宋 濤，焦 昊

(黃河萬(wàn)家寨水利樞紐有限公司，山西太原 030002)

大壩安全監(jiān)測(cè)實(shí)際上是一種管理，包括信息采集、處理、結(jié)論的得出、措施的制定、信息的反饋，其根本目的是監(jiān)測(cè)大壩施工期和蓄水后的運(yùn)行情況。因此，大壩設(shè)置了完備的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中的內(nèi)部觀測(cè)儀器在施工期的監(jiān)測(cè)，對(duì)施工的建設(shè)有直接的指導(dǎo)作用。

1 工程概況

龍口水利樞紐位于黃河中游北干流上，作為萬(wàn)家寨水電站的反調(diào)節(jié)水庫(kù)，具有改善下游河道水流狀況和取水條件、優(yōu)化黃河龍口—天橋區(qū)間河道資源與效益、參與系統(tǒng)調(diào)峰并兼有滯洪削峰等綜合利用效益。樞紐主要由大壩、電站廠房、泄水建筑物等組成。水庫(kù)總庫(kù)容1.96 億m3，電站裝有4 臺(tái)100MW 和1 臺(tái)20MW 機(jī)組，總裝機(jī)容量420MW。

2 大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為了監(jiān)測(cè)大壩在施工期、運(yùn)行期的工作狀態(tài)，指導(dǎo)施工、驗(yàn)證設(shè)計(jì)，根據(jù)龍口大壩壩基內(nèi)存在多層軟弱夾層、壩基深層巖體彈模低于淺層巖體、壩基內(nèi)存在深層承壓水的工程地質(zhì)條件，以及壩體水工建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在大壩上設(shè)計(jì)布置了變形、滲流、應(yīng)力、應(yīng)變及溫度等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有壩體水平、垂直位移，接縫開(kāi)合度，壩基揚(yáng)壓力及滲流量，壩體應(yīng)力、應(yīng)變及巖石應(yīng)變，孔口周邊應(yīng)力應(yīng)變，壩體與基巖溫度，壩體上下游水位等。在監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)中，觀測(cè)斷面的選擇、測(cè)點(diǎn)的布置以及觀測(cè)儀器的選型，充分考慮了龍口水利樞紐的結(jié)構(gòu)布置、受力特點(diǎn)和壩肩巖體受力區(qū)的具體情況以及計(jì)算和試驗(yàn)成果。除滿足監(jiān)測(cè)規(guī)范的要求之外，還考慮了施工、觀測(cè)的方便及便于實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化。結(jié)合水工施工條件及監(jiān)測(cè)規(guī)范，本文對(duì)施工期大壩的溫度監(jiān)測(cè)和變形監(jiān)測(cè)進(jìn)行了分析。

3 施工期混凝土溫度監(jiān)測(cè)分析

溫度對(duì)壩體的變形、應(yīng)力值的大小和分布有較大影響，因此，對(duì)大壩進(jìn)行施工溫控有直接的指導(dǎo)作用。

3.1 基巖溫度監(jiān)測(cè)分析

由于基巖附近的溫度分布對(duì)混凝土的溫度應(yīng)力有很大影響，特別是河床壩段和基巖附近的溫度受基巖、氣溫的影響，使壩基具有不均勻的溫度分布。因此分別在2 號(hào)、8 號(hào)、13 號(hào)、18 號(hào)四個(gè)壩段壩基巖石中的上游、下游、中間部位沿鉛直方向埋設(shè)三排溫度計(jì)。溫度計(jì)距基巖面分別為0m、1.5m、3.0m、5.0m。本文選取8 號(hào)壩段進(jìn)行分析，如圖1 所示(其中4 支儀器T8-1 ～T8-4 埋設(shè)深度分別為0m、1.5m、3.0m、5.0m)。

從圖1 中可以看出:

(1)混凝土澆筑初期由于水化熱的作用，溫度呈急劇上升趨勢(shì)，達(dá)到最高溫度后開(kāi)始下降，以后溫度或因邊界條件而變化，或受上層混凝土澆注影響而有所回升，但隨著水化熱的釋放，最終都是趨向穩(wěn)定溫度。

