劉寶昕，張淑梅，耿貴彪

（中國水電顧問集團北京勘測設(shè)計研究院，北京 100024）

1 工程概況

吉沙水電站廠房后山坡山體上陡下緩，表層為崩坡積體。為保證廠房整體長期運行安全，對廠房后山坡采取削坡減載方式處理，同時輔以系統(tǒng)噴錨、掛網(wǎng)等聯(lián)合加固措施。整個邊坡共設(shè) 2599.15 m-2620.00 m-2650.00 m-2680.00 m-2710.00 m高程至邊坡頂5級邊坡馬道。其中，2600～2675 m高程段設(shè)計開挖坡比1∶1.5，2675 m高程以上為1∶0.75。廠房后山坡從廠區(qū)平臺向上最高斷面約160 m，屬高邊坡。

廠區(qū)工程安全監(jiān)測內(nèi)容除巡視檢查外，選取主廠房1號機組段進行代表性監(jiān)測，在1號機組段結(jié)構(gòu)的重要部位設(shè)置混凝土應(yīng)力應(yīng)變、鋼筋應(yīng)力、接縫位移及沖擊式水輪發(fā)電機的結(jié)構(gòu)振動等監(jiān)測項目；同時對廠房后山坡進行邊坡巖體位移、錨桿應(yīng)力及地下水位情況進行監(jiān)測，以及時了解和掌握廠區(qū)建筑物在施工期和運行期的工作狀態(tài)。

2 監(jiān)測項目及布置

2.1 廠房結(jié)構(gòu)監(jiān)測

廠房結(jié)構(gòu)選取1號機組段進行代表性監(jiān)測，分別對廠房一期混凝土、二期混凝土、配水環(huán)管及廠房基礎(chǔ)等部位進行監(jiān)測；并對預(yù)制鋼筋混凝土吊車梁及吊車柱牛腿部位進行監(jiān)測。

（1）混凝土應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測。在1號機組段機墩及配水環(huán)管外部混凝土內(nèi)分別設(shè)置8套5向應(yīng)變計和無應(yīng)力計，在尾水層周圍大體積混凝土內(nèi)分別設(shè)置5套3向應(yīng)變計和無應(yīng)力計，以監(jiān)測相應(yīng)部位混凝土應(yīng)力、應(yīng)變情況。

（2）鋼筋應(yīng)力監(jiān)測。在1號機組段發(fā)電機層樓板、風(fēng)罩、機墩、配水環(huán)管外包混凝土、尾水層周圍及主廠房下游墻體內(nèi)分別設(shè)置了鋼筋計，以監(jiān)測相應(yīng)部位鋼筋應(yīng)力變化情況；同時，在廠房吊車梁底部及其支撐牛腿結(jié)構(gòu)內(nèi)也設(shè)置了鋼筋計，監(jiān)測吊車梁相關(guān)結(jié)構(gòu)鋼筋受力情況，廠房結(jié)構(gòu)共設(shè)置鋼筋計81支，其中24支耐水壓為3.0 MPa，其余耐水壓為 0.5 MPa。

（3）鋼板應(yīng)力監(jiān)測。在1號機組配水環(huán)管部位選擇2個監(jiān)測斷面，分別在配水環(huán)管鋼板外側(cè)設(shè)置2支鋼板計，監(jiān)測配水環(huán)管鋼板應(yīng)力。

（4）基巖變形監(jiān)測。在1號機組中心線處，沿上下游方向鉆孔埋設(shè)了2套4點式基巖變位計，每套孔深20 m，以監(jiān)測廠房結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)位移情況。

（5）溫度監(jiān)測。在1號機組機墩混凝土內(nèi)、配水環(huán)管外包混凝土內(nèi)及尾水層下部大體積混凝土內(nèi)，分別設(shè)置了電測溫度計，監(jiān)測相應(yīng)部位混凝土溫度變化情況；同時，在下部基巖內(nèi)，鉆孔埋設(shè)了1組（4支）電測溫度計，監(jiān)測基巖溫度變化情況，廠房結(jié)構(gòu)共設(shè)置電測溫度計11支。

