豐滿新壩高程218 m層面變形及滲流監(jiān)測(cè)資料分析

李作光

（豐滿發(fā)電廠，吉林 吉林，132108）

1 工程概況

豐滿大壩全面治理（重建）工程以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、城市及工業(yè)供水、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖和旅游等綜合利用效益，供電范圍為東北電網(wǎng)，在系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用等任務(wù)。水庫(kù)正常蓄水位263.50 m，汛限水位260.50 m，死水位242.00 m，校核洪水位268.50 m，水庫(kù)總庫(kù)容103.77億m3。

樞紐工程主要由碾壓混凝土重力壩、壩身泄洪系統(tǒng)、泄洪兼導(dǎo)流洞、壩后式引水發(fā)電系統(tǒng)、原三期電站組成。新建大壩壩軸線位于原豐滿大壩壩軸線下游120 m。

廠房壩段高程218 m 層面縫的存在對(duì)大壩長(zhǎng)期安全和工作性能有著重要影響。根據(jù)分析，廠房壩段高程218 m 層面裂縫產(chǎn)生的主要原因如下所述，且各因素間相互影響：

（1）碾壓混凝土與常態(tài)混凝土分界面層間間歇時(shí)間過長(zhǎng)。廠房壩段高程218 m 碾壓混凝土于2016年10月底施工完成，進(jìn)入越冬保溫。2017年3—4月，隨著備倉(cāng)施工，陸續(xù)揭開越冬保溫被，高程218 m 上部混凝土覆蓋施工時(shí)段為2017年5月12日—6月19日，層間間歇時(shí)間長(zhǎng)達(dá)7 個(gè)多月。越冬面以下為碾壓混凝土，以上為常態(tài)混凝土，越冬面長(zhǎng)間歇是出現(xiàn)層面裂縫的原因之一。

（2）現(xiàn)場(chǎng)鉆孔取芯顯示，碾壓混凝土與常態(tài)混凝土層面存在局部振搗不完善、結(jié)合不好的現(xiàn)象?？變?nèi)攝像結(jié)果顯示，21 號(hào)壩段和25 號(hào)壩段層面局部結(jié)合不好，存在漿液未填充的裂隙。

（3）上下層溫差過大。廠房壩段23 號(hào)-261-1倉(cāng)位混凝土澆筑高程為218.0～220.0 m，澆筑時(shí)間為2017年5月19日—5月21日，混凝土最高溫度達(dá)29.70℃；廠房壩段25 號(hào)-275 倉(cāng)位混凝土澆筑高程為218.0～220.0 m，澆筑時(shí)間為2017年6月15日—6月19日，混凝土最高溫度達(dá)37.46℃。個(gè)別壩段混凝土最高溫度超過了混凝土容許最高溫度，導(dǎo)致上下層溫差過大，容易出現(xiàn)層間裂縫。

為及時(shí)掌握蓄水后廠房壩段高程218 m 層面縫的發(fā)展情況，沿廠房20～25 號(hào)壩段高程218 m 層面縫增設(shè)14套三點(diǎn)位移計(jì)，沿廠房壩段高程218 m層面縫增設(shè)12 支測(cè)縫計(jì)；為及時(shí)掌握蓄水后廠房壩段高程218 m層面揚(yáng)壓力的發(fā)展情況，沿廠房壩段高程218 m 層面縫增設(shè)48 支滲壓計(jì)。監(jiān)測(cè)儀器布置見圖1～2。

圖1 20～23號(hào)和25號(hào)壩段監(jiān)測(cè)儀器布置Fig. 1 Layout of monitoring instruments at dam section No. 20～23 and No.25

圖2 24號(hào)壩段監(jiān)測(cè)儀器布置Fig.2 Layout of monitoring instruments at dam section No. 24

2 高程218 m層面變形監(jiān)測(cè)

2.1 高程218 m層面位移變形

高程218 m 層面多點(diǎn)位移計(jì)自2019年5月28日起測(cè)，每天觀測(cè)2 次。首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，24FM1-2-1在2019年7月后數(shù)據(jù)跳動(dòng)很大，已作為粗差刪除處理，多點(diǎn)位移計(jì)初始測(cè)值不為0，但變形基本穩(wěn)定。

統(tǒng)計(jì)多點(diǎn)位移計(jì)特征值，特征值分布見圖3。從圖3 可以看出，相對(duì)于最深點(diǎn)的變形為4.88～6.93 mm，變形最大測(cè)點(diǎn)為25FM1-1-3。蓄水期間，高程218 m 層面縫變形基本穩(wěn)定，變幅介于0.03～1.10 mm。2020年整個(gè)汛期，高程218 m 層面縫變形基本穩(wěn)定，變幅介于0.01～0.60 mm。

圖3 2020年汛期高程218 m層面多點(diǎn)位移計(jì)變形特征值分布Fig. 3 Distribution of deformation eigenvalues measured by multi-point displacement meters during flood season in 2020

