沈 鵬

(貴州省大壩安全監(jiān)測(cè)中心，貴州 貴陽(yáng) 550000)

1 工程概況

水平水庫(kù)位于貴州省黔南州三都縣中和鎮(zhèn)拉旦河上，壩址距中和鎮(zhèn)政府駐地直線(xiàn)距離0.5 km，距三都縣城27.0 km。工程主要任務(wù)是向中和鎮(zhèn)和水龍鄉(xiāng)集鎮(zhèn)供水及灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉。水平水庫(kù)的樞紐建筑物包括了大壩與表孔溢洪道以及取水兼放空孔多個(gè)部分。

大壩是拋物線(xiàn)變厚的雙曲拱壩，起拱的高程為715.0 m，建基面的高程是713.0 m，其中最大的壩高達(dá)到了38.0 m，壩頂寬為4.0 m，拱冠梁位置底厚度為11.0 m。最大中心角91.194°，最小的中心角是46.0°。壩頂上與下游側(cè)各設(shè)置了1.2 m高欄桿。

2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

水平水庫(kù)的樞紐項(xiàng)目安全監(jiān)測(cè)包括：壩體表面的變形問(wèn)題、壩體橫縫變形、壩肩接觸縫發(fā)生變形問(wèn)題、壩基滲壓還有壩體的孔隙水壓力，以及壩體的溫度多方面內(nèi)容。

2.1 大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布置

2.1.1 水平位移

大壩的上游左巖與右岸分別設(shè)置了2個(gè)，總共4個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)成大地的四邊形，當(dāng)做水平位移的監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)，與壩頂總共布置了5個(gè)水平的位移監(jiān)測(cè)位置，對(duì)于壩頂?shù)乃轿灰茖?shí)施相關(guān)的觀(guān)測(cè)工作。

2.1.2 垂直位移

在大壩上游約1.2 km位置的基巖之上布置了3個(gè)水準(zhǔn)的基準(zhǔn)點(diǎn)，在大壩的左岸與右岸上分別設(shè)置了1個(gè)水準(zhǔn)的工作基點(diǎn)，于壩頂總共布置了5個(gè)垂直的位移監(jiān)測(cè)位置，當(dāng)做水平水庫(kù)的垂直位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，來(lái)對(duì)于壩頂?shù)拇怪蔽灰茖?shí)施相關(guān)觀(guān)測(cè)工作。

2.1.3 壩肩接觸縫

壩肩接觸縫在大壩左右岸726.0 m、746.0 m高程的基巖位置各設(shè)置了裂縫計(jì)2支，其鉆孔深進(jìn)基巖達(dá)到1.0 m，對(duì)于兩壩肩處混凝土和基巖的接觸面裂縫實(shí)施相關(guān)監(jiān)測(cè)工作。裝置設(shè)置分別距離上下游的壩面大致是1.0 m，總共有8個(gè)裂縫計(jì)。

2.1.4 滲流滲壓觀(guān)測(cè)

壩基和壩體的滲壓監(jiān)測(cè)是采取埋設(shè)滲壓設(shè)備措施實(shí)施的，于樁號(hào)0+031.13斷面、0+062.29斷面、0+093.88斷面;高程為713.0 m、726.0 m的基巖與壩體內(nèi)共布置7支滲壓計(jì)，用以大壩滲壓監(jiān)測(cè)。

2.1.5 壩體溫度

壩體混凝土溫度觀(guān)測(cè)采用埋設(shè)溫度計(jì)的方法進(jìn)行，大壩壩體共計(jì)布置溫度計(jì)32支，布置于壩縱0+031.13、0+062.29、0+093.88樁號(hào)。

2.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行情況

水平水庫(kù)共有各類(lèi)監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)86個(gè)，截止2019年4月24日，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)失效測(cè)點(diǎn)總數(shù)8個(gè)，完好測(cè)點(diǎn)78個(gè)；其中可更換測(cè)點(diǎn)19個(gè)，完好率為100%，不可更換測(cè)點(diǎn)67個(gè)，完好率為88%。其中，裂縫計(jì)K5、K6為施工期鉆孔損壞；2018年12月觀(guān)測(cè)，溫度計(jì)T4、T15測(cè)值異常，后續(xù)觀(guān)測(cè)同樣測(cè)值異常，判定為失效測(cè)點(diǎn)。失效儀器中，除K5、K6在同一位置，其余測(cè)點(diǎn)同位置均有其他完好儀器，但K5、K6離壩頂僅有5 m，該部位對(duì)大壩整體影響較小?，F(xiàn)有監(jiān)測(cè)儀器基本能滿(mǎn)足大壩運(yùn)行期全監(jiān)測(cè)的需要。

