紅魚(yú)洞水庫(kù)Ⅲ區(qū)圍堰外部變形監(jiān)測(cè)

劉和平，楊 帥

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，成都，610066)

1 工程概況

紅魚(yú)洞水庫(kù)位于四川省巴中市南江縣，是一座以灌溉、防洪、城鄉(xiāng)生活及工業(yè)供水等綜合利用的水利工程。水庫(kù)壩址位于南江縣橋亭鄉(xiāng)境內(nèi)的南江河紅魚(yú)洞河段，灌區(qū)分布在巴中市南江縣及巴州區(qū)境內(nèi)。水庫(kù)正常蓄水位650m，死水位600m，汛期限制水位645.5m，水庫(kù)總庫(kù)容1.68億m3。水庫(kù)控灌南江縣、巴州區(qū)30個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)灌溉面積2.73萬(wàn)hm2。右總干渠渠首設(shè)計(jì)引用流量為18.17m3/s，環(huán)境用水流量0.724m3/s，南江縣城供水引用流量0.7m3/s。

2016年12月1日，大壩Ⅲ區(qū)圍堰施工正式進(jìn)行，Ⅲ區(qū)圍堰填筑后將作為大壩擋水的一部分。截止2017年4月24日，填筑至設(shè)計(jì)高程597m，Ⅲ區(qū)圍堰壩長(zhǎng)110m、寬12m、垂直高度45m。滿(mǎn)足2017年度汛20年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。

2 測(cè)點(diǎn)布置及觀測(cè)頻次

2.1 測(cè)點(diǎn)布置

由于紅魚(yú)洞水庫(kù)大壩Ⅲ區(qū)圍堰后期將作為大壩的一部分，圍堰填筑的質(zhì)量至關(guān)重要。內(nèi)觀儀器的埋設(shè)成本過(guò)高，為了能正確，全面地了解、掌握Ⅲ區(qū)圍堰的工作性態(tài)，分析和預(yù)測(cè)圍堰的變化趨勢(shì)，Ⅲ區(qū)圍堰頂部布置了5個(gè)監(jiān)測(cè)斷面(每間隔30m一個(gè)斷面，上下游側(cè)各布置1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn))，共計(jì)布置10個(gè)位移觀測(cè)墩(含沉降位移監(jiān)測(cè))，右岸654平臺(tái)、左岸觀景平臺(tái)各設(shè)置一座位移觀測(cè)基點(diǎn)、水準(zhǔn)基點(diǎn)(LDSwy11、LDSwy12、TPswy11、TPswy12)，測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)見(jiàn)表1，測(cè)點(diǎn)布置示意見(jiàn)圖1。

表1 Ⅲ區(qū)圍堰位移觀測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)統(tǒng)計(jì)

圖1 Ⅲ區(qū)圍堰外部變形監(jiān)測(cè)平面布置示意

2.2 觀測(cè)頻次

Ⅲ區(qū)圍堰外部變形觀測(cè)頻次計(jì)劃見(jiàn)表2。

表2 Ⅲ區(qū)圍堰外部變形觀測(cè)頻次計(jì)劃

3 作業(yè)依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)

3.1 作業(yè)依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)

按照設(shè)計(jì)要求執(zhí)行GB/T 17492-2000《國(guó)家三角測(cè)量規(guī)范》二等邊角觀測(cè)精度要求，以及《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(SL 551-2012)、《水利水電工程測(cè)量規(guī)范》(SL 197-2013)、《工程測(cè)量規(guī)范》(GB 50026-2007)等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 起算基準(zhǔn)

規(guī)定空間水平面上“X”方向，指針指向上游時(shí)為方位角0°方向，方位角按順時(shí)針?lè)较蛟龃蟆?/p>

3.2.1 水準(zhǔn)觀測(cè)