2.2 高程218 m層面測(cè)縫開度

高程 218 m 層面測(cè)縫計(jì)自2019年5月28日起測(cè)，每天觀測(cè)2次。對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，除測(cè)點(diǎn)20LF1測(cè)值不穩(wěn)定外，其余測(cè)縫計(jì)開合度測(cè)值正常。

統(tǒng)計(jì)高程218 m 層面測(cè)縫計(jì)特征值，其分布見圖4。從圖4可以看出，測(cè)縫計(jì)測(cè)值較小，介于-0.03～0.17 mm。2020年整個(gè)汛期，高程218 m 層面測(cè)縫計(jì)變幅介于0～0.05 mm，變幅較小，測(cè)值基本穩(wěn)定。

圖4 2020年汛期高程218 m層面測(cè)縫計(jì)特征值分布Fig. 4 Distribution of deformation eigenvalues measured by joint meters during flood season in 2020

3 高程218 m層面縫滲壓監(jiān)測(cè)

高程218 m 層面滲壓監(jiān)測(cè)選擇在高程212.5 m廊道20～25號(hào)壩段各布設(shè)4支滲壓計(jì)，在高程230 m壩后橋20～25號(hào)壩段各布設(shè)4支滲壓計(jì)。

高程 218 m 滲壓自2019年5月18日起測(cè)。蓄水期間，已接入自動(dòng)化滲壓計(jì)，每天觀測(cè)2次，同時(shí)采用人工觀測(cè)滲壓計(jì)，每周觀測(cè)1次。對(duì)上述測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)滲壓計(jì)25FP2-3 未安裝成功，無觀測(cè)數(shù)據(jù)，其他大多數(shù)滲壓計(jì)測(cè)點(diǎn)測(cè)值未見明顯粗差。

統(tǒng)計(jì)高程218 m 滲壓計(jì)特征值，測(cè)值過程線見圖5，大壩上游水位與滲壓計(jì)25FP2-1 測(cè)值相關(guān)圖見圖6，滲壓分布見圖7。

圖6 大壩上游水位與滲壓計(jì)25FP2-1測(cè)值相關(guān)圖Fig. 6 Correlation between upstream water level and values measured by 25FP2-1 osmometer

2020年汛期，高程218 m 滲壓水位測(cè)值為215.95～262.67 m，最大測(cè)值發(fā)生在高程212.5 m 廊道頂拱的測(cè)點(diǎn)25FP2-1。除22FP2-1 和25FP2-1外，2020年汛期其他滲壓計(jì)滲壓水位變幅為0.03～4.79 m，測(cè)值基本穩(wěn)定。滲壓計(jì)22FP2-1從2020年至今大致呈上升趨勢(shì)，2020年汛期變幅11.38 m。滲壓計(jì)25FP2-1 與上游水位呈明顯線性相關(guān)性，2020年汛期變幅12.01 m。從圖7可知，高程218 m層面未形成沿壩段的滲漏通道。

圖7 高程218 m層面滲壓分布圖（2020年9月13日）Fig. 7 Distribution of seepage pressure on the surface at elevation 218 m

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，廠房壩段高程218 m 層面滲壓系數(shù)設(shè)計(jì)警戒值為0.35。以廠房壩段高程218 m層面各測(cè)點(diǎn)在2020年汛期兩個(gè)時(shí)段（2020年6月10日和 2020年9月13日，后者為 2020年汛期最高水位）的實(shí)測(cè)滲壓水位為計(jì)算對(duì)象，得到相應(yīng)的滲壓系數(shù)。2020年6月10日，超過設(shè)計(jì)要求的共有3個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別為 22FP2-1（0.43）、25FP1-1（0.43）和25FP2-1（0.97）。2020年9月13日，超過設(shè)計(jì)要求的共有2個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別為22FP2-1（0.57）和25FP2-1（0.97）。上述測(cè)點(diǎn)需重點(diǎn)關(guān)注。

4 結(jié)語

分析高程218 m 層面多點(diǎn)位移計(jì)和測(cè)縫計(jì)、滲壓計(jì)監(jiān)測(cè)資料可知：

（1）蓄水期間，高程218 m 層面多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)值基本穩(wěn)定，變幅介于0.03～1.10 mm。2020年整個(gè)汛期，高程218 m 層面縫變形基本穩(wěn)定，變幅介于0.01～0.60 mm之間。

（2）測(cè)縫計(jì)測(cè)值較小，介于-0.03～0.17 mm。2020年整個(gè)汛期，高程218 m層面測(cè)縫計(jì)變幅介于0～0.05 mm，變幅較小，測(cè)值基本穩(wěn)定。

（3）高程218 m層面滲壓計(jì)22FP2-1和25FP2-1 的滲壓系數(shù)在2020年汛期最高水位時(shí)已超過設(shè)計(jì)警戒值（其中25FP2-1滲壓系數(shù)達(dá)0.97），需引起關(guān)注。