新疆齊古水庫大壩及水工建筑物運行期監(jiān)測實踐淺析

劉惠江

(新疆維吾爾自治區(qū)昌吉州呼圖壁河流域管理處，新疆 昌吉，831200)

1 新疆齊谷水庫概況

齊古水庫位于新疆維吾爾自治區(qū)呼圖壁河流域，位處天山北麓、準葛爾盆地南緣，河流總長約258km，流域面積9221 km2，是新疆昌吉州最大的的河流。已建成的齊古水電站壩址位于呼圖壁河流域南側(cè)河段，地處中低山區(qū)，地理坐標為東經(jīng)86°40′、北緯43°52′。齊古水電站主要功能是發(fā)電，兼顧農(nóng)業(yè)灌溉、防洪、攔沙、供水等作用，屬中型水利樞紐工程[1-3]。主要建筑物級別為3級，壩址區(qū)構造穩(wěn)定性較差，水庫水工建筑物抗震設防烈度為Ⅷ度[4]。

2 運行期監(jiān)測目標及內(nèi)容

大壩水工建筑物的安全監(jiān)測系統(tǒng)設計需滿足監(jiān)測規(guī)范要求。監(jiān)測斷面的選取，既要保證斷面位置具有代表性，又要體現(xiàn)其特殊性。大壩水工建筑物的安全監(jiān)測系統(tǒng)需準確、全面地反饋水工建筑物工作狀態(tài)，實時收集水工建筑物安全信息，及時發(fā)現(xiàn)異常，為運行管理提供可靠資料[5-7]。具體目標如下：

(1)自動化監(jiān)測的儀器與設施布置應結(jié)合工程實際情況，應做到目的突顯、重點明確，盡量全面反映大壩的運行狀況，將地質(zhì)條件差、大壩結(jié)構復雜部位作為監(jiān)測的重點；

(2)監(jiān)測儀器應以穩(wěn)定耐用、結(jié)果可靠為原則，同時兼顧經(jīng)濟合理，實現(xiàn)自動化監(jiān)測，便于監(jiān)測人員長期穩(wěn)定進行觀測工作；

(3)配置相應的軟件，實現(xiàn)大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動整理和分析，保證在惡劣氣候條件下仍能進行必要項目的觀測；監(jiān)測儀器和設施必須嚴格按設計要求精心安裝、埋設，確保儀器安裝質(zhì)量。

2.1 大壩

(1)大壩變形監(jiān)測：建立平面和垂直位移監(jiān)測控制，為大壩各建筑物的變形監(jiān)測提供基準；

(2)壩體表面變形監(jiān)測：包括垂直和水平位移的監(jiān)測；

(3)壩體內(nèi)部變形監(jiān)測：壩殼料內(nèi)部的沉降、水平位移；

(4)壩體滲流及繞壩滲流監(jiān)測；

(5)瀝青混凝土壩體以及瀝青混凝土心墻防滲情況；

(6)心墻應力應變及溫度監(jiān)測。

2.2 表孔溢洪洞

監(jiān)測洞身和泄槽段沿線的滲透壓力、混凝土襯砌段以及鋼筋的變形、應力。

2.3 灌溉放水洞

監(jiān)測洞身、泄槽段沿線的滲透壓力及不同圍巖類別的混凝土襯砌及鋼筋的變形與應力。

3 運行期監(jiān)測實踐

3.1 大壩的監(jiān)測

3.1.1 大壩監(jiān)測斷面選取

根據(jù)壩址區(qū)的工程地質(zhì)環(huán)境條件，結(jié)合擋水建筑物內(nèi)部結(jié)構特點，在左岸布置2個監(jiān)測斷面(剖面)，樁號分別為0+015和0+050；河床中心部位布置1個監(jiān)測剖面，樁號為0+100；在右岸布置2個監(jiān)測剖面，樁號分別為0+150、0+200。

觀測橫斷面：選取位于河床中部及兩側(cè)的壩0+120.00m、壩0+170.00m(心墻最高部位)和壩0+220.00m三個主監(jiān)測斷面，設置壩體變形、滲流、應力應變及溫度等監(jiān)測項目，橫向觀測斷面共三條。

觀測縱斷面：在壩頂上游側(cè)(防浪墻頂部)、壩頂下游側(cè)沿壩軸線方向布置2條測線；在壩體下游面沿壩軸線方向布置2條測線，縱向觀測斷面共4條。

3.1.2 大壩變形監(jiān)測

大壩表面變形監(jiān)測：分別設置0+010、0+050、0+100、0+150和0+300共5個觀測橫斷面。在下游壩肩、下游側(cè)壩面995.8m高程和979.8m高程處設置水平、沉降標點，在瀝青心墻頂設置沉降標點監(jiān)測運行期的壩體變形情況。根據(jù)以上布置，共設測點20個，并設置10個工作基點。除瀝青心墻頂部為垂直位移監(jiān)測點外其余均為水平、垂直位移的綜合標點。其中1條布置在壩頂壩肩，其余2條分別布置在壩體下游側(cè)斷面995.8m高程和979.8m高程處。

壩體內(nèi)部變形監(jiān)測：在樁號0+100處和樁號0+150斷面處，分別布設水平垂直位移計進行壩體內(nèi)部水平位移觀測，布設2層水平位移計，采用引張線式水平位移計監(jiān)測。

