李 鵬 文 豪

（1.國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司，成都 610041；2.國電大渡河公司庫壩管理中心，四川樂山 614900）

1 工程概況

瀑布溝水電站位于大渡河中游，跨四川省西部漢源縣和甘洛縣兩縣境.樞紐區(qū)位于瓦山斷塊西側(cè)大渡河由北向南急轉(zhuǎn)向東流的“L”型河灣地段，河流深切，呈“V”型峽谷地貌.右岸為河流凹岸，主河床偏向右岸，坡度一般40～45°；左岸為河流凸岸，東西向岸坡相對較陡，平均坡度大于60°.河床覆蓋層厚度一般40～60m，最厚70～80m，由老到新堆積順序為第①層漂卵石層（Q32）、第②層卵礫石層（Q41－1）、第③層含漂卵石夾透鏡狀砂層（Q41－2）、第④層漂（塊）卵石層（Q42）［1］.瀑布溝礫石土心墻堆石壩壩軸線走向為N29°E，壩頂高程856.00m，底高程670.00m，最大壩高186m，壩頂長540.5m，上游壩坡1∶2和1∶2.25，下游壩坡1∶1.8，壩頂寬度14m，底寬96.0m.心墻頂高程854.00m，頂寬4m，上、下游側(cè)坡度均為1∶0.25.心墻上、下游側(cè)各設(shè)二層反濾層，層厚上游均為4.0m，下游均為6.0m.水庫正常蓄水位850.00 m，校核洪水位853.78m.壩體斷面主要分為4個區(qū)，即礫石土心墻、反濾層、過渡層和堆石區(qū)；圍堰與壩體堆石部分結(jié)合.大壩抗震設(shè)防烈度為8度［1］.

瀑布溝水電站于2004年3月30日正式開工，2005年11月22日實現(xiàn)河道截流.2009年11月1日2號導流洞下閘，水庫開始蓄水，12月13日蓄水至死水位（790m高程）.自2010年5月8日開始二期蓄水，至2010年10月13日水庫蓄水位已達到正常水位850.00m高程，創(chuàng)造了大型水庫一個汛期蓄水至正常高水位的新紀錄.以后每年均消落至死水位并蓄水至正常蓄水位.

2 變形監(jiān)測布置方案［2－3］

在壩體表面布置104個位移標點，既作水平位移觀測又作沉陷觀測，分別在大壩壩頂0－005.00和壩頂0＋005.00及壩0＋000.00樁號、下游壩面在806 m、756m、731m高程平行壩軸線方向及上游795m高程馬道各布設(shè)一條監(jiān)測斷面.

在壩體內(nèi)部布置了4個變形監(jiān)測斷面（樁號分別為0＋128.00m、0＋240.00m、0＋310.00m和0＋431.00m），在各斷面806.00m、758.00m、731.00m高程的心墻防滲體下游壩坡反濾層、過渡層、堆石體中分別布設(shè)引張線式水平位移計（CH）和水管沉降儀（VE），用以監(jiān)測壩體內(nèi)部分層水平位移和沉降位移.典型斷面變形監(jiān)測布置圖如圖1所示.

圖1 礫石土心墻壩典型斷面變形監(jiān)測點布置圖（0＋240.00）

3 變形監(jiān)測資料分析

3.1 壩體外部變形分析

圖2～4為大壩外部觀測點最后一次測值的空間分布圖，其中上游795m馬道的測值是二期蓄水前（2010年5月）的數(shù)據(jù)，其它部位是最近觀測數(shù)據(jù)（2012年10月）.其中，水平位移向下游、向左岸為正，反之為負；垂直位移下沉為正，反之為負.

圖2 大壩左右岸方向測值分布曲線圖

圖3 大壩順河向測值分布曲線圖

圖4 大壩鉛直向測值分布曲線圖

由圖可知，在左右岸方向，大壩左岸向右變形，最大變形為196.00mm（樁號0＋128.00m，壩軸距0～005.00m）；右岸向左變形，最大變形為214.77mm（樁號0＋431.00m，壩軸距0～005.00m）.在順河向方向，上游壩體向上游變形，最大位移為209.31mm（樁號0＋078m，壩軸距0～005.00m）；下游壩體向下游變形，最大累積位移為569.88mm（樁號0＋501.00m，壩軸距0＋116.00m）.在鉛直方向上，壩體整體沉降，最大累計沉降為1 055.21mm（樁號0＋240.00m，壩軸線上游0～005.00m處）.

總體來看，左右岸方向壩體呈沉降、壓縮變形，且右岸變形比左岸大，主要是右岸岸坡較陡；順河向方向壩體整體呈沉降、擴展變形，且上游變形比下游大，主要是因為上游壩體受庫水位影響產(chǎn)生濕化變形；鉛直方向上，壩體整體沉降，且隨著高程的增加，變形也不斷增加，主要是壩高沉降累計所致.壩體外部變形符合土石壩變形規(guī)律，整體變形正常.

3.2 壩頂外部變形分析

圖5～7為壩頂各點在不同時間的空間分布圖.可以看出，一期蓄水后，上游壩坡EL790m以下受水浸泡軟化，心墻及上游壩體在順河向上整體向上游位移；二期蓄水后隨庫水位升高，壩頂及下游壩坡在順河向上整體呈現(xiàn)向下游位移，且隨庫水位變化壩頂變形在順河向上整體呈現(xiàn)往復(fù)變形，并逐漸趨于穩(wěn)定.左右岸方向和鉛直向位移隨著時間推移不斷增加，并趨于收斂.

