李作光

（豐滿(mǎn)發(fā)電廠(chǎng)，吉林省吉林市 132108）

1 工程概況

豐滿(mǎn)大壩全面治理（重建）工程以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、城市及工業(yè)供水、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、水產(chǎn)養(yǎng)殖和旅游等綜合利用，供電范圍為東北電網(wǎng)，在系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用等任務(wù)。水庫(kù)正常蓄水位263.50m，汛限水位260.50m，死水位242.00m，校核洪水位268.50m，水庫(kù)總庫(kù)容103.77億m3。

樞紐工程主要由碾壓混凝土重力壩、壩身泄洪系統(tǒng)、泄洪兼導(dǎo)流洞、壩后式引水發(fā)電系統(tǒng)、原三期電站組成。新建大壩壩軸線(xiàn)位于原豐滿(mǎn)大壩壩軸線(xiàn)下游120m。

泄洪兼導(dǎo)流洞布置在大壩左岸，結(jié)合泄洪兼導(dǎo)流洞結(jié)構(gòu)及工程地質(zhì)條件，泄洪兼導(dǎo)流洞設(shè)置監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有進(jìn)、出口邊坡監(jiān)測(cè)；圍巖內(nèi)部變形及支護(hù)結(jié)構(gòu)錨桿應(yīng)力監(jiān)測(cè)；鋼筋應(yīng)力、接縫開(kāi)度、外水壓力監(jiān)測(cè)；出口工作閘門(mén)預(yù)應(yīng)力閘墩監(jiān)測(cè)；出口邊坡內(nèi)水外滲影響監(jiān)測(cè)等。本文針對(duì)新壩施工期泄洪兼導(dǎo)流洞變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行資料分析。

2 泄洪兼導(dǎo)流洞變形監(jiān)測(cè)資料分析

2.1 泄洪兼導(dǎo)流洞出口邊坡內(nèi)部變形

在泄洪洞出口邊坡兩側(cè)分別布置1套多點(diǎn)位移計(jì)（4點(diǎn)），編號(hào)為4BM1-4和5BM1-4。BM1-4分別對(duì)應(yīng)6m、11m、16m、19.5m。

2.1.1 數(shù)據(jù)檢查[7]

多點(diǎn)位移計(jì)起測(cè)于2013年11月12日。初期測(cè)量頻次較密，目前每月測(cè)量3～4次，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的測(cè)量頻次。儀器精度為±0.1mm。對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢查，各測(cè)點(diǎn)變化基本穩(wěn)定，測(cè)值精度較高，滿(mǎn)足規(guī)范要求。4BM于2016年5月4日停測(cè)。5BM-1和5BM-3于2016年5月4日損壞停測(cè)。

2.1.2 定性與定量分析[1，2]

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，截至2018年8月20日，各測(cè)點(diǎn)位移均處于拉伸狀態(tài)，即各測(cè)點(diǎn)向臨空面方向發(fā)生變形?？卓谔幬灰谱畲?，其中4BM1-4位移最大值為5.82mm（2016年5月4日），5BM1-4位移最大值為4.18mm（2017年5月11日）。兩支儀器測(cè)值變化規(guī)律相似，量值基本相當(dāng)?？傮w來(lái)看，出口邊坡內(nèi)部變形量不大，且趨于平穩(wěn)，表明出口邊坡內(nèi)部不同深度變形基本穩(wěn)定。多點(diǎn)位移計(jì)典型測(cè)值過(guò)程線(xiàn)如圖1所示，5BM回歸分析過(guò)程線(xiàn)見(jiàn)圖2，回歸結(jié)果表明目前邊坡變形時(shí)效已基本穩(wěn)定。

2.2 泄洪兼導(dǎo)流洞圍巖內(nèi)部變形

在泄洪兼導(dǎo)流洞選擇三個(gè)斷面進(jìn)行圍巖內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)，樁號(hào)分別為洞0+145.00m、洞0+533.00m和洞0+638.00m。每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面布置3套多點(diǎn)位移計(jì)（3點(diǎn)），3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面共計(jì)9套多點(diǎn)位移計(jì)。9套多點(diǎn)位移計(jì)編號(hào)為：1BM1-1～1BM1-3、1BM2-1～1BM2-3、1BM3-1～1BM3-3、2BM1-1～2BM1-3、2BM2-1～2BM2-3、2BM3-1～2BM3-3、3BM1-1～3BM1-3、3BM2-1～3BM2-3、3BM3-1～3BM3-3。3點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)2m、7m、14.5m。

2.2.1 數(shù)據(jù)檢查[7]

各多點(diǎn)位移計(jì)于2014年5月6日～8月12日埋設(shè)完開(kāi)始觀(guān)測(cè)，初期測(cè)量頻次較密，目前每月測(cè)量3～4次，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的測(cè)量頻次。儀器精度為±0.1mm。對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢查，各測(cè)點(diǎn)變化基本穩(wěn)定，測(cè)值精度較高，滿(mǎn)足規(guī)范要求。部分測(cè)次存在粗差，已對(duì)粗差作刪除處理。

