董旭龍 ，易長春，高艷娜，付國麗

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

1 前言

大壩安全監(jiān)測(cè)是人們了解大壩運(yùn)行狀態(tài)和安全狀況的有效手段和方法，它的目的主要是了解大壩安全狀況及其發(fā)展態(tài)勢(shì)，是工程安全的重要保證條件之一，也是工程設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行的重要組成部分。大壩安全監(jiān)測(cè)資料分析是大壩安全監(jiān)測(cè)工作中必不可少、不可分割的組成部分，主要是根據(jù)監(jiān)測(cè)資料的定性、定量分析成果，對(duì)大壩當(dāng)前的工作狀態(tài)作出綜合評(píng)價(jià)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題和安全隱患，從而有效控制施工、檢驗(yàn)設(shè)計(jì)，監(jiān)控大壩工作狀態(tài)并為進(jìn)一步加強(qiáng)安全管理和監(jiān)測(cè)和應(yīng)采取的防范措施提出指導(dǎo)性意見。通過安全監(jiān)測(cè)和資料整編分析，保證大壩安全運(yùn)行。

2 工程概況

某電站樞紐主要由上水庫、水道系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)和地面出線場(chǎng)、下水庫攔河壩及攔排沙工程等組成。上水庫采用庫盆開挖的砂巖料筑壩圍庫而成，采用全庫盆瀝青混凝土面板防滲，壩頂高程812 m，庫頂軸線長2 846.088 m，壩頂寬8.0～10.0 m，上游壩坡1:1.75，下游壩坡1:1.5，最大壩高（壩軸線處）57 m，正常蓄水位為810 m。

為有效監(jiān)測(cè)上水庫進(jìn)出水口及瀝青混凝土面板滲漏情況，分別在上水庫進(jìn)出水口前池混凝土與基巖接觸面安裝埋設(shè)了8支滲壓計(jì)，儀器編號(hào)分別為 P4-1、P4-2、P4-7、P4-8、P4-9、P4-10、P4-11、P4-12；在周邊瀝青混凝土面板墊層料內(nèi)安裝埋設(shè)了10支滲壓計(jì)，均勻分布在庫底，儀器編號(hào)為Pb-1～Pb-10，其中由于Pb-5距離進(jìn)出水口較近，該儀器電纜通過進(jìn)出水口與其他儀器一起引入至同一測(cè)站，見圖1所示。

圖1 滲壓計(jì)安裝埋設(shè)位置

3 滲壓計(jì)測(cè)值異常初步判斷

（1）滲壓計(jì)Pb-5

上水庫自2007年9月28日開始首次蓄水，Pb-5監(jiān)測(cè)儀器的滲透壓力2008年10月由0.6 m水頭開始上升，2009年2月10日增加至11.6 m水頭，并在2008～2011年之間呈現(xiàn)年度周期性變化，但總體為增大趨勢(shì)，在2011年10月24日，達(dá)到25.7 m水頭，2012年至放空檢查前一直在16～22 m水頭之間變幅。而均勻分布在庫盆底板墊層料內(nèi)的其他滲壓計(jì)測(cè)值均在0.25 m水頭以下變化，基本處于零壓狀態(tài)，而Pb-5滲壓計(jì)水頭卻在16～22 m之間，見圖2所示。

圖2 庫盆底板墊料層內(nèi)滲壓計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比

（2）滲壓計(jì) P4-7

滲壓計(jì)P4-7埋設(shè)于2號(hào)閘門井前擴(kuò)散段底板，與埋設(shè)于1號(hào)閘門井前擴(kuò)散段底板的P4-12相對(duì)應(yīng)，P4-12測(cè)值水頭在0～30.45 m之間變化；P4-7距上游沉砂池底板的滲壓計(jì)P4-8約23 m，該滲壓計(jì)測(cè)值水頭在0～15.35 m之間變化；P4-7距下游閘門井底板下游側(cè)的滲壓計(jì)P3約62.5 m，該滲壓計(jì)水頭在0～9.93 m之間變化。P4-7的監(jiān)測(cè)水頭為0～1.5 m，對(duì)比最高水頭測(cè)值，比其周邊的滲壓計(jì)壓力小了很多，見圖3所示。

