余中平

（新疆水利水電工程項(xiàng)目管理有限公司,新疆 烏魯木齊 835400）

0 引言

為了明確水庫(kù)蓄水期安全鑒定的反饋信息,蓄水初期對(duì)樞紐主壩體進(jìn)行變形、滲流及應(yīng)力應(yīng)變專項(xiàng)監(jiān)測(cè),掌握其運(yùn)行狀況,是準(zhǔn)確評(píng)價(jià)工程安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。安全監(jiān)測(cè)通常依據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和地形地質(zhì)條件,布置變形、滲流滲壓、應(yīng)力應(yīng)變等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目［1］,評(píng)價(jià)結(jié)論是蓄水安全鑒定的重要依據(jù)。

1 工程概況

斯木塔斯工程總庫(kù)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(dǎo)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(kù)容1.296 億m3,設(shè)計(jì)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(jī)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(cè)

2.1 壩體內(nèi)部位移

2.1.1沉降

在水管式沉降儀安裝埋設(shè)后7 d~15 d開始觀測(cè),典型斷面0+60 測(cè)點(diǎn)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(nèi)部沉降觀測(cè)成果表明：測(cè)點(diǎn)沉降在填筑期沉降速率較大,完成填筑后,測(cè)點(diǎn)沉降速率明顯變緩,測(cè)點(diǎn)沉降符合工程填筑實(shí)際情況,當(dāng)前沉降基本穩(wěn)定。由測(cè)點(diǎn)累計(jì)沉降量圖可見,斷面分布上,壩軸線部位沉降量較兩側(cè)大,分布規(guī)律正常。觀測(cè)沉降量最大值為419.8 mm,發(fā)生在1865.00 m高程的TC1-4 測(cè)點(diǎn)。由于觀測(cè)時(shí)未同期觀測(cè)觀測(cè)房標(biāo)點(diǎn)沉降,上述沉降量?jī)H為測(cè)點(diǎn)相對(duì)于觀測(cè)房的沉降量。實(shí)際最大累積沉降量要大于此值,該值在一般工程經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)。

2.1.2面板撓度

撓度分析利用面板下面墊層內(nèi)的水管式沉降儀測(cè)點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,觀測(cè)數(shù)據(jù)見表1。

表1 面板下面的水管式沉降儀觀測(cè)數(shù)據(jù) 單位：mm

位于0+060 斷面的TC1-1、TC1-8、TC1-13測(cè)點(diǎn)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(cè)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(cè)點(diǎn)在蓄水期間損壞,至第三次觀測(cè)期間,TC1-1測(cè)點(diǎn)處撓度增大7.45 mm,TC1-13測(cè)點(diǎn)處撓度增大63.83 mm,雖無(wú)法確知TC1-8 測(cè)點(diǎn)處的撓度變化值,總體上尚可評(píng)價(jià)面板撓度變化一般,在同類工程經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)。

2.1.3壩體內(nèi)部水平位移

0+060 斷面分三層安裝的共15個(gè)水平位移測(cè)點(diǎn)水平位移均較小,最大位移量約22 mm。壩體內(nèi)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(cè)點(diǎn)（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(nèi)部水平位移除EX2-1測(cè)點(diǎn)位移量較大外,對(duì)于壩高超過百米的本工程而言,壩體內(nèi)部水平位移均屬小變形。但所有測(cè)點(diǎn)位移量均未同期觀測(cè)觀測(cè)房標(biāo)點(diǎn)水平位移,故水平位移為相對(duì)于觀測(cè)房的相對(duì)位移。壩體水平位移在工程經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)。

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(jié)合部位的桿式位移計(jì)位移過程線見圖3。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明：位移計(jì)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(dāng)前位移處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài),初期蓄水對(duì)其影響較小。

圖3 主壩岸坡拉桿式位移計(jì)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(cè)縫計(jì)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(fù)相關(guān),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(cè)縫計(jì)處面板接縫開度隨庫(kù)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(cè)縫計(jì)處接縫開度隨水位抬高迅速增大,最大達(dá)4.5 mm,應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)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(cè)結(jié)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(shì),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(duì)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(jīng)初次蓄水觀測(cè),周邊縫三向位移量均較小,變形正常,無(wú)影響安全的異常變形。

2.3 滲流監(jiān)測(cè)

