劉蘭勤，張新輝，雷銀拴

（1.河南省水利勘測設(shè)計研究有限公司，450016，鄭州；2.河南省江淮工程檢測有限公司，450016，鄭州）

前坪水庫大壩變形觀測采用水管式沉降儀， 觀測點沿壩高布置在3個高程上，分別設(shè)在 1/3、1/2、2/3 壩高處。 沉降儀測點沉降變化通過液壓管路水平引向下游壩坡觀測房內(nèi)進行觀測（可人工、自動化觀測）。 由于觀測房設(shè)在壩坡變形區(qū)，需在觀測房基礎(chǔ)設(shè)水平基點， 與岸邊水平基點聯(lián)測， 進行觀測房基準(zhǔn)點變形改正，求得壩體絕對沉降變形。

主壩監(jiān)測設(shè)計布置6 個監(jiān)測斷面，樁號分別為主 0+100、主 0+286、主 0+415、主 0+550、主 0+643、主 0+760。 監(jiān)測斷面上布置了18 套多點位移計、8 套水管式沉降儀、10 套沉降測管。 重點介紹分析沉降測管降儀監(jiān)測成果。

一、工程地質(zhì)概況

壩址區(qū)河谷由第四系沖擊成因的卵石、粉質(zhì)黏土組成，下伏弱風(fēng)化的安山玢巖。 上部粉質(zhì)黏土、中粗砂層及河床卵石層呈松散稍密狀態(tài)，下部卵石層呈中密密實狀態(tài)，夾有砂及泥卵石透鏡體，具有透水性，存在不均勻沉降變形和壩基滲漏滲透穩(wěn)定問題。 施工時對上部粉質(zhì)黏土、中粗砂層及河床松散卵石層予以清除，對下部卵石層采用混凝土防滲墻等防滲工程措施。

下伏基巖以安山玢巖為主，具鑲嵌結(jié)構(gòu)、破碎結(jié)構(gòu)特征，質(zhì)堅性脆，弱風(fēng)化，巖體結(jié)構(gòu)面短小，延展差，且結(jié)構(gòu)面多已硅化或鈣質(zhì)膠結(jié)，巖塊嵌合緊密。 F2順河斷面橫穿大壩，斷層寬5～10 m，上盤風(fēng)化強烈，強風(fēng)化深度17～45 m，上部多呈弱中等透水性，下部呈微弱透水性，透水性不均。 施工時對F2斷層及上部基巖采用帷幕灌漿等防滲工程措施。

建基面低于地下水水位，基坑多有強透水卵石層，基坑降排水、邊坡穩(wěn)定性問題尤為突出。

二、主壩變形分析

沉降量是衡量土石壩填土密實性和施工質(zhì)量的重要指標(biāo)。 要防止壩體產(chǎn)生裂縫，主要的措施是減少不均勻沉降。 若能減少各部位沉降量的絕對值，則相對不均勻沉降量也能相應(yīng)減少。 填土在外力作用下需要經(jīng)過一定時間才能完成壓縮過程，所以壩身和壩基的沉降也要經(jīng)過一段時間才能達到穩(wěn)定， 所需時間與土料性質(zhì)、排水條件有關(guān)。 一般情況下，黏性土壓縮性大，孔隙水排出較難，沉陷過程相當(dāng)長。 另一方面，土壩在施工期和完工初期固結(jié)很快，由于之后荷載不再增加， 大部分孔隙水已排出，沉降將變慢，但是達到沉降結(jié)束還需相當(dāng)長的時間。

為監(jiān)測施工期壩體內(nèi)部沉降，主壩布設(shè)了5 個監(jiān)測斷面，斷面樁號分別為主 0+286、主 0+415、主 0+550、主0+643、主 0+760；每個斷面設(shè)置 2～3根沉降測管，每套沉降測管分別在高程 374 m、384 m、404 m、414 m 布設(shè)沉降磁環(huán)測點，采用電磁式沉降儀進行施工期觀測。

黏土心墻高程374m、384m、404m、414 m 測點最大沉降量分別為57～64 cm、46～51 cm、21～26 cm、21～24 cm，下游砂殼料高程 374 m、384 m、404 m 測點 最大沉降量為50～51 cm、39 ～41 cm、18～21 cm。 各測點沉降磁環(huán)埋設(shè)后，沉降量隨填筑高程增加呈增長趨勢，2019 年 7 月 25 日填筑高程達423.0 m 后變緩；2019 年 8 月 25 日填筑至壩頂423.5 m 后沉降量趨于穩(wěn)定；2019 年 10 月—2020 年 6 月各測點沉降量變化較小，壩體均處于穩(wěn)定狀態(tài)。由此可以判斷主壩壩體沉降已處于穩(wěn)定狀態(tài)。高程 374 m、384 m、404 m、414 m 測點沉降變化趨勢見圖1～4。

黏土位置大壩變形實測最大值為64 cm， 砂礫石位置大壩變形實測最大值為51 cm。 一般黏土變形大于砂礫石變形，河谷壩段沉降量及測值變幅均大于岸坡壩段。

各測點過程線只能反映其測點設(shè)置高程以下的壩體、壩基沉降量。隨著測點的連續(xù)測讀， 沉降量觀測將一直持續(xù)，不會因上層測點的設(shè)置而停止。

圖1 主壩沉降測管374 m 高程測點沉降變化趨勢

圖2 主壩沉降測管384 m 高程測點沉降變化趨勢

圖3 主壩沉降測管404 m 高程測點沉降變化趨勢

圖4 主壩沉降測管414 m 高程測點沉降變化趨勢

三、結(jié) 語

①綜合分析表明，大壩實測變形值均未超過設(shè)計控制指標(biāo)， 壩體、壩基變形時間演化和空間分布規(guī)律均正常，大壩目前處于安全狀態(tài)。

②安全監(jiān)測設(shè)計應(yīng)隨著工程進度及揭露的地質(zhì)情況進行相應(yīng)調(diào)整，安全監(jiān)測本身也需進行動態(tài)設(shè)計。

③沉降量沿橫河向呈不規(guī)則敞口“U”形分布，河谷壩段沉降量及測值變幅均大于岸坡壩段。

④隨填筑高程增加， 壩體沉降量呈增長趨勢，填筑完成后沉降趨于穩(wěn)定。

⑤必須及時反饋安全監(jiān)測信息以驗證、調(diào)整、優(yōu)化工程設(shè)計，安全監(jiān)測儀器及手段要多樣化， 人工巡視必不可少。