【摘要】本文通過對新疆吉音水利樞紐工程混凝土面板壩高趾墻施工期監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行資料整編,對高趾墻滲流、應(yīng)力應(yīng)變、水平變形進(jìn)行分析,認(rèn)為高趾墻目前工作性態(tài)穩(wěn)定。
【關(guān)鍵詞】混凝土面板壩;高趾墻;監(jiān)測成果;整編分析
1、工程概況
新疆吉音水利樞紐工程混凝土面板壩最大壩高125m,壩頂長489m。壩址區(qū)為大范圍20~30m厚風(fēng)積粉土覆蓋,僅現(xiàn)代河床兩岸及近壩庫岸有基巖裸露,庫區(qū)內(nèi)第四系地層分布極為廣泛;現(xiàn)代河床靠右岸,寬度74m,為一深切河槽。
針對現(xiàn)代河床深切的問題,大壩設(shè)計(jì)從防滲角度考慮在現(xiàn)代河床74m寬度范圍內(nèi)布置混凝土高趾墻,高趾墻底板與固結(jié)灌漿混凝土連接。高趾墻下游的壩體土壓力將會(huì)影響高趾墻的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,因此高趾墻的防滲效果至關(guān)大壩的防滲與穩(wěn)定,是該大壩安全監(jiān)測的重要項(xiàng)目之一。
2、監(jiān)測成果分析
趾板樁號(hào)0+370~0+444處為高趾墻防滲段,本文取高趾墻典型監(jiān)測斷面做分析,典型監(jiān)測斷面詳見圖1。
2.1高趾墻滲流監(jiān)測成果
趾0+404斷面高址墻后底板與基礎(chǔ)結(jié)合處埋設(shè)1支滲壓計(jì)P6-7,高趾墻后基礎(chǔ)面上埋設(shè)1支滲壓計(jì)P6-5,高趾墻后2408m高程處埋設(shè)1支滲壓計(jì)P6-6,趾板與面板結(jié)合處埋設(shè)1支滲壓計(jì)P6-4,共計(jì)4支滲壓計(jì)。
表2中監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,該斷面滲壓計(jì)P6-4、P6-6均未監(jiān)測到滲壓水位。高趾墻與基礎(chǔ)結(jié)合處P6-7(距高趾墻上游邊墻12.1m)于2014年11月25日監(jiān)測到滲壓水位,并不斷增加,至2015年7月11日后(2015年7月10日高趾墻灌漿結(jié)束),滲壓水位變化相對穩(wěn)定,數(shù)據(jù)顯示,2015年8月2日,滲壓計(jì)P6-7處滲壓水位達(dá)到最大值2397.20m;位于高趾墻后基礎(chǔ)面上滲壓計(jì)P6-5安裝初始就有較小的滲壓水,受基巖裂隙水影響其滲壓水位不斷增加,2015年7月11日后,滲壓水位變化相對穩(wěn)定;2016年4月,大壩面板開始澆筑,受面板砼養(yǎng)護(hù)水影響,滲壓計(jì)P6-7及P6-5滲壓水位均有不同程度的升高,截至2016年7月12日,P6-5、P6-7滲壓水位分別為2395.29m、2397.02m。滲壓計(jì)滲流過程線見圖2。
P6-4、P6-6均未監(jiān)測到滲壓水位,說明高趾墻頂?shù)倪B接板、趾板的止水措施效果好。高趾墻灌漿結(jié)束后滲壓水位變化相對穩(wěn)定,受面板砼養(yǎng)護(hù)水影響,滲壓計(jì)P6-7及P6-5滲壓水位均有不同程度的升高,說明基巖裂隙依然存在滲水情況。
2.2高趾墻應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測成果
2.2.1鋼筋應(yīng)力監(jiān)測
高趾墻選擇趾0+404m斷面安裝鋼筋計(jì),用以監(jiān)測高趾墻鋼筋受力情況;具體布置如下:2419.1m高程處R16、2409.1m高程處R17、2399.1m高程處R18、2391.5m高程處R19。
表3監(jiān)測資料顯示,趾板各位置鋼筋計(jì)所受應(yīng)力值與溫度變化呈負(fù)相關(guān)性,溫度上升,拉應(yīng)力減小,溫度下降,拉應(yīng)力增大,符合一般規(guī)律;從量值上來看,中間部位相對與底部及上部壓應(yīng)力略大;截至2017年7月12日,各高程鋼筋計(jì)均受壓應(yīng)力狀態(tài),壓應(yīng)力在46.79~61.52MPa之間。鋼筋計(jì)R16應(yīng)力過程線見圖3。
2.2.2砼應(yīng)變監(jiān)測