圖3 P4-7與周邊內(nèi)滲壓計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)比

（3）P4-7與Pb-5測(cè)值初步分析

P4-7位于上游沉砂池底板，埋設(shè)在其左側(cè)的P4-12、上游的P4-8、下游的P3均有明顯的滲透壓力，且位于附近的廊道排水孔有水滲出，而P4-7卻常年基本為零壓力，顯得不合理；Pb-5埋設(shè)于上水庫庫底墊層料內(nèi)，通過2014年10月水下檢查及此次放空檢查，在其埋設(shè)儀器的部位半徑15 m內(nèi)均未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷，且就近的周邊廊道及庫底廊道均未發(fā)現(xiàn)疑似滲水，通過對(duì)其埋設(shè)相似部位的庫底滲壓計(jì)測(cè)值（基本無壓力）分析，Pb-5測(cè)值水頭常年保持在16～22 m之間顯得不合理。通過以上對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，初步判斷兩支儀器可能串接。

4 滲壓計(jì)傳感器串接論證分析

（1）P4-7、Pb-5滲壓計(jì)埋設(shè)部位分析

該工程埋設(shè)的滲壓計(jì)均為美國基康公司生產(chǎn)的型號(hào)為GK-4500S，通過查閱說明書，該儀器線圈電阻正常情況下是180 Ω±10 Ω，加上電纜電阻，四芯水工電纜每100 m約5 Ω。由于Pb-5與P4-7埋設(shè)的部位不同，但信號(hào)線卻均匯集在同一個(gè)測(cè)站，因此可以通過測(cè)量紅黑兩根芯線的電阻大小來確定電纜的長度，進(jìn)而判斷儀器是否存在串接。通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)同型號(hào)的2支滲壓計(jì)備件實(shí)際測(cè)試，電阻值為179.3 Ω和175.3 Ω，表明實(shí)際與說明書相符。通過查閱圖紙，P4-9、P4-10的電纜長度基本一致，P4-7、P4-12的電纜長度基本一致，確定Pb-5與P4-7從埋設(shè)地點(diǎn)到測(cè)站的距離分別為253 m和172 m。周邊其他儀器的電纜長度及芯線電阻見表1所示。

由表1看出，Pb-5距離測(cè)站最遠(yuǎn)，電纜長度最長，芯線電阻實(shí)測(cè)值應(yīng)該最大，但實(shí)際P4-7的實(shí)測(cè)電阻最大，實(shí)測(cè)Pb-5與P4-12、P4-9、P4-10的芯線電阻更接近，由于P4-12、P4-9、P4-10儀器的埋設(shè)部位與測(cè)值并無異議，因此P4-7與Pb-5滲壓計(jì)存在串接的可能性。

表1 P4-7、P6-5與周邊其他滲壓計(jì)電纜長度及芯線電阻數(shù)值

（2）P4-7、Pb-5變化趨勢(shì)分析

從埋設(shè)部位分析，P4-7與P4-12、P4-8與P4-11、P4-9與P4-10埋設(shè)部位存在較強(qiáng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，分別安裝在1號(hào)、2號(hào)閘門井前擴(kuò)散段底板、沉砂池底板左右側(cè)底板、前池左右側(cè)庫底墊層料。從近10年的運(yùn)行數(shù)據(jù)分析表明P4-8與P4-11、P4-9與P4-10在滲漏壓力水頭測(cè)值及變化趨勢(shì)上均十分相似，但P4-7與P4-12卻相差較大，而Pb-5與P4-12變化趨勢(shì)卻一致，因此P4-7與Pb-5滲壓計(jì)存在串接的可能性。詳見圖4所示。

圖4 近10年運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

（3）P4-7、Pb-5溫度測(cè)值變化分析

上水庫進(jìn)出水口附近及面板底板滲壓計(jì)安裝主要集中在2005年8～12月，儀器埋設(shè)后施工單位對(duì)監(jiān)測(cè)儀器每周觀測(cè)一次。上水庫2007年9月開始蓄水，為減輕庫水對(duì)滲壓計(jì)溫度測(cè)量的影響，只對(duì)蓄水前滲壓計(jì)的溫度進(jìn)行分析，這樣溫度隨氣溫的影響會(huì)更明顯。

