梅溪水庫大壩安全監(jiān)測(cè)資料分析

宓成葉，熊國(guó)文

（1.慈溪市杜湖水庫管理處，浙江 慈溪 315316；2.南京水利科學(xué)研究院，江蘇 南京 210029）

1 工程概況

梅溪水庫位于象山港口門段北岸，鄞州區(qū)塘溪鎮(zhèn)沙村。水庫始建于1993年12月，1997年7月下閘蓄水，1998年12月竣工驗(yàn)收。大壩壩型為混凝土面板堆石壩。最大壩高39.60 m，壩頂高程55.21 m，壩頂長(zhǎng)654.00 m，頂凈寬7.40 m，大壩迎水坡坡比1∶1.4，為等厚鋼筋混凝土面板，厚0.35 m；背水坡為三級(jí)坡，坡比均為1∶1.3，采用干砌石護(hù)坡，厚0.40 m。

水庫設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 a一遇，設(shè)計(jì)洪水位48.63 m（1985國(guó)家高程基準(zhǔn)，下同），校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為2 000 a一遇，校核洪水位52.99 m，水庫總庫容為2 753.2萬m3。現(xiàn)正常蓄水位49.11 m，相應(yīng)庫容2 159.4萬m3，死水位20.60 m，死庫容12.8萬m3，興利庫容2 146.6萬m3。

水庫樞紐工程由大壩、有閘溢洪道、泄洪供水洞、電站等主要建筑物組成，是一座以防洪、供水、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電等綜合利用的中型水庫。

堆石壩體分墊層區(qū)、細(xì)堆石區(qū)、主堆石區(qū)、下游堆石區(qū)和壩頂靜碾?yún)^(qū)，鑒于大壩壩基坐落在深厚砂卵礫石層上，采用垂直混凝土防滲墻做基礎(chǔ)防滲處理?；炷练罎B墻嵌入弱風(fēng)化層不小于0.50 m，墻厚0.80 m，墻頂高程18.11 m，墻長(zhǎng)525.00 m。防滲墻、趾板及面板共同組成大壩防滲體系[1 - 2]。

壩址區(qū)河床覆蓋層為砂卵礫石層，可分為上下2層。上部為全新統(tǒng)沖洪積散砂卵礫石層，屬較強(qiáng) ～ 極強(qiáng)透水層；下部為上更新統(tǒng)沖洪積含泥砂卵石層，屬弱 ～ 較弱透水層。

2 大壩觀測(cè)儀器布置

為及時(shí)掌握大壩的變形、滲流規(guī)律，確保大壩安全運(yùn)行。大壩觀測(cè)儀器埋設(shè)在施工期與大壩施工同步進(jìn)行，并在儀器埋設(shè)后即開始正常的定期觀測(cè)，取得了施工期及蓄水運(yùn)行期比較完整的觀測(cè)資料，主要有6項(xiàng)觀測(cè)內(nèi)容，即大壩滲流觀測(cè)、防滲墻應(yīng)變及變形觀測(cè)、大壩內(nèi)部沉降觀測(cè)、大壩內(nèi)部水平位移觀測(cè)、周邊縫變形觀測(cè)、大壩表面沉降變形觀測(cè)。大壩觀測(cè)設(shè)備平面布置見圖1，主觀測(cè)斷面（0 + 235 m）儀器布置見圖2[3-4]。

圖1 大壩觀測(cè)設(shè)備平面布置圖

圖2 主觀測(cè)斷面（0 + 235.00 m）儀器布置圖

3 大壩監(jiān)測(cè)成果分析

3.1 大壩變形情況及分析評(píng)價(jià)

3.1.1 沉降觀測(cè)

3.1.1.1 壩基沉降

實(shí)測(cè)各年度壩基沉降位移見表1。

2004年7月至2014年7月近10 a時(shí)間，壩基各測(cè)點(diǎn)的沉降僅小幅增加，各測(cè)點(diǎn)在近10 a內(nèi)的增量均很小，表明壩基沉降已基本穩(wěn)定。壩基總沉降量及近10 a內(nèi)的沉降增量均不大，且已基本穩(wěn)定，大壩壩基沉降狀況正常。