高趾墻選擇趾0+404m斷面,在2391.5m、2399.1m、2409.1m及2419.1m處各安裝1組兩向應(yīng)變計(jì)組及無應(yīng)力計(jì)組,用以監(jiān)測高趾墻混凝土內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變情況;具體布置如下:2419.1m高程處S16-1及S16-1-N、2409.1m高程處S16-2及S16-2-N、2399.1m高程處S16-3及S16-3-N、2391.5m高程處S16-4及S16-4-N。
(1)混凝土自生體積變形
通過計(jì)算無應(yīng)力計(jì)的自生體積變形,截至2016年7月12日,2391.5m、2419.1m高程處混凝土自生體積變形處于拉應(yīng)變狀態(tài),為膨脹型,2399.1m、2409.1m高程處混凝土自生體積變形均為壓應(yīng)變狀態(tài),為收縮型。詳見表4和圖4。
無應(yīng)力計(jì)自生體積變形處于壓應(yīng)變狀態(tài)、為收縮型;收縮型混凝土自生體積變形產(chǎn)生拉應(yīng)力,可以降低混凝土的允許拉應(yīng)力,對混凝土面板結(jié)構(gòu)不利。
(2)混凝土應(yīng)變監(jiān)測
表5監(jiān)測資料顯示,水平向(平行于壩軸線)各測點(diǎn),除2419.1m高程處S16-1-1處于壓應(yīng)變狀態(tài),其它各高程測點(diǎn)均處于拉應(yīng)變狀態(tài),其中2399.1m高程處最大拉應(yīng)變?yōu)?89με,超過混凝土所能承受的拉應(yīng)變極限值,易產(chǎn)生豎直向裂縫;豎直向各測點(diǎn)目前均處于壓應(yīng)變狀態(tài),其中2399.1m高程處最大拉應(yīng)變?yōu)?36με,超過混凝土所能承受的拉應(yīng)變極限值,易產(chǎn)生水平向裂縫。
截至2016年7月12日,水平向S16-1-1~S16-4-1應(yīng)變值分別為:-170με、24με、133με及-2με;豎直向S16-1-2~S16-4-2應(yīng)變值分別為:-318με、-166με、-90με及-305με。
2.3高趾墻水平變形監(jiān)測
為了解高趾墻上下游方向水平變形情況,趾0+404m監(jiān)測斷面安裝4套固定式測斜儀,分別為2428.1m處GIN3、2415.0m處GIN4、2401.7m處GIN5、2388.5m處GIN6。
監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示,除位于高趾墻頂部的GIN3受施工土建干擾影響變形相對較大外,其它各測點(diǎn)變形均較小,
截至2016年7月2日,趾0+404m斷面2428.1m處的GIN3,向上游變形3.0mm,其它各測點(diǎn)變形相對較小。GIN4向上游變形了0.1mm、GIN5向上游變形了0.2mm、GIN6向下游變形了0.2mm。詳見圖5。
3、結(jié)論
本文通過對高趾墻監(jiān)測情況分析得出如下結(jié)論:
⑴高趾墻頂?shù)倪B接板、趾板的止水措施效果較好。高趾墻灌漿結(jié)束后滲壓水位變化相對穩(wěn)定,說明基巖裂隙依然存在滲水情況。
⑵趾板各位置鋼筋計(jì)所受應(yīng)力值與溫度變化呈負(fù)相關(guān)性,溫度上升,拉應(yīng)力減小,溫度下降,拉應(yīng)力增大,符合一般規(guī)律;從量值上來看,中間部位相對于底部及上部壓應(yīng)力略大,符合受彎構(gòu)件受力規(guī)律。
⑶高趾墻2399.1m、2409.1m高程處混凝土自生體積變形為收縮型,收縮型混凝土自生體積變形產(chǎn)生拉應(yīng)力,可以降低混凝土的允許拉應(yīng)力,對混凝土墻趾結(jié)構(gòu)不利。
⑷高趾墻頂部受施工土建干擾影響變形相對較大外,其它各測點(diǎn)變形均較小。
有此可見高趾墻目前工作性態(tài)穩(wěn)定。
參考文獻(xiàn) :
[1] SL551-2012.土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國水利水電出版社,2012.
[2] DL/T 5259-2010.土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].北京:中國電力出版社,2010.
[3] 曹克明.混凝土面板堆石壩[M].北京.中國水利水電出版社,2008.
[4] 賴春芳,彭進(jìn)夫. 大壩巖石基礎(chǔ)處理灌漿工程中幾個(gè)問題的討論[J].西北水電,1995,(3):26-30,38.
[5] 岳建平,田林亞.變形監(jiān)測技術(shù)與應(yīng)用[M]. 北京.國防工業(yè)出版社,2012.
作者簡介:魯娜(1986—),女,新疆烏魯木齊市人,工程師,主要從事水利工程規(guī)劃設(shè)計(jì)工作。