沉降監(jiān)測：在最大斷面0+100、河床斷面0+150瀝青混凝土心墻下游過渡料及壩殼內(nèi)各布設一根水管式沉降儀管，布置水管式沉降儀共4套20個測點。

3.1.3 瀝青混凝土心墻變形

瀝青混凝土心墻變形主要監(jiān)測心墻內(nèi)部溫度，采用溫度計進行監(jiān)測，在選定的壩體最大斷面0+100和原河床斷面0+150，在瀝青混凝土心墻內(nèi)部從壩底到壩頂垂直向10m間隔布置溫度計，共10支。

3.1.4 界面位移

瀝青混凝土心墻與過渡層之間的變形監(jiān)測：在最大斷面0+100上，心墻的上、下游側(cè)過渡層之間，從壩底到壩高1/3處垂直布置垂直位錯計共8支，間距5m。

心墻與左、右岸岸坡結(jié)合情況監(jiān)測：左、右岸岸坡較陡，為了監(jiān)測心墻與岸坡的結(jié)合情況，在左、右岸高程990m、1010m各布置兩支測縫計，以監(jiān)測心墻與岸坡之間是否會由于岸坡較陡而產(chǎn)生脫開的問題。

3.1.5 心墻應力應變監(jiān)測

選取壩體0+100將兩向應變計(垂直向和水平向)錨固在心墻上、下游表面，從壩底至壩高1/3范圍(應力變化較大部位)沿高程間隔5m布置儀器，共6支，監(jiān)測心墻表面不同高程的垂直向應變。

3.1.6 滲流監(jiān)測

在最大壩高斷面0+100和原河床斷面0+150壩體內(nèi)部浸潤線剖面，以及壩基至壩高1/3位置心墻下游側(cè)(過渡料內(nèi))分別布置3支滲壓計。在斷面樁號0+100和樁號0+150，順河向在壩基開挖面以20m間隔布置一條滲壓計監(jiān)測斷面，在建基面以下15m范圍內(nèi)，每5m布置1支滲壓計，共布置滲壓計29支。

繞壩滲流觀測：為監(jiān)測壩肩帷幕灌漿的效果和繞壩滲流情況，沿岸坡左岸布置3根測壓管，右岸布置3根測壓管，測壓管深入到筑壩前地下水位以下，采用內(nèi)置滲壓計進行人工測量，監(jiān)測繞壩滲流情況。

滲流量觀測：滲流量觀測采用水堰法，在下游兩岸沿周邊布置漿砌石排水溝，并延到下游河床處，在下游壩腳處外側(cè)形成從左岸到右岸的一堵截水墻，集中觀測大壩滲流流量。

3.2 水工建筑物的監(jiān)測

泄水、放水建筑物主要包括灌溉放水洞和表孔溢洪洞。其中，灌溉放水洞主要對其工作閘井段、洞身段進行監(jiān)測；表孔溢洪洞主要對其控制段、洞身段、泄槽段進行監(jiān)測。

3.2.1 灌溉放水洞監(jiān)測

進口、閘井段監(jiān)測：布置2個監(jiān)測斷面，樁號為0-100、0+000，在兩個監(jiān)測斷面基礎埋設滲壓計，以監(jiān)測進口段與閘井段的滲透壓力，共計滲壓計2支。

洞身、隧洞出口段監(jiān)測：布置2個監(jiān)測斷面，樁號0+200、0+380，在兩個斷面基礎埋設滲壓計，以監(jiān)測洞身沿線和隧洞出口段的滲透壓力，共計滲壓計2支。

3.2.2 表孔溢洪洞監(jiān)測

控制段監(jiān)測：在進口控制段樁號0+000斷面基礎埋設滲壓計1支，在監(jiān)測不同運行工況下相應斷面的滲透壓力，以確定溢洪洞控制段沿線的滲透壓力。

洞身、泄槽段監(jiān)測：洞身段布置1個監(jiān)測斷面，樁號為0+100，泄槽段布置1個監(jiān)測斷面，樁號為0+334，在兩個斷面基礎埋設滲壓計2支，以確定洞身、泄槽段沿線的滲透壓力。

4 結(jié)語

(1)呼圖壁縣齊古水庫工程主體工程于2013年8月1日正式開工建設，齊古水庫工程的建設意味著呼圖壁河科學、合理利用水資源的步伐正在加快，為水資源的優(yōu)化配置提供了積極保障。

(2)為實時觀測齊古水庫水工建筑物的運行情況，對大壩、表孔溢洪洞、灌溉放水洞進行監(jiān)測，監(jiān)測成果既能科學評估電站健康狀況，又為進一步制定生產(chǎn)運行計劃提供依據(jù)。

(3)齊古水庫水工建筑物的監(jiān)測，為呼圖壁河流域的規(guī)劃利用與保護治理提供了有益豐富的數(shù)據(jù)，為呼圖壁河水資源評價與水文規(guī)律的研究奠定了堅實的基礎。

(4)齊古水庫運行過程中，積極開展監(jiān)測工作，不僅能及時發(fā)現(xiàn)和解決水工建筑物存在問題，同時為水庫工程的安全運行提供決策數(shù)據(jù)。