3 檢測(cè)成果分析

3.1 壩頂平面位置及水平位移

壩頂平面位置、水平位移觀(guān)測(cè)成果見(jiàn)表1。

表1 壩頂平面位置、水平位移觀(guān)測(cè)成果表

根據(jù)觀(guān)測(cè)成果，本月觀(guān)測(cè)時(shí)，庫(kù)水位743.1 m，氣溫25 ℃，較上月(2019年4月24日)觀(guān)測(cè)時(shí)，庫(kù)水位降低3.4 m，氣溫降低3 ℃。實(shí)測(cè)壩頂徑向累積水平位移量在-0.4～1.4 mm之間，位移變化量在-1.9～2.2 mm之間；切向水平累積位移量在-0.6～1.6 mm之間，變化量在-0.8～2.2 mm之間。本月在壩體溫度升高及庫(kù)水位略有降低的工況下，壩體徑向水平位移基本表現(xiàn)為向上游變化，切向水平位移變化不明顯。位移量及變化量均不大，本月水平水庫(kù)大壩水平位移變化基本正常。

3.2 壩頂高程、垂直位移觀(guān)測(cè)

觀(guān)測(cè)成果表明，本月觀(guān)測(cè)時(shí)，氣溫較2019年4月24日觀(guān)測(cè)時(shí)降低3 ℃。實(shí)測(cè)壩頂累計(jì)垂直位移量在-0.45～0.28 mm之間，變化量在-0.43～-0.11 mm之間；在壩體溫度升高的工況下，實(shí)測(cè)壩頂垂直位移變化均表現(xiàn)為抬升現(xiàn)象，且壩體中部變化量大于兩壩段，符合混凝土壩的一般變形規(guī)律；但垂直位移量及變化量均不大，未見(jiàn)明顯異常變化，本時(shí)段壩頂垂直位移基本正常。

3.3 壩體橫縫觀(guān)測(cè)

水平水庫(kù)大壩共埋設(shè)20套測(cè)縫計(jì)，用于觀(guān)測(cè)壩體橫縫開(kāi)合度，在2018年12月觀(guān)測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)J19無(wú)讀數(shù)，后續(xù)觀(guān)測(cè)也無(wú)讀數(shù)，判定為失效。

(1)1#橫縫746.0 m高程，本月實(shí)測(cè)開(kāi)合度分別為0.14 mm、0.18 mm，較2019年4月24日變化量分別為-0.04 mm、-0.07 mm；較2017年10月24日灌漿后開(kāi)合度變化量分別為-0.04 mm、-0.03 mm。

(2)2#橫縫736.0 m高程,實(shí)測(cè)橫縫開(kāi)合度分別為0.87 mm、1.02 mm，較2019年4月24日變化量分別為-0.03 mm、-0.02 mm；746.0 m高程實(shí)測(cè)橫縫開(kāi)合度分別為0.58 mm、0.39 mm，較2019年4月24日變化量分別為-0.13 mm、-0.01 mm；2#橫縫較2017年10月24日灌漿后開(kāi)合度變化量在-0.13～-0.01 mm之間。

(3)3#橫縫726.0 m高程,實(shí)測(cè)橫縫開(kāi)合度分別為1.67 mm、2.00 mm，較2019年4月24日變化量分別為0.01 mm、-0.10 mm；736.0 m高程實(shí)測(cè)橫縫開(kāi)合度分別為0.22 mm、0.24 mm，較2019年4月24日變化量分別為-0.01 mm、0.01 mm；較2017年10月24日灌漿后開(kāi)合度變化量在-0.10～0.01 mm之間。

(4)4#橫縫736.0 m高程,實(shí)測(cè)橫縫開(kāi)合度分別為3.43 mm、3.26 mm，較2019年4月24日變化量分別為-0.03 mm、0.06 mm；746.0 m高程實(shí)測(cè)橫縫開(kāi)合度分別為2.44 mm、2.20 mm，較2019年3月30日變化量分別為0.00 mm、-0.03 mm；較2017年10月24日灌漿后開(kāi)合度變化量在-0.08～0.43 mm之間。