Ⅲ區(qū)圍堰水準(zhǔn)觀測(cè)采用二等水準(zhǔn)測(cè)量。左岸泄洪放空洞閘室上游側(cè)擋墻處基巖部位設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)J3為起測(cè)點(diǎn)；左岸泄洪放空洞閘室下游側(cè)擋墻處基巖部位設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)J1、J2為校核點(diǎn)；右岸邊坡圍堰與山體連接處基巖部位設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)J4為校核點(diǎn)。以基準(zhǔn)點(diǎn)J3為起點(diǎn)及終點(diǎn)，測(cè)站觀測(cè)順序?yàn)橥鶞y(cè)奇數(shù)站后前前后，偶數(shù)站前后后前，返測(cè)奇數(shù)站前后后前，偶數(shù)站后前前后，測(cè)量垂直位移觀測(cè)點(diǎn)LD1-LD10高程。根據(jù)垂直位移觀測(cè)點(diǎn)LD1-LD10高程值變化情況，計(jì)算Ⅲ區(qū)圍堰堰頂垂直位移觀測(cè)點(diǎn)LD1-LD10處沉降位移量。

3.2.2 水平位移觀測(cè)

左岸654觀景平臺(tái)處設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)TP12為測(cè)站；右岸取水口下游654平臺(tái)處設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)TP11為后視點(diǎn)；右岸溢洪道665馬道(樁號(hào)：溢0+035.00m)處設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)TP13為校核點(diǎn)，通過(guò)已知基準(zhǔn)點(diǎn)TP11、TP12坐標(biāo)值測(cè)量位移觀測(cè)點(diǎn)TP1-TP10坐標(biāo)值，計(jì)算Ⅲ區(qū)圍堰堰頂處位移觀測(cè)點(diǎn)TP1-TP10在三維坐標(biāo)系中空間水平面上發(fā)生的位移量。

4 觀測(cè)成果

4.1 符號(hào)規(guī)定

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，設(shè)置空間立體三維坐標(biāo)系，三維坐標(biāo)系中X、Y、Z三個(gè)方向具體規(guī)定如下：

(1)規(guī)定空間水平面上“X”方向，指針指向上游時(shí)為方位角0°方向，方位角按順時(shí)針?lè)较蛟龃蟆?/p>

(2)水平位移X：規(guī)定空間水平面上垂直圍堰、即上下游方向?yàn)槿S坐標(biāo)系“X”方向。位移觀測(cè)點(diǎn)向下游方向發(fā)生位移時(shí)產(chǎn)生的變化量數(shù)值符號(hào)規(guī)定為“+”；位移觀測(cè)點(diǎn)向上游方向發(fā)生位移時(shí)產(chǎn)生的變化量數(shù)值符號(hào)規(guī)定為“-”。

(3)水平位移Y：規(guī)定空間水平面上平行圍堰、即左右岸方向?yàn)槿S坐標(biāo)系“Y”方向。位移觀測(cè)點(diǎn)向右岸方向發(fā)生位移時(shí)產(chǎn)生的變化量數(shù)值符號(hào)規(guī)定為“-”，反之為“+”。

(4)垂直位移Z：規(guī)定空間垂直方向?yàn)槿S坐標(biāo)系“Z”方向。

(5)沉降位移：向下沉降為“+”，反之為“-”。

4.2 累計(jì)變形量范圍(沉降位移)

紅魚(yú)洞Ⅲ區(qū)圍堰建好后，目前正處于正常沉降期間，圍堰沉降的速率外界影響因素較多，無(wú)法確定沉降量、沉降速率的警戒值。根據(jù)目前現(xiàn)有資料查閱土石壩相關(guān)技術(shù)規(guī)范及咨詢(xún)監(jiān)測(cè)專(zhuān)家、設(shè)計(jì)，對(duì)土石壩的沉降量或者沉降速率未做出統(tǒng)一規(guī)定。土石壩的沉降量或者沉降速率與填筑料、施工工藝、降雨量、降雨頻率有關(guān)系。監(jiān)測(cè)從業(yè)人員根據(jù)多個(gè)土石壩的數(shù)據(jù)總結(jié)，累計(jì)沉降量與壩高比在1%左右，基本在正常范圍，但也有個(gè)別壩體沉降量接近2%的土石壩。另外，壩體設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該有理論沉降量，但是沒(méi)有理論沉降速率。

土石壩不均勻沉降(沿壩軸線(xiàn)的傾度)產(chǎn)生裂縫的臨界值為0.7%～1.4%(沉降量與壩高比)。若不均勻沉降小于0.7%，一般情況下不會(huì)產(chǎn)生裂縫。

4.3 水準(zhǔn)觀測(cè)成果(沉降位移)

4.3.1 基準(zhǔn)點(diǎn)

