余中平

（新疆水利水電工程項目管理有限公司,新疆 烏魯木齊 835400）

0 引言

為了明確水庫蓄水期安全鑒定的反饋信息,蓄水初期對樞紐主壩體進行變形、滲流及應力應變專項監(jiān)測,掌握其運行狀況,是準確評價工程安全運行的基礎。安全監(jiān)測通常依據建筑物結構特點和地形地質條件,布置變形、滲流滲壓、應力應變等監(jiān)測項目［1］,評價結論是蓄水安全鑒定的重要依據。

1 工程概況

斯木塔斯工程總庫容1.449億m3,工程等別為Ⅱ等工程,工程規(guī)模為大（2）型。工程主要建筑物包括主壩（混凝土面板砂礫-堆石壩）、副壩（混凝土面板砂礫壩）、表孔溢洪道、導流兼深孔泄洪洞、發(fā)電引水建筑物、廠房等。斯木塔斯水電站工程正常蓄水位1930.00 m,正常蓄水位下的庫容1.296 億m3,設計洪水位1930.44 m,校核洪水位1931.47 m。壩址以上流域面積2364 km2,壩址處多年平均流量45.66 m3/s,多年平均徑流量為14.41×108m3。裝機容量110 MW,年發(fā)電量3.165 億kW·h,保證出力10.5 MW。

2 蓄水安全監(jiān)測

2.1 壩體內部位移

2.1.1沉降

在水管式沉降儀安裝埋設后7 d~15 d開始觀測,典型斷面0+60 測點沉降過程線見圖1。

圖1 典型斷面沉降過程線

0+060斷面壩體內部沉降觀測成果表明：測點沉降在填筑期沉降速率較大,完成填筑后,測點沉降速率明顯變緩,測點沉降符合工程填筑實際情況,當前沉降基本穩(wěn)定。由測點累計沉降量圖可見,斷面分布上,壩軸線部位沉降量較兩側大,分布規(guī)律正常。觀測沉降量最大值為419.8 mm,發(fā)生在1865.00 m高程的TC1-4 測點。由于觀測時未同期觀測觀測房標點沉降,上述沉降量僅為測點相對于觀測房的沉降量。實際最大累積沉降量要大于此值,該值在一般工程經驗范圍內。

2.1.2面板撓度

撓度分析利用面板下面墊層內的水管式沉降儀測點觀測數(shù)據進行分析,觀測數(shù)據見表1。

表1 面板下面的水管式沉降儀觀測數(shù)據 單位：mm

位于0+060 斷面的TC1-1、TC1-8、TC1-13測點分布于面板1866.10 m、1887.56 m、1913.00 m高程。由表可見,第一次到第二次觀測期間蓄水前后,面板最大撓度自97.87 mm變化至114.89 mm,變化幅度17.02 mm,屬小變形。但TC1-8測點在蓄水期間損壞,至第三次觀測期間,TC1-1測點處撓度增大7.45 mm,TC1-13測點處撓度增大63.83 mm,雖無法確知TC1-8 測點處的撓度變化值,總體上尚可評價面板撓度變化一般,在同類工程經驗范圍內。

2.1.3壩體內部水平位移

0+060 斷面分三層安裝的共15個水平位移測點水平位移均較小,最大位移量約22 mm。壩體內部水平位移最大值發(fā)生在0+090 斷面的1885.00 m高程EX2-1 測點（約57 mm）,其位移過程線圖見圖2。

圖2 30+090斷面水平位移過程線圖

壩體內部水平位移除EX2-1測點位移量較大外,對于壩高超過百米的本工程而言,壩體內部水平位移均屬小變形。但所有測點位移量均未同期觀測觀測房標點水平位移,故水平位移為相對于觀測房的相對位移。壩體水平位移在工程經驗范圍內。

2.1.4界面位移

主壩位于狹窄河谷,河谷寬高比約1.46∶1,兩岸坡較陡,易向河谷位移。位于壩軸線1910.00 m高程的壩體與岸坡結合部位的桿式位移計位移過程線見圖3。監(jiān)測結果表明：位移計處于受拉狀態(tài),左岸最大位移約14 mm,右岸最大位移約36 mm。位移變化主要受填筑影響,當前位移處于相對穩(wěn)定狀態(tài),初期蓄水對其影響較小。

圖3 主壩岸坡拉桿式位移計位移過程線圖

2.2 接縫與周邊縫

2.2.1接縫

位于兩岸受拉區(qū)域的面板接縫單向測縫計2 支,其接縫開合度過程線見圖4。

圖4 面板接縫開合度過程線圖

由圖4 可見,面板接縫開合度變化與溫度負相關,接縫隨溫度升高閉合,溫度降低張開,符合一般規(guī)律。在初次蓄水過程中,右岸J3 測縫計處面板接縫開度隨庫水位抬高而增大,但開度介于0.2 mm~1.6 mm之間,接縫變化正常；右岸面板接縫J1 測縫計處接縫開度隨水位抬高迅速增大,最大達4.5 mm,應加強觀測和分析。

2.2.2周邊縫

面板周邊縫（含連接板與高趾墻間接縫、連接板與面板間接縫）三向位移觀測結果見圖5。

由圖5 可見,初次蓄水后,面板周邊縫開合度、面板沉降、滑移變化明顯。周邊縫開合度呈壓縮趨勢,最大開合度約-4 mm。面板不同部位沉降情況不一,最大沉降約24 mm,面板相對于趾板呈向河谷滑移,左岸最大滑移量約8 mm。