（6）接縫位移監(jiān)測。在1號機組段一期混凝土與基巖間、一期混凝土與毛石混凝土基礎(chǔ)間，沿上下游方向設(shè)置了3支測縫計，在1號機組段和2號機組段之間結(jié)構(gòu)縫處，沿上下游方向在不同高程設(shè)置了5支測縫計，在配水環(huán)管的兩個監(jiān)測斷面，分別在環(huán)管與外包混凝土間設(shè)置了2支測縫計，分別監(jiān)測相應(yīng)部位的接縫位移，廠房結(jié)構(gòu)共設(shè)置測縫計12支。

（7）滲流監(jiān)測。在1號機組段一期混凝土與基巖間、一期混凝土與毛石混凝土基礎(chǔ)間，沿上下游方向設(shè)置了3支滲壓計；在配水環(huán)管的兩個監(jiān)測斷面，分別在環(huán)管外側(cè)設(shè)置1支滲壓計，監(jiān)測相應(yīng)部位滲流情況；廠房結(jié)構(gòu)共設(shè)置滲壓計5支。

（8）振動監(jiān)測。在1號機組段發(fā)電機層樓板、母線層樓板、風(fēng)罩混凝土、機墩混凝土及配水環(huán)管外側(cè)混凝土等部位，設(shè)置了8組拾振器測點，通過2套工程數(shù)字振動儀對各測點所在部位的振動情況進行監(jiān)測。

2.2 廠房后山坡監(jiān)測

廠房后山坡山體上陡下緩，表層為一崩坡積體，邊坡開挖高達(dá)100 m多，后山坡的穩(wěn)定直接關(guān)系到廠房安全，對后山坡監(jiān)測是工程安全的重要組成部分，在廠房后山坡共設(shè)置3個監(jiān)測斷面，1－1監(jiān)測斷面布置在高壓管道中心線上，2－2監(jiān)測斷面布置在1號機組中心線左側(cè)約7.5 m處，3－3監(jiān)測斷面布置在2號機組中心線左側(cè)約20 m處，分別對邊坡巖體位移、錨桿應(yīng)力及地下水位情況進行監(jiān)測。

（1）巖體穩(wěn)定監(jiān)測。在廠房后山坡2－2監(jiān)測斷面的不同高程分別鉆孔埋設(shè)5套4點式多點位移計，孔深有30 m和40 m兩種；同時，在1－1監(jiān)測斷面2651 m高程和2681 m高程鉆孔埋設(shè)2個測斜管，孔深分別為48.5 m和51 m，并安裝固定式垂直測斜儀，監(jiān)測邊坡不同高程巖體位移情況。

（2）錨桿應(yīng)力監(jiān)測。在1－1、3－3兩個監(jiān)測斷面的不同高程分別設(shè)置錨桿應(yīng)力計29支，監(jiān)測邊坡支護錨桿應(yīng)力變化情況。

（3）地下水位監(jiān)測。在1－1監(jiān)測斷面2600 m高程和2651 m高程鉆孔埋設(shè)2個測壓管，孔深分別為18 m和61 m，并分別在管底安裝滲壓計，以監(jiān)測邊坡地下水位變化情況。

3 施工期主要觀測成果

3.1 廠房結(jié)構(gòu)

（1）混凝土應(yīng)力應(yīng)變。廠房結(jié)構(gòu)尾水層混凝土內(nèi)埋設(shè)并已讀測的4組3向應(yīng)變計，安裝初期受混凝土水化熱影響溫度變化大的作用，混凝土各方向應(yīng)變都有明顯的變化，隨著溫度逐漸平穩(wěn)及上部壩體澆筑，應(yīng)變也呈平穩(wěn)的變化。4組應(yīng)變計各方向應(yīng)變量在正常范圍內(nèi)，無異常值出現(xiàn)，其應(yīng)變變化過程見圖1～4。在廠房結(jié)構(gòu)中3向應(yīng)變計組的方向定義:沿1號機組橫軸線為x向；沿1號機組縱軸線為y向；沿鉛垂方向為z向。