紅魚(yú)洞水庫(kù)Ⅲ區(qū)圍堰堰頂外部變形垂直位移觀測(cè)共設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)4個(gè)，各基準(zhǔn)點(diǎn)于2017年7月9日測(cè)得基準(zhǔn)值，各基準(zhǔn)點(diǎn)基準(zhǔn)值見(jiàn)表3。

表3 Ⅲ區(qū)圍堰垂直位移觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)基準(zhǔn)值

4.3.2 垂直位移

紅魚(yú)洞水庫(kù)Ⅲ區(qū)圍堰堰頂外部變形垂直位移觀測(cè)共設(shè)置10個(gè)變形點(diǎn)，各變形點(diǎn)于2017年7月9日測(cè)得基準(zhǔn)值。后期按照圍堰沉降期3個(gè)月的時(shí)間，對(duì)圍堰進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月的監(jiān)測(cè)。垂直位移監(jiān)測(cè)成果值見(jiàn)表4。

表4 Ⅲ區(qū)圍堰垂直位移觀測(cè)成果值 單位：mm

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月的外部變形觀測(cè)，從所有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，Ⅲ區(qū)圍堰最大累計(jì)垂直位移沉降量為81.1mm，出現(xiàn)在左岸LD9點(diǎn)號(hào)，結(jié)合Ⅲ區(qū)圍堰垂直高度45m，Ⅲ區(qū)圍堰的垂直沉降量，符合現(xiàn)有技術(shù)規(guī)范的規(guī)定。

4.4 水平位移觀測(cè)成果(上下游、左右岸位移)

4.4.1 基準(zhǔn)點(diǎn)

Ⅲ區(qū)圍堰堰頂外部變形水平位移觀測(cè)目前共設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)3個(gè)，各基準(zhǔn)點(diǎn)于2017年7月8日測(cè)得基準(zhǔn)值。各基準(zhǔn)點(diǎn)基準(zhǔn)值見(jiàn)表5。

表5 Ⅲ區(qū)圍堰水平位移觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)基準(zhǔn)值

4.4.2 水平位移

紅魚(yú)洞水庫(kù)Ⅲ區(qū)圍堰堰頂外部變形水平位移觀測(cè)目前共設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)10個(gè)，各觀測(cè)點(diǎn)于2017年7月8日測(cè)得基準(zhǔn)值。外部變形觀測(cè)水平位移成果值見(jiàn)表6。

表6 Ⅲ區(qū)圍堰水平位移觀測(cè)成果值 單位：mm

從外部變形水平位移觀測(cè)整體數(shù)據(jù)來(lái)看，Ⅲ區(qū)圍堰水平位移觀測(cè)各測(cè)點(diǎn)X方向(上下游)累計(jì)位移量介于0.2mm～48.1mm之間，Y方向(左右岸)累計(jì)位移量介于-16.4mm～15.1mm之間。

5 結(jié)論

(1)根據(jù)Ⅲ區(qū)圍堰壩頂布置的10個(gè)變形觀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)成果值，Ⅲ區(qū)圍堰堰頂各測(cè)點(diǎn)沉降觀測(cè)累計(jì)位移最大值為81.10mm，出現(xiàn)在LD9測(cè)點(diǎn)(圍堰上游側(cè)靠近左岸)，沉降量基本正常，未超出累計(jì)沉降量1%的正常沉降值。

(2)根據(jù)3個(gè)月的觀測(cè)數(shù)據(jù)顯示，強(qiáng)降雨對(duì)Ⅲ區(qū)圍堰的沉降變形量及上下游變形量影響都不大(部分原因?yàn)榍昂髢纱斡^測(cè)時(shí)間間隔較短)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，同一斷面(上下游兩監(jiān)測(cè)點(diǎn))堰頂下游側(cè)測(cè)點(diǎn)沉降位移量均大于上游側(cè)設(shè)置的測(cè)點(diǎn)，圍堰整體呈下沉變形趨勢(shì)。

(3)水平位移X方向(上下游)累計(jì)位移最大值48.1mm，出現(xiàn)在TP1測(cè)點(diǎn)(圍堰上游側(cè)左起第一排)，圍堰有整體呈向下游變形趨勢(shì)，變形量不大(局部變形)。

(4)水平位移Y方向(左右岸方向)位移值測(cè)值較小，目前變形趨勢(shì)不明顯。