表1 運(yùn)行期壩基沉降實(shí)測(cè)值表 cm

3.1.1.2 壩體沉降

實(shí)測(cè)各年度壩體沉降位移見表2。

2004年7月至2014年7月近10 a時(shí)間，壩體各測(cè)點(diǎn)的沉降僅小幅增加，各測(cè)點(diǎn)在近10 a內(nèi)的增量均較小，表明壩體沉降已基本穩(wěn)定。這期間壩體沉降增量大于同時(shí)期壩基沉降增量，符合堆石壩沉降變形規(guī)律。

表2 運(yùn)行期壩體內(nèi)各測(cè)點(diǎn)沉降量表 cm

壩體總沉降量及近10 a的沉降增量均不大，且已基本穩(wěn)定，大壩壩體沉降狀況正常。

3.1.2 水平位移觀測(cè)

實(shí)測(cè)各年度的壩體內(nèi)部水平位移見表3。

2004年7月至2014年7月近10 a時(shí)間，壩體各測(cè)點(diǎn)的水平位移僅小幅變化，各測(cè)點(diǎn)在近10 a的水平位移增量均較小，表明壩體位移已基本穩(wěn)定。

施工期至目前為止，壩體內(nèi)部水平位移最大的為SE2測(cè)點(diǎn)，至2014年7月，水平位移總量為-30.1 mm。壩體內(nèi)部水平位移總量及近10 a的增量均不大，且已基本穩(wěn)定，大壩壩體內(nèi)部水平位移狀況正常。

表3 運(yùn)行期壩體內(nèi)各測(cè)點(diǎn)水平位移表 mm

3.1.3 大壩面板周邊縫變形觀測(cè)

實(shí)測(cè)各年度的周邊縫變形見表4。

施工期共設(shè)置10個(gè)周邊縫開合度觀測(cè)點(diǎn)，2010年補(bǔ)設(shè)2個(gè)開合度觀測(cè)點(diǎn)FS4、FS5，各測(cè)點(diǎn)的開合度在整個(gè)運(yùn)行期基本上均在±1.00 mm變化，即在儀器觀測(cè)允許的誤差范圍之內(nèi)，觀測(cè)結(jié)果穩(wěn)定。可見大壩右岸周邊縫各測(cè)點(diǎn)的開合度變形在整個(gè)運(yùn)行期均很小，運(yùn)行期右岸周邊縫開合度變形狀況正常。

表4 各測(cè)點(diǎn)周邊縫開合度變形實(shí)測(cè)值表 mm

3.2 大壩滲流情況及分析評(píng)價(jià)

3.2.1 大壩滲漏

每年實(shí)測(cè)各測(cè)點(diǎn)及合計(jì)滲漏量的最大與最小值見表5。

由表5可知，2007 — 2014年的合計(jì)滲漏量最小值分別為 25.5，76.5，89.0，87.0，255.0，259.0，297.0 mL/s， 合計(jì)滲漏量的最小值總體呈逐年增大的趨勢(shì)。2007 — 2014年的合計(jì)滲漏量最大值分別為133.5，151.0，239.0，370.0，338.0，479.0，464.0 mL/s，合計(jì)滲漏量的最大值也明顯呈逐年增大趨勢(shì)，其中2009，2010，2012年明顯急劇增加。在合計(jì)滲漏量為最小值時(shí)庫水位均較低，合計(jì)滲漏量為最大值時(shí)庫水位均較高，滲漏量與庫水位有較明顯的相關(guān)性。

表5 每年實(shí)測(cè)各測(cè)點(diǎn)及合計(jì)滲漏量的最大值與最小值表

續(xù)表5

以上大壩2#觀測(cè)房?jī)?nèi)的滲漏實(shí)測(cè)結(jié)果表明：①自大壩1997年7月底建成并蓄水后至2007年初近10 a時(shí)間，2#觀測(cè)房?jī)?nèi)未出現(xiàn)滲水。自2007年初出現(xiàn)滲漏后就沒有停止，且滲漏量一直呈逐漸增大趨勢(shì)，其中2009，2010，2012年有3次明顯的突增，大壩的滲漏仍在持續(xù)逐漸增大[1，4]。②在同一較短時(shí)段內(nèi)，滲漏量的大小受庫水位影響，滲漏量與庫水位有一定的相關(guān)性。