圖1 S3c-1應(yīng)變變化過程曲線

圖2 S3c-2應(yīng)變變化過程曲線

（2）鋼筋應(yīng)力。在廠房結(jié)構(gòu)中共安裝埋設(shè)鋼筋應(yīng)力計26支。其中，安裝埋設(shè)于尾水渠側(cè)墻外側(cè)的Rc-5在2007年12月5日出現(xiàn)最大拉應(yīng)力，拉應(yīng)力值為48.83 MPa，并有應(yīng)力測值逐步加大趨勢，后期應(yīng)予以關(guān)注并加強監(jiān)測；埋設(shè)于尾水渠底板上部的Rc-3在2005年12月也出現(xiàn)較大拉應(yīng)力，拉應(yīng)力值為44.86 MPa，但其后期應(yīng)力測值逐漸減小并趨于穩(wěn)定。從觀測成果來看，所有鋼筋應(yīng)力計受力在其正常范圍內(nèi)，Rc-5、Rc-3應(yīng)力變化過程曲線見圖5～6。

圖3 S3c-3應(yīng)變變化過程曲線

圖4 S3c-4應(yīng)變變化過程曲線

圖5 Rc-5應(yīng)力變化過程曲線

圖6 Rc-3應(yīng)力變化過程曲線

（3）基巖變形。在廠房基礎(chǔ)1號機組橫軸線處，沿上下游方向埋設(shè)2套基巖變位計 （4點式），Mc-1各測點測值均較小，且無明顯變化；Mc-2最大沉降值2.04 mm，出現(xiàn)在2007年12月28日，有繼續(xù)增大趨勢，后期應(yīng)予以關(guān)注并加強監(jiān)測，其位移變化過程曲線見圖7?；鶐r變形監(jiān)測成果表明，目前廠房基礎(chǔ)均存在一定的沉降變形，且下游測沉降量稍大于上游側(cè)，但沉降值均較小，基巖處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖7 Mc-2位移變化過程曲線

（4）溫度。埋設(shè)于廠房基巖內(nèi)的溫度計組Tc-1-1～4隨著埋設(shè)深度的增加，溫度測值隨之降低，埋設(shè)初期受外界溫度影響較大，靠近基巖表面的Tc-1-1在2005年9月最高溫度測值達(dá)25.35℃，后期隨廠房混凝土的澆筑，基巖溫度測值趨于穩(wěn)定，并無明顯變化，且受季節(jié)溫度變化影響較小。埋設(shè)于廠房結(jié)構(gòu)混凝土內(nèi)的7支溫度計，初期受混凝土水化熱的影響，測值增大，并均在埋設(shè)后第3天或第4天出現(xiàn)最高溫度測值，隨后出現(xiàn)回落，并隨外界溫度的變化存在不同程度的波動，各支溫度計均無異常值，其中埋設(shè)于尾水層底板混凝土內(nèi)的Tc-1出現(xiàn)最大溫度測值45.5℃。

（5）接縫位移。廠房結(jié)構(gòu)已埋設(shè)單向測縫計9支，其中埋設(shè)于一期混凝土與基巖間、一期混凝土與毛石混凝土基礎(chǔ)間、配水環(huán)管與外包混凝土間的7支測縫計Jc-1～3、Jr-1～4測值均較小，相應(yīng)部位縫隙開合度無明顯變化；對于埋設(shè)在1、2號機組段結(jié)構(gòu)縫部位的Jc-4、Jc-5，其測值總體呈遞增趨勢，且位于2588.50 m高程處的測縫計Jc-5測值大于2584.30 m高程處的Jc-4的測值，表明1、2號機組段結(jié)構(gòu)縫頂部開度大于底部，Jc-5最大測值2.68 mm，出現(xiàn)在2007年12月25日，處于正常開度范圍內(nèi)。

