□王 瑋（駐馬店板橋水庫管理局）

1.水電站概況

蒲石河抽水蓄能電站位于遼寧省寬甸滿族自治縣境內(nèi)，距丹東市約60km，是我國東北擬建中的第一座大型抽水蓄能電站，該電站樞紐由下水庫泄洪排沙閘壩，上水庫及上水庫粘土心墻堆石壩、上下水庫進(jìn)出水口、地下廠房洞室系統(tǒng)、地下輸水洞室系統(tǒng)及地面開關(guān)站等地面附屬建筑物組成

2.監(jiān)測設(shè)計布置

依據(jù)《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（SL60-94）,《混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（DL/T5178-2003）等規(guī)范，進(jìn)行了粘土心墻堆石壩的安全監(jiān)測設(shè)計。

大壩安全監(jiān)測主要包括變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測、應(yīng)力（壓力）等監(jiān)測。

2.1 變形監(jiān)測

變形監(jiān)測是重要的監(jiān)測項目，監(jiān)測大壩外部和內(nèi)部的豎向和水平位移判斷大壩可能出現(xiàn)問題的部位和原因。

2.1.1 外部變形觀測

由于水庫汛期庫水位較高，庫水位變化頻繁，外部變形監(jiān)測極為重要，心墻前堆石體未設(shè)內(nèi)部位移監(jiān)測項目，因此，上游坡面的外部變形監(jiān)測尤為重要。

2.1.1.1 精密邊角網(wǎng)建立

根據(jù)下水庫大壩及下進(jìn)出口邊坡的布置情況，在庫區(qū)周圍的山體上及下游平緩地區(qū)共設(shè)置七個邊角網(wǎng)點，用于監(jiān)測水庫壩體壩體上游面及下進(jìn)出水口邊坡表面的垂直、水平位移及壩體下游面的表面水平位移。邊角網(wǎng)為專用二等控制網(wǎng)，網(wǎng)中最弱點的點位中誤差<±2.5mm

2.1.1.2 水準(zhǔn)網(wǎng)的建立

水準(zhǔn)網(wǎng)有一組水準(zhǔn)基準(zhǔn)點（3個標(biāo)石）和5個水準(zhǔn)工作基點組成。水準(zhǔn)基準(zhǔn)點有一個點設(shè)在壩體左岸的公路上，另外2個點設(shè)在右?guī)彀兜墓愤叀Ｋ疁?zhǔn)工作基點作為壩體下游面垂直位移監(jiān)測的起測基點，其高程和垂直位移測點的高程基本一致。設(shè)在壩體一邊的山體上。

2.1.2 堆石體表面變形監(jiān)測

在壩體上游坡面下常蓄水位上下各設(shè)一條縱向測線，高程分別為80.00m，70.00m，在壩頂上游側(cè)防浪墻位置設(shè)一條縱向測線，其壩體下游坡面設(shè)3條縱向測線，高程分別為82.00m、68.00m、56.00m。每條測線每隔50m左右設(shè)一組垂直、水平位移兼測點，共設(shè)置38組垂直、水平位移監(jiān)測點。

壩體防浪墻位置及壩體下游坡面的垂直位移監(jiān)測，采用水準(zhǔn)測量法，工作基點由水準(zhǔn)基準(zhǔn)點用二等水準(zhǔn)測量，測點高程由工作基點用三等水準(zhǔn)測量；壩體上游坡面的垂直位移監(jiān)測采用三角高程法，直接由邊角控制網(wǎng)點進(jìn)行監(jiān)測，測量精度應(yīng)達(dá)到三等水準(zhǔn)的要求。水平位移監(jiān)測采用邊角交會法或極做標(biāo)法，由邊角控制網(wǎng)點進(jìn)行監(jiān)測。測點的點位中誤差應(yīng)≤3mm。為測得完整的變形量,要求測點的建造及監(jiān)測隨壩體的填筑同時進(jìn)行。

2.2 堆石體內(nèi)部變形監(jiān)測

由于壩體為粘土心墻土石壩,考慮儀器埋設(shè)對施工干擾及心墻填筑及影響,堆石體內(nèi)部變形監(jiān)測僅在心墻下游設(shè)置,共設(shè)置兩個橫斷面 A-A（樁號 0+150）、B-B(樁號 0+324.41)，斷面上均設(shè)有外部變形監(jiān)測點，A-A斷面68.00m高程設(shè)有一條測線，B-B斷面在56.00m、68.00m高程設(shè)置兩條測線，每條測線均設(shè)有垂直位移和水平位移監(jiān)測。

