戴燦偉

(新疆水利水電科學(xué)研究院，新疆烏魯木齊 830049)

1 工程概況

新疆下坂地水利樞紐工程位于新疆塔里木河源流葉爾羌河主要支流之一的塔什庫(kù)爾干河中下游.主要任務(wù)是以生態(tài)補(bǔ)水及春旱供水為主，結(jié)合發(fā)電的綜合性Ⅱ等大(2)型工程.水庫(kù)正常擋水位2 960 m，總庫(kù)容8.67億 m3，電站總裝機(jī)150 MW.樞紐建筑物由攔河壩、導(dǎo)流泄洪洞、引水發(fā)電洞和電站廠房四部分組成.大壩為瀝青混凝土心墻砂礫石壩，壩頂高程2 966.00 m，最大壩高78 m.導(dǎo)流泄洪洞布置在右岸，引水發(fā)電洞布置在左岸，地下電站廠房布置在壩址下游8.5 km河道的左岸.

壩址區(qū)位于塔什庫(kù)爾干河河谷中，周圍高山環(huán)繞，遠(yuǎn)離海洋，受帕米爾、喀喇昆侖山及大沙漠的影響，呈典型的大陸性高原氣候.冬季寒冷且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，夏季短而炎熱，氣候的年、日變化顯著，日溫差高達(dá)20℃左右，極端最高氣溫32.5℃.極端最低氣溫 －39.1 ℃.多年平均最大風(fēng)速16.9 m/s，最大風(fēng)速23 m/s.歷年最大凍土深度1 770 mm.壩址區(qū)地震基本烈度為Ⅷ度.

2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目布置

設(shè)計(jì)依據(jù)本工程地形、地質(zhì)情況及研究瀝青混凝土心墻的工作性態(tài)，在左右岸坡心墻基座的布設(shè)兩向位移計(jì)用于監(jiān)測(cè)心墻相對(duì)基座的錯(cuò)動(dòng)位移，分別在2 900m、2 910 m、2 930 m、2 950 m、2 960 m 高程處;在大壩0+062 m、0+220 m、0+378 m三個(gè)監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)9支溫度計(jì)用于瀝青心墻溫度監(jiān)測(cè)，布置圖見(jiàn)圖1.為了了解下游壩體的沉降和水平位移變形對(duì)心墻造成的影響，在大壩下游側(cè)0+220 m監(jiān)測(cè)斷面2 897 m、2 910 m、2 930 m、2 945 m 高程布設(shè)4組水管式沉降儀，在相同監(jiān)測(cè)斷面的2 910 m、2 930 m、2 945 m高程布設(shè)引張線水平位移計(jì)3組.在大壩下游側(cè) 0+062 m、0+220 m、0+300 m、0+378 m四個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的壩下10 m、70 m、140 m處布設(shè)沉降管和測(cè)斜管用以監(jiān)測(cè)壩體內(nèi)部沉降和水平位移變形，典型壩體內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目見(jiàn)圖2.下坂地監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)原則基本和冶勒瀝青混凝土心墻設(shè)計(jì)類似.［1］

3 瀝青心墻溫度監(jiān)測(cè)

瀝青混凝土施工過(guò)程中對(duì)溫度控制要求高，受氣候條件制約大，下坂地水利樞紐大壩工程海拔高，冬季寒冷漫長(zhǎng)，日溫差大，風(fēng)速大，對(duì)瀝青混凝土的溫度控制、工藝水平要求更加嚴(yán)格.在允許氣候條件下，為了加快施工進(jìn)度，采用大攤鋪層厚和壓實(shí)厚度，攤鋪厚度為280±20 mm，壓實(shí)厚度為280±20 mm.心墻溫度監(jiān)測(cè)可直接埋人高溫溫度計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制，心墻溫度監(jiān)測(cè)的主要目的是監(jiān)測(cè)施工期瀝青混凝土防滲墻溫度的消散過(guò)程，蓄水及運(yùn)行期防滲墻溫度場(chǎng)的變化.下坂地瀝青混凝土混合料入倉(cāng)溫度一般為155℃ ～165℃，從攤鋪到碾壓瀝青混凝土溫度變化非?？欤? h降為70℃左右，碾壓后變化也很迅速，3 d后降到40℃左右.

從心墻實(shí)測(cè)內(nèi)部溫度特征值及溫度過(guò)程線可以看出，蓄水前心墻各高程溫度相對(duì)穩(wěn)定，受外界溫度影響不大.2 927 m高程處溫度計(jì) 0105T17、0105T18、0105T19和 2 940 m高程處溫度計(jì)0105T20、0105T21、0105T22 受庫(kù)水溫影響較小.至2011－11－09各溫度計(jì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為:2 910 m高程處心墻溫度為7.1℃ ～7.5℃左右，2 927m高程處心墻溫度為7.6℃ ～7.9℃左右，2 940 m高程處心墻溫度為11.1℃ ～13.1℃.心墻0+62三個(gè)斷面的溫度過(guò)程線及見(jiàn)圖3～圖5，溫度特征值見(jiàn)表1.

表1 瀝青心墻溫度計(jì)特征值

4 瀝青心墻與基座錯(cuò)動(dòng)位移監(jiān)測(cè)

下坂地工程心墻與基座的錯(cuò)動(dòng)位移變形是在心墻左右岸坡基座的2 900 m、2 910 m、2 930 m、2 950 m、2 960 m高程處布設(shè)兩向位移計(jì)，用于監(jiān)測(cè)心墻相對(duì)基座的錯(cuò)動(dòng)位移.兩向位移計(jì)布置圖見(jiàn)圖6.