（6）滲流。廠房基礎(chǔ)共埋設(shè)滲壓計3支，其測值隨季節(jié)進行變化，汛期測值大，枯水期測值小，測值隨埋設(shè)高程降低而增大，均無異常值，處于正常范圍內(nèi)。

2.2 廠房后山坡

（1）邊坡變形。廠房后山坡沿不同高程共埋設(shè)5套多點位移計 （4點式），埋設(shè)于2715.00 m高程的Mcp-1最大位移測值2.93 mm；埋設(shè)于2680.00 m高程的Mcp-2最大位移測值2.33 mm；埋設(shè)于2655.00 m高程的Mcp-3最大位移測值3.43 mm；埋設(shè)于2624.00 m高程的Mcp-4最大位移測值1.77 mm；邊坡最大位移測值出現(xiàn)在底部2604.00 m高程埋設(shè)的Mcp-5，最大位移測值為13.77 mm，出現(xiàn)在2007年12月29日，有位移繼續(xù)增大趨勢，后期應(yīng)予以關(guān)注并加強監(jiān)測，其位移變化過程曲線見圖8。

圖8 Mcp-5位移變化過程曲線

（2）錨桿應(yīng)力。廠房后山坡共安裝埋設(shè)錨桿應(yīng)力計 15支，編號分別為 Rcp-1～12、Rcp-19～21，各支儀器測值總體隨時間呈增大趨勢，但均小于錨桿強度設(shè)計值，且近期較為穩(wěn)定，無異常值，其中最大測值出現(xiàn)在埋設(shè)于邊坡頂部2720.00 m高程的Rcp-1，最大拉應(yīng)力 44.3 MPa。錨桿應(yīng)力計觀測成果與 《廠房后山坡三維有限元計算報告》結(jié)果較為吻合，報告計算最大拉應(yīng)力也出現(xiàn)在邊坡頂部，為32.8 MPa，略小于實測值。

3.2 監(jiān)測成果分析

廠區(qū)工程施工期觀測成果表明:廠房結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)力、應(yīng)變呈規(guī)律變化，并相對穩(wěn)定；鋼筋應(yīng)力處于正常范圍；基巖沉降值較小，處于穩(wěn)定狀態(tài)；基巖溫度測值穩(wěn)定，無明顯變化；結(jié)構(gòu)混凝土溫度隨外界溫度的變化存在不同程度的波動；廠房各結(jié)構(gòu)縫處于正常開度范圍內(nèi)，1號、2號機組段結(jié)構(gòu)縫頂部開度大于底部；廠房后山坡底部位移大于頂部，頂部錨桿應(yīng)力大于底部，均在正常范圍內(nèi)，后山坡目前處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4 結(jié)語

吉沙水電站廠區(qū)處于Ⅷ度地震區(qū)，廠房安裝2臺沖擊式機組，因電站采用的是高水頭沖擊式機組，且廠房后山坡為高邊坡，因此安全監(jiān)測顯得尤為重要，廠區(qū)工程安全監(jiān)測根據(jù)工程規(guī)模等級、地質(zhì)條件、廠房結(jié)構(gòu)布置等實際情況，有針對性地設(shè)置監(jiān)測項目，監(jiān)測儀器設(shè)備的布置，能夠較全面地監(jiān)控工程的工作狀況。廠區(qū)工程安全監(jiān)測儀器在施工期取得了較為完整的監(jiān)測成果，能夠較全面地反應(yīng)建筑物的工作狀態(tài)，為驗證設(shè)計、施工質(zhì)量、工程的安全運行以及工程竣工驗收提供依據(jù)，同時也為同類工程的安全監(jiān)測設(shè)計積累了經(jīng)驗。