圖5 壩頂0－5m樁號順河向位移空間分布圖

圖6 壩頂0＋5m樁號壩軸線方向位移空間分布圖

圖7 壩頂0＋0m樁號沉降空間分布圖

總體來說，壩頂變形在空間分布符合土石壩變形規(guī)律，在時間上雖受庫水位變化的影響，但總體趨于收斂，壩體整體運行正常.

3.3 心墻區(qū)沉降變形分析

圖8～10為典型斷面不同高程測環(huán)累計沉降時間過程線.由于壩體變形復(fù)雜，高程較低的各測環(huán)相繼堵管，僅824m高程以上的各測環(huán)有大壩整體填筑完成后的監(jiān)測數(shù)據(jù).圖10中，各觀測數(shù)據(jù)2009年12月10日突然明顯增大，11日恢復(fù)到原趨勢，29日再次明顯增大，這主要是觀測儀器的調(diào)試所致，不影響壩體變形整體規(guī)律.

圖8 0＋310斷面壩軸線累積沉降過程線（下部）

圖9 0＋310斷面壩軸線累積沉降過程線（中部）

圖10 0＋310斷面壩軸線累積沉降過程線（上部）

從空間分布來看，EL733m高程以下的沉降量隨著高程的增加而增加，EL733m高程以上的沉降量隨著高程的增加而減小，說明心墻沉降量最大的部位位于壩體約1／3處；從時間過程來看，各測點沉降測值隨填筑高程的升高發(fā)展較快，填筑完成后測值發(fā)展則相對較為緩慢，說明壩體中下部在蓄水前已基本沉降完畢.

2010年5～10月，水庫由死水位蓄水至正常蓄水位，從2010年10月到2011年3月，水位從正常蓄水位緩慢向死水位回落，相應(yīng)的，2010年6～12月，心墻沉降變形速率加大，2010年12月到2011年4月，心墻沉降變形速率稍有減小，反映了水庫水位對心墻沉降變形的影響，且變形有一定的滯后性.2011年5月以后，心墻沉降變形隨時間以較為穩(wěn)定的速率發(fā)展，且呈現(xiàn)收斂態(tài)勢.

3.4 堆石區(qū)沉降變形分析

圖11～12為不同斷面堆石區(qū)沉降變形空間分布圖.從空間分布來看，下游側(cè)堆石區(qū)的最大沉降集中于距壩軸線88m至96m（次堆石區(qū)），高程731m到758m之間（壩高1／3處），最大沉降為2 441mm，發(fā)生在CH8號測點處（溢0＋240m，壩0＋88m，758m高程）.從時間過程來看，CH8施工區(qū)沉降量為2 136.8mm，占總沉降量的87.6%，而運行初期沉降變形已趨于穩(wěn)定，說明堆石料的沉降主要發(fā)生在施工期，蓄水過程對下游堆石區(qū)的沉降變形影響較小.

圖11 0＋240斷面不同高程各測點沉降變形

圖12 0＋310斷面不同高程各測點沉降變形

從空間分布來看，下游堆石區(qū)的沉降變形以次堆石區(qū)最大，過渡料區(qū)次之，反濾料區(qū)較小.考慮到心墻區(qū)的土料特性，其沉降變形量肯定大于堆石區(qū)，因此，壩體下游變形并不協(xié)調(diào)，這應(yīng)是瀑布溝大壩壩頂出現(xiàn)淺表裂縫的主要原因.

4 結(jié) 論

以瀑布溝礫石土心墻堆石壩內(nèi)外觀變形監(jiān)測資料為基礎(chǔ)，對其主要監(jiān)測斷面變形特征進行了探討，主要結(jié)論如下：

1）由前述分析可知，壩體監(jiān)測資料總體規(guī)律合理，能夠真實地反映大壩的實際運行性態(tài).施工期各測點沉降測值隨填筑高程的升高發(fā)展較快，運行期隨時間發(fā)展較慢；水位對沉降變形有影響且有一定的滯后性.

2）壩體沉降整體規(guī)律性良好，心墻和堆石區(qū)最大沉降均位于壩高1／3處.

3）水庫運行后大壩變形符合一般規(guī)律，大壩整體呈向下游變形的趨勢，向順河向變形的位移、心墻的豎向位移、堆石的豎向位移等監(jiān)測值均在一般經(jīng)驗值范圍內(nèi)，且已基本收斂，說明大壩運行正常.

4）下游壩體變形不協(xié)調(diào)，這是導致瀑布溝大壩壩頂裂縫的主要原因.

［1］ 余學明，何 蘭.瀑布溝水電站礫石土心墻堆石壩設(shè)計［J］.水力發(fā)電，2010，36（6）：39－42.

［2］ 涂揚舉，王文濤，陳向浩，等.瀑布溝礫石土心墻堆石壩施工期監(jiān)測分析［J］.水力發(fā)電，2010，36（6）：71－74.

［3］ 邢新元，孫文勝.瀑布溝水電站大壩礫石土心墻施工監(jiān)測分析［J］.湖北水力發(fā)電，2009（4）：42－45.