圖6 兩向位移計(jì)布置圖

從 2009－07－12—2011－11－17，2 900 m、2 910 m、2 930 m、2 945 m、2 960 m 四個(gè)高程瀝青心墻與趾板之間開(kāi)合度均表現(xiàn)為擠壓變形，擠壓變形范圍在－0.45～－1.35 mm之間，其中右岸擠壓變形最大值發(fā)生在2 930 m高程處0105J7，變形值為－1.35 mm，其中，2 900 m高程處擠壓變形量為－0.93 m.左岸擠壓變形最大值發(fā)生在2 930 m高程處0105J3，變形值為 －0.87 mm.

相同觀測(cè)時(shí)間內(nèi)，瀝青心墻與趾板之間剪切位移均表現(xiàn)為向河槽方向位移，變化范圍在－0.82～－2.37 mm之間.其中右岸剪切變形量最大的點(diǎn)位于右岸2 930 m高程處J9，位移值為－2.37 mm.左岸剪切位移最大值位于2 910高程處0105J4，位移值為 －1.82 mm.

開(kāi)合量和剪切量變形較大的時(shí)期主要發(fā)生在壩體填筑期，并隨心墻填筑高程的增大而增大.從位移值大小的分布看無(wú)論是開(kāi)合度變形量，還是剪切變形量在相同高程的情況下右岸數(shù)值普遍大于左岸的數(shù)值，初步估計(jì)這是由于左右岸坡度的差異造成的，其中左岸坡比1 ∶0.92(水平角為47°)，右岸坡比1 ∶0.35(水平角為71°).

5 大壩下游壩體監(jiān)測(cè)

5.1 下游壩體沉降變形

壩體沉降量隨壩體填筑高度的增加而增大，截止到2011年11月，大壩沉降監(jiān)測(cè)的8個(gè)沉降管整管累計(jì)沉降量分別為:ES01:114 mm、ES02:134 mm、ES03:107 mm、ES04:76 mm、ES05:156 mm、ES06:226 mm、ES07:98 mm、ES08:163 mm，其中，0+300 m距壩軸距35.6 m處ES06整管累積沉降量最大，達(dá)到226 mm，約占填土壩高的0.30%;最大單點(diǎn)磁環(huán)累計(jì)沉降量112 mm(ES07－12)，各管最大沉降量發(fā)生在壩高1/3～1/2左右處.沉降監(jiān)測(cè)表明下坂地水庫(kù)大壩施工期沉降量不大，大壩填筑壓實(shí)較好.下游壩體沉降量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2.

表2 2011－11－09下游壩體沉降量統(tǒng)計(jì)表 單位:mm

5.2 下游壩體水平位移變形

在大壩0+62 m、0+220 m、0+378 m及0+300 m(壩下8.0)斷面6支沉降管右岸1.5 m的位置同時(shí)布置鋁合金測(cè)斜管，0+300 m(壩下 34.5 m、79.9 m)兩個(gè)位置各布置一個(gè)沉降測(cè)斜一體管，用于監(jiān)測(cè)壩體水平位移監(jiān)測(cè).蓄水期數(shù)據(jù)表明壩體最大斷面0+300 m、0+378 m兩個(gè)斷面的撓度位移是向下游、右岸位移.上下游位移量在－45.6～97.2 mm之間，左右岸累積位移量在－53.4～67.8 mm之間.

6 結(jié)語(yǔ)

下坂地水利樞紐工程瀝青混凝土心墻砂礫石堆石壩已進(jìn)行了3年施工期監(jiān)測(cè)工作，獲得了大量施工期觀測(cè)資料，為及時(shí)了解心墻工作狀態(tài)和指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工發(fā)揮了積極作用.根據(jù)多年工作對(duì)下坂地大壩的施工和目前變形有以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí).

(1)下坂地瀝青混凝土心墻施工溫度控制對(duì)保證期良好力學(xué)性能及正常變形具有重要作用;

(2)瀝青心墻岸坡心墻基座與心墻及過(guò)渡料的位錯(cuò)變形較小，坡度較陡的右岸變形值大于岸坡較緩的左岸，符合心墻自重及壩殼料作用下的變形規(guī)律，與國(guó)內(nèi)已建成的尼爾基、茅坪溪等瀝青混凝土心墻的位錯(cuò)監(jiān)測(cè)成果相同［2］;

(3)下游壩體的水平位移和豎向位移均不大，豎向沉降量小于設(shè)計(jì)指標(biāo)的壩高的1%;

(4)通過(guò)對(duì)下坂地壩底廊道的巡視，心墻下游底部廊道對(duì)應(yīng)的心墻段并無(wú)滲流情況;

(5)蓄水期間，大壩下游壩體并無(wú)突變的內(nèi)部變形情況.

從觀測(cè)資料分析可以看出，下坂地水利樞紐工程瀝青混凝土心墻砂礫石堆石壩的工程質(zhì)量及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定是安全可靠的.

［1］ 徐巖彬.土石壩瀝青混凝土防滲心安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)研究［J］.水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2007(6):30－33.

［2］ 榮 冠.三峽茅坪溪防護(hù)壩瀝青混凝土心墻變形監(jiān)測(cè)［J］.人民長(zhǎng)江，2003，4(4):10 －12.