2.2.1 內(nèi)部垂直位移監(jiān)測

內(nèi)部垂直位移用加拿大RST公司生產(chǎn)的電解液式水平固定測斜儀進(jìn)行監(jiān)測，儀器量程為±10度，通過測點間的傾角變化計算垂直位移，每個測點間的間距一般為6m，傳感器之間用接長桿進(jìn)行連接，至壩體下游坡面處與外部變形測點相接，通過外部變形測點的垂直位移量可得到測線上各測點位置的壩體垂直位移，共設(shè)置水平固定測斜儀23支。

2.2.2 內(nèi)部水平位移監(jiān)測

內(nèi)部水平位移用加拿大RST公司生產(chǎn)的振弦式土體變形計進(jìn)行監(jiān)測，儀器量程為100mm，

精度為0.1%FS，每個測點間距一般為12m，傳感器之間用延長桿進(jìn)行連接，與水平固定測斜儀相同，至壩體下游坡面處與外部變形測點連接，通過外部變形測點的水平位移量可得到測線上各土體變形計位置的壩體的水平位移，共設(shè)置土體變形計12支。

2.3 粘土心墻變形監(jiān)測

粘土心墻是壩體的防滲結(jié)構(gòu)，監(jiān)測設(shè)施的設(shè)置應(yīng)考慮減少對施工的干擾和心墻填筑質(zhì)量的影響，盡量避免因儀器設(shè)置而形成水平滲流通道，因此，心墻的垂直位移和水平位移由同一根測斜管實現(xiàn)，監(jiān)測橫斷面同為A-A、B-B，每個斷面在心墻內(nèi)設(shè)置一根測斜管，測斜管的底部深入到壩基以下一定深度。

2.3.1 垂直位移監(jiān)測

在測斜管外不同高程設(shè)置磁性沉降板（壩基以下用磁環(huán)），在壩體填筑的過程中，用分層沉降儀器量孔口至每個磁性沉降板（磁環(huán)）處的距離變化，并換算該位置的垂直位移量，每個斷面共設(shè)置磁性沉降板（含磁環(huán)）共19個。

2.3.2 水平位移監(jiān)測

心墻的水平位移用活動式測斜儀進(jìn)行測量，測點間距為50cm,以孔底為不動點，計算測斜孔不同深度處的水平位移。此項目在壩體澆筑后進(jìn)行。

2.4 滲透監(jiān)測設(shè)計

滲流監(jiān)測是土石壩運行狀態(tài)的最后反映，因為滲流是一個綜合量，它反映了整個壩的性能。滲流監(jiān)測主要包括壩體滲流、壩基滲流、繞壩滲流及滲流量項目。

2.4.1 心墻滲量壓力

由于下水庫為粘土心墻堆石壩，壩體滲流監(jiān)測點設(shè)在粘土心墻，監(jiān)測斷面為A-A、B-B,每個斷面在心墻建基面、心墻內(nèi)部、上下游反濾層建基面及其以上反濾層內(nèi)設(shè)置滲壓計，測量心墻不同高程、不同部位的滲流壓力。兩個斷面共設(shè)置24支滲壓計。

2.4.2 壩基及堆石體滲流壓力

滲流監(jiān)測設(shè)一個縱斷面和兩個橫斷面為A-A、B-B。每個橫斷面在上下游堆石體建基面各設(shè)置1支滲壓計，監(jiān)測壩體滲流壓力，在心墻帷幕灌漿前前后固結(jié)灌漿底部以下的基巖內(nèi)各鉆孔設(shè)置1支滲壓計，監(jiān)測壩基滲流壓力。在帷幕灌漿后面設(shè)置一個縱斷面，鉆孔設(shè)置1支滲壓計，監(jiān)測壩基帷幕灌漿的防滲效果。共設(shè)置15支滲壓計。

2.4.3 繞壩滲流

繞壩滲流設(shè)在左右岸山體上。左岸地勢平緩，在帷幕灌漿前設(shè)置1個點，帷幕灌漿后設(shè)置4個點：右岸有多個山頭，測點布置在地勢較低的凹谷，帷幕灌漿前設(shè)置兩個測點，帷幕灌漿后設(shè)置5個測點，共設(shè)置12個測點。另外利用2個地下水位補鉆孔，作為繞壩滲流孔。每個測點鉆孔安裝測壓管，管內(nèi)設(shè)測壓計。管內(nèi)水位可用電測水位計人工監(jiān)測，亦可由滲壓計實現(xiàn)自動化監(jiān)測。

2.4.4 滲流量監(jiān)測

滲流量是反映水庫滲漏狀況的綜合物理量，根據(jù)下水庫壩腳排水系統(tǒng)具體情況，在5#公路的涵洞內(nèi)修建量水堰槽，設(shè)置量水堰，安裝浮子式水位計和鋼直尺監(jiān)測壩體的滲流量，監(jiān)測設(shè)施設(shè)置保護(hù)裝置以避免人為破壞。