3.2.2 大壩滲流分析

實(shí)測(cè)各年度的大壩測(cè)壓管水位見表6。

通過對(duì)防滲墻下游覆蓋層深處孔隙水壓力監(jiān)測(cè)資料的分析比較，表明防滲墻仍有一定的滲漏。由于大壩的滲漏使大壩浸潤(rùn)面逐年緩慢升高，自2007年年初開始，2#觀測(cè)房地面高程為16.50 m已低于此處的壩體浸潤(rùn)面及地下水位高程，使該觀測(cè)房?jī)?nèi)出現(xiàn)滲水。大壩的滲漏使大壩浸潤(rùn)面逐年升至高于2#觀測(cè)房地面高程，這是2#觀測(cè)房出現(xiàn)滲水的主要原因。

至2014年7月，B1、C1測(cè)點(diǎn)的測(cè)壓管水位分別為17.65，17.38 m，大壩壩體內(nèi)的浸潤(rùn)線可能高出2#觀測(cè)房底部約0.88 ～ 1.15 m。大壩除覆蓋層外的壩高為41.00 m，根據(jù)面板堆石壩的特點(diǎn)與建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，其堆石體內(nèi)僅約0.88 ～ 1.15 m高的水位應(yīng)不會(huì)對(duì)大壩壩坡穩(wěn)定造成大的影響。

表6 B-B斷面、C-C斷面測(cè)壓管補(bǔ)設(shè)后各年度測(cè)壓管水位實(shí)測(cè)值 m

4 結(jié)論及建議

4.1 結(jié) 論

（1）目前儀器的觀測(cè)結(jié)果大多仍比較穩(wěn)定，觀測(cè)誤差基本都在允許范圍之內(nèi)，測(cè)值可作為大壩觀測(cè)資料分析和安全評(píng)價(jià)的依據(jù)。

（2）2003 — 2014年，防滲墻下游覆蓋層內(nèi)滲流壓力無明顯增大，孔壓水位隨庫水位的變化沒有初蓄水期明顯，防滲墻下游覆蓋層深處孔隙水壓力變化正常[3-4]。

（3）近10 a大壩下游測(cè)壓管水位有逐年上升趨勢(shì)，表明壩基浸潤(rùn)面逐漸升高，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)。

（4）近10 a壩基及壩體內(nèi)部沉降變化均較小，大壩內(nèi)部沉降已基本穩(wěn)定。

（5）近10 a壩體內(nèi)部水平位移變化較小，大壩內(nèi)部水平位移已基本穩(wěn)定。

（6）近10 a大壩周邊縫的開合度、剪切與沉降變形均較小，到目前為止實(shí)測(cè)最大開合度、剪切及沉降變形均小于可能導(dǎo)致止水銅片開裂的允許變形值。

（7）近10 a大部分大壩表面測(cè)點(diǎn)沉降均仍在逐漸增大，大壩表面變形仍未完全穩(wěn)定。

（8）大壩2#觀測(cè)房?jī)?nèi)自2007年出現(xiàn)滲漏，且滲漏量一直增大，但大壩滲漏目前暫不會(huì)導(dǎo)致壩基滲透坡壞，也沒有危及壩體穩(wěn)定，在滲水沒有進(jìn)一步明顯加大、滲水水質(zhì)沒有較大變化的情況下，目前大壩仍是安全的。

（9）綜上所述，近10 a來大壩運(yùn)行狀況基本正常，在大壩滲漏沒有進(jìn)一步擴(kuò)展變化的情況下，目前大壩仍是安全的。

4.2 建 議

（1）由于已發(fā)現(xiàn)明顯滲漏點(diǎn)且滲漏量逐年增大，工程的安全狀況可能發(fā)生變化。建議對(duì)2#觀測(cè)房?jī)?nèi)的滲漏情況及滲漏水質(zhì)變化加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)分析監(jiān)測(cè)資料，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)上報(bào)、處理。

（2）建議加強(qiáng)巡視檢查，注意檢查大壩下游其他部位是否有濕坡和新的滲水點(diǎn)，下游壩坡是否有塌陷等狀況。

（3）建議研究并實(shí)施大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更新改造。

（4）應(yīng)及時(shí)進(jìn)行觀測(cè)資料整編分析，建議每3 a委托具有專業(yè)經(jīng)驗(yàn)及相應(yīng)資質(zhì)的單位進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)資料分析與安全評(píng)價(jià)。