756.5 m高程左右。

2 溢洪道主要觀測項目及布置

2.1 內(nèi)部觀測項目

張峰水庫溢洪道內(nèi)部觀測項目包括：閘墩牛腿鋼筋應力、堰基滲透壓力和閘墩基礎錨索應力三個方面。

2.2 儀器的布置

埋設的儀器有鋼筋計、滲壓計和錨索測力計，用來監(jiān)測閘墩牛腿附近放射狀鋼筋的受力情況、溢洪道堰基從上游到下游的滲透壓力值及溢洪道閘墩基礎預應力錨索應力松弛情況。鋼筋計共布設12支，在閘墩牛腿附近沿鋼筋布置方向不同高程上，具體為左邊墩內(nèi)側(cè)布置R-1、R-2、R-3鋼筋計，左中墩左側(cè)布置R-4、R-5、R-6鋼筋計，中墩左側(cè)布置R-7、R-8、R-9鋼筋計，右邊墩內(nèi)側(cè)布置R-10、R-11、R-12鋼筋計。溢洪道堰基滲透壓力縱向觀測斷面設2個，即右中孔斷面距中心線7.5 m、左邊孔斷面距中心線21.75 m，每個斷面布設3個測點，共布設6個測點。其中引渠段布設P-1、P-4滲壓計，閘室段布設P-2、P-5滲壓計，泄槽段布設P-3、P-6滲壓計。在溢洪道閘墩基礎錨索上布置錨索測力計3支，斷面溢0+011.0，高程746.195 m，左邊墩布設1 000 KN Dp-1錨索測力計、中墩布設3 000 KN Dp-2錨索測力計、右邊墩布設3 000 KN Dp-3錨索測力計。

各種儀器數(shù)量及布設位置詳見表1、圖1所示。

3 溢洪道觀測資料分析

溢洪道觀測資料分析分為閘墩牛腿鋼筋應力、堰基滲透壓力和閘墩基礎錨索應力三個方面分析。

表1 溢洪道觀測儀器埋設高程統(tǒng)計表

圖1 溢洪道觀測儀器平面布置圖

3.1 閘墩牛腿鋼筋應力分析

閘墩牛腿附近放射性鋼筋應力正負最大測值（截止2011年底）見表2。從表中看出，鋼筋應力測值正值在14.95～34.53 MPa之間，負值在-0.48～-20.03 MPa之間，這比所用低碳鋼筋允許抗拉壓強度小很多，證明牛腿應力沒有超過設計允許，滿足要求。

為了驗證鋼筋計測值隨溫度變化情況，選取從R-1和R-7鋼筋計進行分析，應力測值與溫度測值時程變化曲線如圖2、圖3，可以看出，鋼筋應力隨溫度變化而呈波浪狀變化，兩者相關性極大，普遍規(guī)律是溫度達到正值峰值，鋼筋應力達到負值最大；溫度達到負值峰值，鋼筋應力達到正值最大。鋼筋應力為正值表示鋼筋受拉，負值表示鋼筋受壓。鋼筋和混凝土澆筑時初始溫度在33～34℃之間，溫度降低時由于混凝土收縮量小于鋼筋的收縮量，在兩者充分粘結的情況下，鋼筋將會承受拉應力的作用，出現(xiàn)測值正值峰值；相反溫度升高時鋼筋將承受壓應力，即出現(xiàn)負值。以上測值表明，由于目前庫水位高出溢洪道堰頂高程較小，閘墩牛腿承受的外應力較小，鋼筋應力主要受溫度變化影響較大，符合一般規(guī)律；另外其測值較小也說明牛腿應力在設計允許范圍內(nèi)。

表2 溢洪道閘墩牛腿附近鋼筋應力最大值統(tǒng)計表

3.2 堰基滲透壓力分析

沿堰基由上游向下游布設有兩排滲壓計，第一排編號由上游到下游為P-1、P-2、P-3，第二排編號由上游到下游為P-4、P-5、P-6。兩排滲壓計測定得出的滲透壓力水頭時程變化曲線見圖4和圖5所示。圖中滲透水頭與庫水位交叉點為庫水位達到滲壓計埋設高程的時刻，之前的滲壓測值基本為0，這里為了方便按照其埋設高程畫出。

從圖中看出，在溢洪道引渠段和閘室段內(nèi)布設的滲壓計（P-1，P-2，P-4，P-5），滲透水頭高程在庫水位超過其埋設高程后略有增加，表明堰基基巖滲透性較小，也反映出帷幕灌漿效果較好；在泄槽段布設的滲壓計（P-3，P-6），在庫水位達到其埋設高程約300 d后滲透水頭高程才開始抬升，抬升幅度較小，也反映出溢洪道堰基防滲性能良好。

圖2 閘墩牛腿附近鋼筋應力時程變化曲線（測點R-1）

圖3 閘墩牛腿附近鋼筋應力時程變化曲線（測點R-7）

圖4 堰基滲透水頭時程變化曲線（P-1～P-3）

圖5 堰基滲透水頭時程變化曲線（P-4～P-6）

圖6 預應力錨索應力損失率時程變化曲線

3.3 閘墩基礎錨索應力分析

閘墩基礎錨索預應力損失率隨時間變化過程曲線（截止2011年底）見圖6。從圖中看出，錨索在錨固初期應力損失較大，很快在4到6個月內(nèi)應力損失達到4.51%～5.95%之間，之后應力損失變化不大，在1%～2%之間，因此認為，錨索錨固效果較好，應力損失初期完成，之后變化基本穩(wěn)定。

錨索測力計Dp-3安裝后鎖定荷載為3196.93kN，最大損失率為5.47%。Dp-2安裝后鎖定荷載為3 162.51 kN，最大損失率為4.90%。Dp-1安裝后鎖定荷載為1 115.85 kN，最大損失率為6.71%，所有測值均在正常范圍之內(nèi)，同樣表明錨固效果較好。

4 結論

（1）溢洪道閘門目前所受庫水壓力較小，所測得的溢洪道牛腿附近放射性鋼筋應力主要受溫度變化的影響。鋼筋計測值出現(xiàn)正值和負值，且量值較小。表明牛腿受力正常。

（2）溢洪道堰基滲透壓力不大，表明堰基巖石滲透性較小，灌漿帷幕防滲效果較好。

（3）溢洪道閘墩基礎預應力錨索預應力在錨固初期應力損失變化較大，在4～6月后應力損失變化趨于穩(wěn)定，最大變化不超過2%。表明錨索錨固正常，工作穩(wěn)定。