2.2.2 定性與定量分析[1，2]

多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)值特征值分布圖見(jiàn)圖3～圖5。

圖1 多點(diǎn)位移計(jì)5BM測(cè)值過(guò)程線(xiàn)Figure 1 Multi-point displacement meter 5BM measurement process line

圖2 多點(diǎn)位移計(jì)5BM回歸分析各分量過(guò)程線(xiàn)Figure 2 Multipoint displacement meter 5BM regression analysis of each component process line

圖3 泄洪兼導(dǎo)流洞1斷面多點(diǎn)位移計(jì)特征值分布圖Figure 3 Distribution of characteristic values of multi-point displacement meter in 1 section of flood discharge and diversion hole

圖4 泄洪兼導(dǎo)流洞2斷面多點(diǎn)位移計(jì)特征值分布圖Figure 4 Distribution of characteristic values of 2 transects of flood discharge and diversion hole

圖5 泄洪兼導(dǎo)流洞3斷面多點(diǎn)位移計(jì)特征值分布圖Figure 5 Distribution of characteristic values of multi-point displacement meter in 3 sections of flood discharge and diversion hole

1-1 斷面多點(diǎn)位移計(jì)孔口處向臨空面發(fā)生變形，最大測(cè)值在0.34～1.15mm（1BM1-3，2016年3月27日）之間,最小測(cè)值在-0.98（1BM3-2，2016年4月27日）～ 0.0mm之間；2-2斷面多點(diǎn)位移計(jì)孔口處向臨空面發(fā)生變形，最大測(cè)值在0.29～1.60mm（2BM3-3，2018年8月19日）之間,最小測(cè)值在-0.05（2BM2-3，2018年6月5日）～0.35mm之間。其中，2BM1-1～2BM1-3于2016年3月27日停測(cè)；3-3斷面多點(diǎn)位移計(jì)孔口處向臨空面發(fā)生變形，除3BM3外其余兩組多點(diǎn)位移計(jì)最大測(cè)值在0.45～2.72mm（3BM1-3，2018年8月19日）之間，最小值在-0.24～1.6mm之間。3斷面多點(diǎn)位移計(jì)3BM3的3號(hào)測(cè)點(diǎn)3BM3-3測(cè)值于2016年6月2日發(fā)生突變，變幅最大達(dá)到37.46mm，之后保持穩(wěn)定，未有繼續(xù)發(fā)展趨勢(shì)。3號(hào)多點(diǎn)位移計(jì)埋設(shè)位置見(jiàn)圖6中紅圈位置。該時(shí)間相同部位錨桿測(cè)力計(jì)（深度為5m）未見(jiàn)突變，該斷面其他多點(diǎn)位移計(jì)也未見(jiàn)突變；該斷面測(cè)縫計(jì)、鋼筋計(jì)亦未見(jiàn)突變 （見(jiàn)圖8），進(jìn)一步查看原始數(shù)據(jù)，可以判斷數(shù)據(jù)異常是由于深度為15m和深度為7m處傳感器的測(cè)量數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的原因，而深度為2m處傳感器相對(duì)位移正常。3號(hào)斷面3組多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)值過(guò)程線(xiàn)如圖7所示。

由過(guò)程線(xiàn)可以看出，各斷面位移變化量不大，孔口相對(duì)于最深點(diǎn)圍巖（15m）的位移最大分別為1.15mm、1.60mm、2.72mm，位移按深度分布合理，圍巖內(nèi)部變形基本穩(wěn)定。

2.2.3 統(tǒng)計(jì)模型分析[3，4]

3-3 斷面共8組多點(diǎn)位移計(jì)相對(duì)于最深點(diǎn)位移過(guò)程線(xiàn)如圖9所示，由于從過(guò)程線(xiàn)看部分測(cè)點(diǎn)有一定的發(fā)展趨勢(shì)，建立以庫(kù)水位、氣溫、時(shí)效為因子的統(tǒng)計(jì)模型進(jìn)行分析，模型的時(shí)效分量結(jié)果見(jiàn)圖10。由圖可以看出，3個(gè)斷面時(shí)效分量均存在一定的發(fā)展趨勢(shì)，各斷面最大時(shí)效分量值在0.20mm、0.60mm、0.45mm左右，無(wú)明顯收斂趨勢(shì)，但速率已基本穩(wěn)定，最大時(shí)效速率0.15mm/年左右，后期應(yīng)關(guān)注其發(fā)展。

圖6 各斷面多點(diǎn)位移計(jì)、測(cè)縫計(jì)埋設(shè)位置圖（紅圈為3號(hào)多點(diǎn)位移計(jì)）Figure 6 Multiple point displacement meter and sealometer placement map for each section(red circle is 3 multi-point displacement meter)