(5)5#橫縫736.0 m高程,實(shí)測(cè)橫縫開(kāi)合度分別為0.84 mm、0.66 mm，較2019年4月24日變化量分別為-0.18 mm、-0.02 mm；746.0 m高程實(shí)測(cè)橫縫開(kāi)合度分別為1.57 mm、0.90 mm，較2019年4月24日變化量分別為-0.12 mm、-0.14 mm；較2017年10月24日灌漿后開(kāi)合度變化量在-0.09～0.08 mm之間。

(6)6#橫縫746.0 m高程,實(shí)測(cè)橫縫開(kāi)合度為1.01 mm，較2019年4月24日變化量為-0.11 mm；較2017年10月24日灌漿后開(kāi)合度變化量為0.08 mm。

綜上所述，本月實(shí)測(cè)壩體橫縫開(kāi)合度變化量在-0.18～0.06 mm之間，總體表現(xiàn)為閉合趨勢(shì)，大壩橫縫開(kāi)合度變化未見(jiàn)異常。2017年10月24日灌漿后變化量在-0.22～0.43 mm之間，小于0.50 mm的灌漿最小開(kāi)合度。

3.4 壩基、壩肩接觸縫

大壩共埋設(shè)8套裂縫計(jì)，用于觀(guān)測(cè)壩基與壩肩接觸縫開(kāi)合度。其中，K5、K6在施工期被鉆孔損壞，K8在本月觀(guān)測(cè)時(shí)無(wú)測(cè)值，其余測(cè)點(diǎn)測(cè)值正常。

(1)726.0 m高程右岸裂縫計(jì)K1、K2開(kāi)合度分別為0.31 mm、0.39 mm，相對(duì)于2019年4月24日變化量均為0.00 mm；左岸裂縫計(jì)K3、K4開(kāi)合度分別為0.03 mm、0.52 mm，相對(duì)于2019年4月24日變化量分別為0.00 mm、0.04 mm。

(2)746.0 m高程左岸裂縫計(jì)K7開(kāi)合度為-0.58 mm，相對(duì)于2019年4月24日變化量為-0.02 mm。

綜上所述，本月實(shí)測(cè)壩體與壩基間接縫開(kāi)合度在-0.58～0.52 mm之間，相對(duì)于2019年4月24日變化量在-0.02～0.04 mm之間，變化量極小，表明壩體與壩基巖體接觸緊密，未見(jiàn)異常。

3.5 滲流滲壓觀(guān)測(cè)

大壩基礎(chǔ)共埋設(shè)滲壓計(jì)7支，用于觀(guān)測(cè)大壩基礎(chǔ)揚(yáng)壓力變化情況。根據(jù)觀(guān)測(cè)資料顯示，滲壓計(jì)P6于2016年10月29日埋設(shè)，從2017年10月11日開(kāi)始出現(xiàn)負(fù)壓，但量級(jí)較小，且施工期水庫(kù)未蓄水，未能發(fā)現(xiàn)異常。水庫(kù)蓄水后，該儀器測(cè)值顯示，仍為負(fù)壓，P6滲壓計(jì)安裝在帷幕前，主要反映庫(kù)水位變化情況，儀器測(cè)值與實(shí)際不相符，判定為儀器測(cè)值異常，其余測(cè)點(diǎn)測(cè)值正常。

(1)實(shí)測(cè)壩基712.5 m高程最大揚(yáng)壓力為0.216 MPa，較上月最大變化量為-0.034 MPa，揚(yáng)壓力及變化量均表現(xiàn)為離帷幕由近及遠(yuǎn)逐漸減??；揚(yáng)壓力折減系數(shù)在0.03～0.43之間。

(2)壩基724.0 m高程，滲壓計(jì)P4距下游壩面僅1.0 m左右，測(cè)值基本反映大壩下游水位。其余測(cè)點(diǎn)最大揚(yáng)壓力為0.113 MPa，較上月最大變化量為-0.010 MPa；揚(yáng)壓力折減系數(shù)在0.34～0.51之間。