(2)T1 初期變幅較大，T2 次之，這是由于儀器埋深較淺，受上覆混凝土澆注影響，導(dǎo)致基巖溫度升高的緣故;T3 埋設(shè)較深，受壩體溫度影響較小，而T4 在5.0 m 深處，影響更小。說(shuō)明基巖溫度隨深度而變化，距基巖面較深的溫度高，距基巖面淺的溫度低。

圖1 基巖溫度變化過(guò)程線

3.2 壩體混凝土溫度監(jiān)測(cè)分析

在3 號(hào)、13 號(hào)、18 號(hào)三個(gè)壩段的中心截面，按網(wǎng)格布置測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距8m，埋設(shè)差動(dòng)電阻式溫度計(jì)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。本文選取18 號(hào)壩段進(jìn)行分析，如圖2 所示(其中6 支儀器T18-21 ～T18-26 為18 號(hào)壩段A 塊864mm 高程的不同樁號(hào)上埋設(shè)的溫度計(jì))。

圖2 混凝土溫度變化過(guò)程線

從圖2 可以看出混凝土澆筑后在第3 ～4 天出現(xiàn)最高溫度，平均最高溫度在24.5℃左右，然后下降，在上層混凝土澆筑后，溫度又緩慢上升。說(shuō)明混凝土澆注初期由于水化熱的作用，溫度呈急劇上升趨勢(shì)，達(dá)到最高溫度后開(kāi)始下降，以后溫度或因邊界條件而變化，或受上層混凝土澆注影響而有所回升，但隨著水化熱的釋放，最終都是趨向穩(wěn)定溫度。

4 施工期壩體橫縫開(kāi)合度監(jiān)測(cè)

壩體接縫開(kāi)合度是判斷大壩整體性及施工質(zhì)量的重要參數(shù)。因此，在大壩橫縫不同灌區(qū)內(nèi)設(shè)置了測(cè)縫計(jì)，為施工期合理確定封拱灌漿時(shí)間、了解灌漿效果及蓄水初期大壩運(yùn)行情況提供了寶貴資料。

在1 號(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)、7 號(hào)、14 號(hào)、18 號(hào)、19 號(hào)共七個(gè)壩段廊道內(nèi)的壩體橫縫上，埋設(shè)測(cè)縫計(jì)，每個(gè)壩段3 ～4 個(gè)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)上述壩段橫縫的變形。本文選取13 ～14 號(hào)壩段進(jìn)行分析，如圖3 所示(其中3支儀器J14-1 ～J14-3 為13 ～14 號(hào)壩段橫縫內(nèi)不同樁號(hào)上埋設(shè)的測(cè)縫計(jì))。

圖3 測(cè)縫計(jì)變化過(guò)程線

從13 ～14 號(hào)壩段混凝土與混凝土結(jié)合縫處的測(cè)縫計(jì)變形觀測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，隨著氣溫的變化，縫的開(kāi)合度也隨著變化。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)混凝土溫度監(jiān)測(cè)資料表明，施工期壩體混凝土溫度受混凝土本身性質(zhì)和壩體邊界條件的影響，對(duì)壩體質(zhì)量有重要影響。因此，在施工中根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采取相應(yīng)的溫控措施是十分必要的。

(2)橫縫開(kāi)合度監(jiān)測(cè)資料表明，施工期橫縫開(kāi)合度在年末明顯增大。因此，接縫灌漿應(yīng)安排在這個(gè)時(shí)段進(jìn)行灌漿。

(3)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以幫助及時(shí)了解大壩在施工和運(yùn)行中的狀態(tài)，以采取相應(yīng)的措施保證大壩的運(yùn)行安全。為壩的設(shè)計(jì)、施工提供了有價(jià)值的情報(bào)和認(rèn)識(shí)，促進(jìn)了設(shè)計(jì)和施工水平的提高。

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