圖7 3號(hào)斷面3組多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)值過(guò)程線(xiàn)Figure 7 3 Section 3 Multi-point displacement measurement process line

圖8 3號(hào)斷面測(cè)縫計(jì)、鋼筋計(jì)、錨桿測(cè)力計(jì)測(cè)值過(guò)程線(xiàn)Figure 8 Process line for measuring the value of section suture gauge, steel fasciometer and anchor force gauge

圖9 3個(gè)斷面8組多點(diǎn)位移計(jì)相對(duì)于最深點(diǎn)測(cè)點(diǎn)位移過(guò)程線(xiàn)Figure 9 8 sets of multipoint displacement process lines relative to maximum depth point measured by 3 sections

圖10 3個(gè)斷面測(cè)8組多點(diǎn)位移計(jì)相對(duì)于最深點(diǎn)測(cè)點(diǎn)時(shí)效分量過(guò)程線(xiàn)Figure 10 Process lines of aging components for 3 cross sections and 8 sets of multi-point displacement meters relative to maximum depth points

圖11 3-3斷面頂部測(cè)縫計(jì)3BJ2溫度和開(kāi)度過(guò)程線(xiàn)Figure 11 3 3-3 Top Sewing Meter 3BJ2 Temperature and Open Process Line

2.3 泄洪兼導(dǎo)流洞接縫開(kāi)度監(jiān)測(cè)

本監(jiān)測(cè)項(xiàng)目在3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面監(jiān)測(cè)儀器布置形式相同，見(jiàn)圖6共布置測(cè)縫計(jì)6支編號(hào)為1BJ1、1BJ2、2BJ1、2BJ2、3BJ1、3BJ2。

2.3.1 數(shù)據(jù)檢查[7]

各測(cè)縫計(jì)于2015年1～3月埋設(shè)完開(kāi)始觀(guān)測(cè)，初期測(cè)量頻次較密，目前每月測(cè)量3～4次，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求的測(cè)量頻次。儀器精度為±0.025mm。對(duì)上述數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢查，1-1斷面測(cè)值穩(wěn)定，測(cè)量精度較高，但2017年7月開(kāi)始測(cè)值不穩(wěn)。2-2、3-3斷面測(cè)縫計(jì)測(cè)值前期測(cè)值較穩(wěn)定，精度較高，后期測(cè)值規(guī)律性較差，已不可靠。2-2斷面儀器已于2016年6月?lián)p壞停測(cè)，3-3斷面儀器已于2017年10月?lián)p壞停測(cè)。

2.3.2 定性與定量分析[6，7]

1-1 斷面各測(cè)點(diǎn)測(cè)值變化穩(wěn)定，變化量較小，前期開(kāi)度在0.5mm以下，2018年6月以后測(cè)值出現(xiàn)微小突變，量值在0.5mm左右，目前開(kāi)度在-0.98～1.15mm之間，需進(jìn)一步加強(qiáng)觀(guān)測(cè)。2-2、3-3斷面測(cè)縫計(jì)前期監(jiān)測(cè)成果表明接縫已有不同程度的張開(kāi)，歷史最大測(cè)值達(dá)到9.19mm（3BJ2，2016年1月9日）。測(cè)縫計(jì)溫度年變幅一般在16～17℃左右，測(cè)縫計(jì)開(kāi)度與溫度呈一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，即溫度降低，開(kāi)度增加；溫度升高，開(kāi)度減小。開(kāi)度最大的3-3斷面測(cè)縫計(jì)3BJ2測(cè)值過(guò)程線(xiàn)如圖11所示。

3 結(jié)語(yǔ)

（1）泄洪兼導(dǎo)流洞出口邊坡內(nèi)部變形量不大，孔口最大位移分別為5.82mm和4.18mm，內(nèi)部不同深度變形基本穩(wěn)定，未見(jiàn)繼續(xù)發(fā)展趨勢(shì)，出口邊坡基本穩(wěn)定。

（2）泄洪兼導(dǎo)流洞圍巖內(nèi)部變形及支護(hù)結(jié)構(gòu)除3斷面一組多點(diǎn)位移計(jì)測(cè)值較大，初步判斷不可靠外，其他斷面位移變化較小， 1-1、2-2、3-3斷面孔口最大位移分別為1.15mm、1.60mm、2.72mm，各斷面均有一定的增加趨勢(shì)，但速率已基本穩(wěn)定。

（3）泄洪兼導(dǎo)流洞1-1斷面的接縫開(kāi)度較小，最大開(kāi)度0.68mm，測(cè)值基本穩(wěn)定，2-2、3-3斷面測(cè)縫計(jì)已損壞停側(cè)，前期監(jiān)測(cè)成果表明接縫已有不同程度張開(kāi)，最大測(cè)值超過(guò)9mm，其可靠性待查。