綜上所述，本月在庫(kù)水位降低的3.4 m工況下，實(shí)測(cè)壩基揚(yáng)壓力在0.113～0.216 MPa之間，計(jì)算各測(cè)點(diǎn)揚(yáng)壓力折減系數(shù)在0.03～0.51之間，基本小于《混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL 282—2018)中規(guī)定的0.5，現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查未見(jiàn)明顯滲漏，壩基防滲效果較好，未見(jiàn)異常。

3.6 壩體溫度觀(guān)測(cè)

大壩共埋設(shè)溫度計(jì)32支，溫度計(jì)T4、T14、T15、T23共4支溫度計(jì)失效，其余測(cè)點(diǎn)測(cè)值正常。

本月實(shí)測(cè)壩體溫度在14.5～20.8 ℃之間，與2019年4月24日測(cè)值比較，溫度變化量在-1.4～5.0 ℃之間，壩體溫度總體表現(xiàn)為上升趨勢(shì)。壩體溫度基本表現(xiàn)為同一斷面高程越高溫度也越高，蓄水位以下基本表現(xiàn)為從上游往下游溫度逐漸升高，水位高程以上表現(xiàn)為同一斷面上下游表面溫度高于壩體內(nèi)部溫度。受光照時(shí)長(zhǎng)影響，左壩段壩體溫度較右壩段壩體溫度高，壩體整體溫度分布基本正常。

4 監(jiān)測(cè)效果分析

通過(guò)上述實(shí)際監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)能夠得到，在監(jiān)測(cè)位置的各個(gè)方向?qū)τ跍y(cè)點(diǎn)的高程、滲流量、壩體位移、橫縫、垂直位移以及滲壓等各個(gè)方面得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是非常精細(xì)全面的，而且得到的數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確度能夠達(dá)到百分之一甚至是千分之一，這對(duì)于后續(xù)工作的進(jìn)行是非常有幫助的。實(shí)行水庫(kù)大壩檢測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)λ畮?kù)大壩中的各個(gè)參數(shù)做到深入的分析，并且能夠得到相應(yīng)的結(jié)論。建立大壩的安全監(jiān)測(cè)體系，不但能夠使得數(shù)據(jù)信息采集的周期得到有效縮短，大壩的觀(guān)測(cè)效率得到提升，勞動(dòng)的強(qiáng)度降低，而且可以充分運(yùn)用水庫(kù)的調(diào)蓄功能，使在供水以及防洪方面發(fā)揮出最大的能力，還有經(jīng)過(guò)對(duì)水庫(kù)大壩的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證來(lái)對(duì)未來(lái)的設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)，對(duì)大壩的除險(xiǎn)加固項(xiàng)目施工工藝實(shí)施改進(jìn)，對(duì)大壩的不安全問(wèn)題以及險(xiǎn)情診斷采用相應(yīng)方案實(shí)施加固，而且它還可以應(yīng)用長(zhǎng)時(shí)間積累的資料來(lái)掌握變化規(guī)律，對(duì)大壩的未來(lái)狀態(tài)做出有效及時(shí)的預(yù)報(bào)，能夠看出：安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)從淺層意義來(lái)說(shuō)是為了人們準(zhǔn)確掌握大壩工作性態(tài)，從深層意義則是為了更好掌握大壩變化規(guī)律，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象或工程隱患，指導(dǎo)大壩運(yùn)行安全管理工作，發(fā)揮工程效益，節(jié)約工程投資。

5 結(jié) 語(yǔ)

大壩的安全監(jiān)測(cè)體系投入運(yùn)行之后，水庫(kù)運(yùn)用安全監(jiān)測(cè)體系，依照水情、雨情，對(duì)入庫(kù)的洪水分步驟實(shí)施合理調(diào)整，使得大壩的壩面能夠合理受水，而且水庫(kù)的洪水調(diào)度當(dāng)中，因?yàn)閼?yīng)用安全監(jiān)測(cè)體系，能夠在二十四小時(shí)內(nèi)對(duì)大壩的安全情況實(shí)施全方位的監(jiān)測(cè)工作，使相關(guān)管理工作者對(duì)壩體的巡查工作方便即時(shí)，從而管理方面的費(fèi)用有效節(jié)約，而且大壩自身的安全系數(shù)也能夠得到科學(xué)提升。