2.3.1滲流壓力

（1）址墻前后

0+045 斷面趾板前后埋設(shè)3 支滲壓計(jì),旨在監(jiān)測(cè)帷幕灌漿+固結(jié)灌漿+址墻+面板構(gòu)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(jì)安裝完成后,孔內(nèi)采用水泥漿封堵,儀器電纜從孔口引出。P1、P2、P3三測(cè)點(diǎn)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(kù)水位同步升降,良好的相關(guān)性表明,三測(cè)點(diǎn)與庫(kù)水間均存在良好的水力聯(lián)系。

圖6 P1,P2,P3測(cè)點(diǎn)滲流壓力水位過程線

經(jīng)追溯查考,認(rèn)為P2 和P3 鋼管內(nèi)水泥漿封填不密實(shí),庫(kù)水通過P2 借用的灌漿管、或同時(shí)通過P3 電纜經(jīng)趾墻與水平連接板間止水滲入,造成P2、P3 與庫(kù)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(shí)間內(nèi)尚不至影響大壩安全,但隨著時(shí)間的推移,該部位滲流場(chǎng)會(huì)逐漸惡化,可能會(huì)帶來(lái)結(jié)構(gòu)和滲流穩(wěn)定問題。應(yīng)結(jié)合壩后滲流量和壩基滲流壓力觀測(cè),尤其是P2 和P3 滲流壓力觀測(cè),密切關(guān)注該部位的滲流和結(jié)構(gòu)安全問題。

（2）趾板后

沿周邊縫趾板安裝了6支滲壓計(jì),滲壓計(jì)布置。

初次蓄水過程中,除位于上游河槽底部左側(cè)趾板轉(zhuǎn)角處的P11 測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)到測(cè)值約47 kPa的水壓力外,其余各測(cè)點(diǎn)的滲透壓力均接近于0。P11 測(cè)點(diǎn)滲流壓力水位見圖7。由圖可見,經(jīng)初次蓄水,趾板后滲流壓力值小（占總水頭7%）,表明周邊縫防水性能良好。但對(duì)照庫(kù)水位過程線,可以看出該滲流壓力水位對(duì)庫(kù)水位很敏感,尤其是在庫(kù)水位降落后有一個(gè)小的反彈,而滲流壓力水位隨之有個(gè)較大回升,甚至高于高庫(kù)水位下的滲流壓力水位,表明滲流條件惡化。如不是埋設(shè)問題,很可能該處出現(xiàn)局部滲漏,因該測(cè)點(diǎn)下游低高程的測(cè)點(diǎn)似未測(cè)出水頭,應(yīng)密切關(guān)注。

圖7 P11測(cè)點(diǎn)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(shí),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(duì)壩后無(wú)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(yīng)力應(yīng)變

2.4.1鋼筋應(yīng)力

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

圖9 典型斷面面板鋼筋應(yīng)力過程線圖

2.4.2混凝土應(yīng)變

主壩混凝土面板埋設(shè)的應(yīng)變計(jì)典型過程線見圖10。應(yīng)變過程線所反映的應(yīng)變值均較小,各被監(jiān)測(cè)部位均未發(fā)現(xiàn)異常應(yīng)變現(xiàn)象,應(yīng)變變化與溫度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,符合一般規(guī)律。

圖10 順坡應(yīng)變計(jì)應(yīng)變過程線圖

3 觀測(cè)成果評(píng)價(jià)

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

（2）測(cè)縫計(jì)監(jiān)測(cè)成果表明,周邊縫及面板接縫變形較小,在工程經(jīng)驗(yàn)范圍內(nèi)。

（3）表面變形觀測(cè)數(shù)據(jù)表明,大壩沉降及水平位移均較小。壩頂標(biāo)點(diǎn)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(yīng)對(duì)標(biāo)點(diǎn)基礎(chǔ)部分的混凝土路面進(jìn)行切割處理,并重新測(cè)定基準(zhǔn)值。

（4）壩基滲流壓力很小,初次蓄水期間觀測(cè)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(cè)點(diǎn)滲壓計(jì)因封孔不嚴(yán)而與庫(kù)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(shí)間內(nèi)不致影響大壩安全,但隨著時(shí)間的推移,該部位滲流場(chǎng)會(huì)逐漸惡化,可能會(huì)帶來(lái)結(jié)構(gòu)和滲流問題,應(yīng)密切關(guān)注其發(fā)展變化趨勢(shì),必要時(shí)應(yīng)采取工程措施進(jìn)行處理。

（5）面板鋼筋應(yīng)力及混凝土應(yīng)變正常。