圖5 面板周邊縫變形過程線圖

總體上講,經初次蓄水觀測,周邊縫三向位移量均較小,變形正常,無影響安全的異常變形。

2.3 滲流監(jiān)測

2.3.1滲流壓力

（1）址墻前后

0+045 斷面趾板前后埋設3 支滲壓計,旨在監(jiān)測帷幕灌漿+固結灌漿+址墻+面板構成的防滲體系的防滲效果。P1位于帷幕灌漿前,P2、P3 位于帷幕灌漿后,滲壓計安裝完成后,孔內采用水泥漿封堵,儀器電纜從孔口引出。P1、P2、P3三測點滲流壓力水位過程線見圖6。由圖6可見,P1、P2、P3滲流壓力水位隨庫水位同步升降,良好的相關性表明,三測點與庫水間均存在良好的水力聯(lián)系。

圖6 P1,P2,P3測點滲流壓力水位過程線

經追溯查考,認為P2 和P3 鋼管內水泥漿封填不密實,庫水通過P2 借用的灌漿管、或同時通過P3 電纜經趾墻與水平連接板間止水滲入,造成P2、P3 與庫水相近。雖然目前這些滲入量有限,趾墻頂部回填的蓋重也起到一定的阻滲作用,短時間內尚不至影響大壩安全,但隨著時間的推移,該部位滲流場會逐漸惡化,可能會帶來結構和滲流穩(wěn)定問題。應結合壩后滲流量和壩基滲流壓力觀測,尤其是P2 和P3 滲流壓力觀測,密切關注該部位的滲流和結構安全問題。

（2）趾板后

沿周邊縫趾板安裝了6支滲壓計,滲壓計布置。

初次蓄水過程中,除位于上游河槽底部左側趾板轉角處的P11 測點監(jiān)測到測值約47 kPa的水壓力外,其余各測點的滲透壓力均接近于0。P11 測點滲流壓力水位見圖7。由圖可見,經初次蓄水,趾板后滲流壓力值?。ㄕ伎偹^7%）,表明周邊縫防水性能良好。但對照庫水位過程線,可以看出該滲流壓力水位對庫水位很敏感,尤其是在庫水位降落后有一個小的反彈,而滲流壓力水位隨之有個較大回升,甚至高于高庫水位下的滲流壓力水位,表明滲流條件惡化。如不是埋設問題,很可能該處出現(xiàn)局部滲漏,因該測點下游低高程的測點似未測出水頭,應密切關注。

圖7 P11測點滲流壓力水位過程線圖

2.3.2滲流量

由圖8 可見,主壩在蓄水至1927.00 m高程時,最大滲流量約為40 L/s（放水后壩后回水淹沒堰體,故為不連續(xù)過程線）,對壩后無潛流而言,此量值不大,屬正常滲流。

圖8 主壩滲流量過程線圖

2.4 面板應力應變

2.4.1鋼筋應力

在0+060斷面鋼筋混凝土面板1915.00 m和1865.00 m各埋設1支鋼筋計,其應力過程線見圖9。由圖9 可見,鋼筋應力與溫度呈負相關關系,符合一般規(guī)律。經初次蓄水后,面板鋼筋應力趨于平穩(wěn),拉壓應力值均較小,應力變化正常。

圖9 典型斷面面板鋼筋應力過程線圖

2.4.2混凝土應變

主壩混凝土面板埋設的應變計典型過程線見圖10。應變過程線所反映的應變值均較小,各被監(jiān)測部位均未發(fā)現(xiàn)異常應變現(xiàn)象,應變變化與溫度呈負相關關系,符合一般規(guī)律。

圖10 順坡應變計應變過程線圖

3 觀測成果評價

（1）主壩壩體觀測沉降量最大值為419.8 mm,壩體內部沉降規(guī)律正常,其沉降值在一般工程經驗范圍內。壩體內部水平位移較小,觀測到的最大水平位移為57 mm。經推算,面板撓度變化也較小。

（2）測縫計監(jiān)測成果表明,周邊縫及面板接縫變形較小,在工程經驗范圍內。

（3）表面變形觀測數(shù)據表明,大壩沉降及水平位移均較小。壩頂標點直接坐落在壩頂混凝土路面,不滿足規(guī)范要求,下閘蓄水前應對標點基礎部分的混凝土路面進行切割處理,并重新測定基準值。

（4）壩基滲流壓力很小,初次蓄水期間觀測到的主壩最大滲流量約40 L/s,表明在初次蓄水期間大壩滲流狀態(tài)較好。0+045 斷面高趾墻后P2、P3測點滲壓計因封孔不嚴而與庫水相通,現(xiàn)狀條件下,封孔滲入量有限,高趾墻上部已覆蓋約14 m厚的粘土蓋重起到一定的阻滲作用,短時間內不致影響大壩安全,但隨著時間的推移,該部位滲流場會逐漸惡化,可能會帶來結構和滲流問題,應密切關注其發(fā)展變化趨勢,必要時應采取工程措施進行處理。

（5）面板鋼筋應力及混凝土應變正常。