由于P4-12與P4-7埋設(shè)在1號(hào)、2號(hào)閘門井前擴(kuò)散段混凝土底板與基巖接觸面，上部混凝土厚度為1.5 m，而Pb-5位于面板底板墊層料內(nèi)，厚度不到1 m，相對(duì)擴(kuò)散段混凝土底板與基巖接觸面的滲壓計(jì)比較，面板底板墊層料內(nèi)的滲壓計(jì)保護(hù)層更薄、且上部無遮擋物（P4-12在洞內(nèi)），滲壓計(jì)溫度測(cè)值隨氣溫影響趨勢(shì)更明顯，通過對(duì)比P4-12和Pb-1滲壓計(jì)溫度測(cè)值，Pb-1的溫度變幅確實(shí)較P4-12大，論證了面板底板墊層料內(nèi)的滲壓計(jì)比閘門井前擴(kuò)散段混凝土底板滲壓計(jì)溫度變化大的觀點(diǎn)。

埋設(shè)在相似環(huán)境的P4-8、P4-11及Pb-1、Pb-2溫度變化幅度相近，詳見圖5所示。而原本埋設(shè)在面板底板墊層料內(nèi)相似環(huán)境的Pb-5與Pb-1溫度變化幅度卻相差較大，Pb-5卻與擴(kuò)散段混凝土底板與基巖接觸面的P4-12相近；原本埋設(shè)在擴(kuò)散段混凝土底板相似環(huán)境的P4-7與P4-12溫度變化幅度卻相差較大，P4-7卻與面板底板墊層料內(nèi)的Pb-1相近，詳見圖6所示。

圖5 P4-8、P4-11及P6-1、P6-2溫度變化幅度

圖6 P4-7、P6-5與相似環(huán)境內(nèi)滲壓計(jì)的溫度變化幅度

綜上所述，P4-7與Pb-5滲壓計(jì)存在串接的可能性。

5 P4-7與Pb-5儀器串接發(fā)生的時(shí)間

通過對(duì)P4-7與Pb-5滲壓計(jì)頻率模數(shù)測(cè)值的統(tǒng)計(jì)分析，P4-7頻率模數(shù)測(cè)值在8 834.3至8 876.7之間，Pb-5頻率模數(shù)測(cè)值在7 394.7至8 885.5之間，兩支儀器頻率模數(shù)測(cè)值存在有交叉點(diǎn)。由于在蓄水后由于滲透壓力的變化，兩支儀器頻率模數(shù)測(cè)值相差較大，如果發(fā)生串接很容易分辨，因此串接發(fā)生的時(shí)間段應(yīng)該在儀器埋設(shè)完成后到蓄水之前這段時(shí)間（2007年以前），且這一段時(shí)間兩支儀器頻率模數(shù)測(cè)值相差較小，儀器串接的可能較大。詳見圖7所示。

圖7 P4-7、P6-5頻率模數(shù)測(cè)值

6 結(jié)語

監(jiān)測(cè)資料整編分析反饋必須以保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果的準(zhǔn)確可靠為基本前提。在實(shí)際運(yùn)行過程中，出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常應(yīng)做好觀測(cè)分析工作，收集和積累資料是整編分析的基礎(chǔ)，觀測(cè)分析的成果對(duì)工程資料掌握的全面性及深入程度密切相關(guān)，包括熟悉觀測(cè)設(shè)計(jì)技術(shù)文件和圖紙、監(jiān)測(cè)傳感器的類型、技術(shù)參數(shù)、特點(diǎn)以及埋設(shè)部位。通過對(duì)該工程滲壓計(jì)異常測(cè)值分析也告訴我們，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)施工期監(jiān)測(cè)儀器埋設(shè)的過程管理，并保障監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，避免這種因?yàn)槿藶榇右蛩爻霈F(xiàn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常情況，對(duì)后期監(jiān)測(cè)運(yùn)行人員造成困擾。