2.5 土壓力監(jiān)測

土壓力監(jiān)測設(shè)在粘土心墻部位，它將為判斷心墻有無存在拱效應(yīng)提供數(shù)據(jù)，監(jiān)測斷面為A-A、B-B，土壓力監(jiān)測包括心墻底面與混凝土墊層的接觸土壓力和心墻內(nèi)土壓力。與心墻的滲水壓力監(jiān)測相同，在心墻的建基面、心墻內(nèi)部及心墻上下游反濾層建基面及其以上反濾層內(nèi)分別設(shè)置土壓力計，監(jiān)測建基面及不同高程的垂直壓力。兩個斷面共設(shè)置土壓力計14支，其中8支埋設(shè)在上下游反濾層內(nèi)，6支埋設(shè)在心墻底面和土體內(nèi)。

3.泄水建筑物監(jiān)測設(shè)計

泄水管用于放空庫水，設(shè)在粘土心墻堆石壩內(nèi)，上游進(jìn)水管段設(shè)在壩體上游壩腳，下游一直延伸至二級泵站處，穿越壩體段管外設(shè)有泄水廊道，為監(jiān)測廊道的設(shè)置對心墻防滲效果的影響，在心墻靠下游側(cè)、廊道的兩側(cè)各設(shè)置1支滲壓力計。共設(shè)置2支滲壓計。

4.水文氣像監(jiān)測設(shè)計

水文氣象監(jiān)測包括庫水位、水溫監(jiān)測、降水量、氣溫監(jiān)測。

4.1 庫水位

在上游壩面設(shè)置一套自記水位計，由2支滲壓計和1支氣壓計組成，滲壓計為標(biāo)準(zhǔn)型滲壓計，量程為175kPa和350kPa,根據(jù)庫水位的高低，取用不同的水位測值，以提高測值精度，并用1支氣壓計測值修正氣壓變化對水位測值的影響，在壩體右岸的庫岸邊坡上，安裝一套水尺，用于人工監(jiān)測庫水位。

4.2 庫水溫

在壩體監(jiān)測橫斷面B-B上游坡面的不同高程設(shè)置溫度計，監(jiān)測庫水溫度，共設(shè)置3支溫度計。

4.3 氣溫、降水量的監(jiān)測

在庫區(qū)選擇通風(fēng)有綠化的位置，設(shè)置百葉箱，安裝溫度計，自動監(jiān)測庫區(qū)氣溫變化情況。

在庫區(qū)相對空曠、平坦、旁離障礙物一定距離的場地上、場地要求應(yīng)滿足（降水量觀測規(guī)范）的有關(guān)要求，選擇一臺通用的翻斗式雨量計，監(jiān)測庫區(qū)的降水量情況。

4.4 安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)的設(shè)計概況

本工程設(shè)計有一套安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)，將上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房、下水庫的監(jiān)測儀器納入自動化系統(tǒng)，系統(tǒng)具有監(jiān)測數(shù)據(jù)的自動采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)管理等功能。

5 主要監(jiān)測成果

工程安全監(jiān)測由北京國電水利水電工程公司——西安聯(lián)能聯(lián)合體實施，目前已基本按照設(shè)計要求，埋設(shè)了監(jiān)測儀器，取得了初步的監(jiān)測成果。

表面最大垂直位移為42.7mm,發(fā)生在下游邊坡69m高程的馬道處，水平位移呈上游邊坡向上游移動，下游邊坡向下游移動的趨勢，最大位移為17mm，發(fā)生在下游邊坡59m高程馬道。

心墻內(nèi)電磁式沉降儀測得最大沉降為172mm，發(fā)生在0+324.41斷面約為56m高程處。

下游堆石體中用電解液水平固定測斜儀測得最大垂直位移發(fā)生在距壩軸線44m處。

變形監(jiān)測結(jié)果表明，心墻和堆石體的垂直和水平位移變形在合理的范圍內(nèi)，均小于有限元計算結(jié)果，表明心墻和堆石體填筑密實。

心墻土壓力監(jiān)測中，相同高程，反慮層中的土壓力明顯大于心墻中粘土的壓力，

根據(jù)分析得知是堆石擠壓拱效應(yīng)引起的，但不致于引起水力劈裂，其監(jiān)測數(shù)據(jù)有待進(jìn)一步研究分析。

6.結(jié)語

蒲石河抽水蓄能電站為下庫粘土心墻壩為I級建筑物布置了100多支儀器，其中固定測斜儀和土體變形計測量壩體內(nèi)部垂直和水平位移屬國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)，目前儀器在本工程取得了較好的監(jiān)測效果，這就為堆石壩內(nèi)部變形監(jiān)測儀器的選擇及安裝方法提供了借簽，外部和內(nèi)部變形監(jiān)測成果為驗證設(shè)計和施工質(zhì)量提供了依據(jù)。