缅甸 DAPEIN(Ⅰ)水电站工程安全监测设计

2012-07-29付典龙樊耀星

山西建筑 2012年24期

付典龙樊耀星

(1．江西省水利规划设计院，江西南昌 330029; 2．九江学院，江西九江 332005)

1 概述

DAPEIN(Ⅰ)水电站项目位于缅甸东北克钦邦(Kachin)境内紧邻中缅边境的DAPEIN(太平)江上。坝址以上控制集水面积6 010 km2，正常蓄水位255 m，相应容积为482×104m3。电站装机240 MW，DAPEIN(Ⅰ)水电站主要建筑物有混凝土重力坝、取水口、引水隧洞、压力管道及水电站厂房等。

2 安全监测设计原则

1)根据本工程规模等级、地质条件和安全运行等实际情况，以国家有关规程规范和水库大坝安全管理条例为依据，进行安全监测系统设计。2)以保证工程安全运行，能全面反映各重点部位工作状况为主题，采取行之有效和经济可靠的监测方法，精心考虑观测仪器及设备的选择和布置，目的明确，重点突出。3)各部位、各区域的各类监测项目或仪器设备，尽量能够具备相互配合、相互补充、相互校核的功能，确保观测资料的完整性、准确性和可靠性。4)为了能够体现和提高工程安全运行的管理水平，以及实现自动化监测和管理的要求，应进行大坝安全监测系统的自动化设计。

3 监测项目及监测方法

3．1 环境监测

1)上、下游水位。在坝前、坝后水流平顺部位各设1套遥测水位计，在遥测水位计附近设置搪瓷水尺。采用遥测水位计进行自动化监测，利用搪瓷水尺进行人工监测。2)坝区气温、降雨量。在大坝右岸布置1个气温站和1个雨量站，采用气温计和自计雨量计监测坝区气温及降雨量。3)库水温度。在10号非溢流坝段上游坝面，按照上密下疏的原则布置6支温度计，对库水温度进行自动化监测。

3．2 枢纽区变形监测基准网

本工程布设2个变形监测基准网，即首部枢纽区变形监测和引水发电枢纽区变形监测。每个监测基准网包括水平位移监测和垂直位移监测，以作为枢纽区边坡、大坝和厂房表面变形监测的控制性基准网。水平位移监测基准网采用专一级专用平面控制网，为独立坐标系统，按三角形边角网布设。首部枢纽区变形监测基准网共设有6个基准点，引水发电枢纽区变形监测基准网共设有5个基准点。基准网采用三角形边角网测量的方法进行监测。垂直位移监测基准网采用二等水准高程控制网，为黄海高程系统，按环形网布设。每个枢纽区变形监测基准网各设有4个基准点。基准网采用水准测量方法监测。

3．3 变形监测

1)水平位移。a．坝顶水平位移。采用视准线法监测坝顶水平位移。在坝顶下游侧布置一条视准线，每个坝段布置1个测点，共12个测点(1号～12号坝段)，大坝两端工作基点布置在两岸岩体处，工作基点采用首部枢纽区变形监测网点进行校核。b．坝基水平位移。采用引张线法监测坝基水平位移。在6号～9号坝段坝基廊道内布置1条引张线，每个坝段布置1个测点，共4个测点，在5号和10号坝段廊道各布置1条倒垂线，作引张线为工作基点。引张线和垂线可同时进行自动化监测和人工监测，以便观测结果的对比。2)垂直位移。采用静力水准法监测坝体垂直位移。在坝顶上游侧布置一组静力水准观测点，每坝段1点，共12点，在右岸布置1套双金属管标为监测工作基点。在5号～10号坝段廊道内布置一组静力水准观测点，每坝段1点，共6个测点，在5号坝段布置1套双金属管标为监测工作基点。静力水准法利用自动静力水准仪进行自动化监测。3)基岩变形。在10号和11号坝段各选1个监测断面，在每个监测断面上布置2套基岩变位计。

3．4 渗流监测

1)扬压力。选择2个监测横断面和一个纵断面进行坝基扬压力监测。监测横断面分别位于7号溢流坝段和10号非溢流坝段，在廊道处布置测压管，其他部位布置渗压计进行监测。在灌浆帷幕与排水孔之间沿坝轴线方向布置一个纵向监测断面。在监测纵断面共布设13根测压管(包括监测横断面上两根测压管)。测压管除利用渗压计进行自动化监测外，还可采用压力表(有压孔)和测绳(无压孔)进行人工监测。2)渗流量。在8号坝段集水沟两侧各布置1个量水堰分别监测左右坝段的渗流量。渗流量除人工监测外，可利用量水堰计进行自动化监测。3)绕坝渗流。在大坝两岸沿流线方向分别布置2个监测断面，每个监测断面布置3个监测孔，孔深应在地下水位以下，每孔设一支渗压计进行自动化监测。

3．5 应力、应变及温度监测

1)坝体混凝土温度。在10号非溢流坝段和7号溢流坝段，分别布置2支、3支温度计，对坝体混凝土进行自动化监测。另外，在10号非溢流坝段布置3支温度计，对下游坝面温度进行自动化监测。2)钢筋应力。在溢流坝右边墩及中墩支座附近钢筋上及牛腿钢筋上各布置7支钢筋计。另外，在冲砂底孔边墩支座附近钢筋上及牛腿上共布置13支钢筋计。3)坝体混凝土应力应变。在10号非溢流坝段和7号溢流坝段各布置3个监测点，每个测点设1组三向应变计组和1支无应力计。

4 施工期观测资料初步分析

因施工期部位监测仪器未安装完成，因此，对部分观测资料进行分析。

4．1 坝基扬压力监测

坝基扬压力的监测历时过程曲线见图1。

图1 坝基渗透压力—历时曲线图

坝基扬压力监测结果表明:渗压计测值变化不大，在1．60 kPa～104．247 kPa之间，3月～10月扬压力值较大，最大值出现在7月～9月份。目前水库尚未蓄水，河水水位变化不大，各测点数值基本能反映外河水位的高低对坝基扬压力大小的影响，测值基本符合实际，渗压计基本处于正常运行状态。

4．2 大坝基岩变形

基岩的变形以拉伸(上抬)为正，压缩(下沉)为负。

大坝基岩变形监测成果见表1。

基岩变形监测结果表明:施工初期，随着混凝土温度的升高，基岩变位计开合度增大，表现为受拉变形(最大量级变化出现在M1-B1测点，受拉量级最大，变形值为0．36 mm)。后期随着内部混凝土温度的下降，受拉变形开始减小，且随着上部混凝土浇筑高度的增加，基岩变形呈压缩状态(M1-2测点受压量级最大，变形值为－0．25 mm)。基岩变形无过大异常变形现象，基本符合地基变形的规律。

表1 大坝基岩变形监测成果特征值统计表

4．3 混凝土应变

以拉应变为正，压应变为负。

混凝土应力应变实测值历时过程曲线见图2。

图2 大坝应变计组历时曲线

由此可知:最大拉、压应变数据主要受坝体自重荷载影响;在监测的中、后期阶段，各测点应变受混凝土温度的影响较为明显，即在温降过程中压应变随混凝土温度降低而增大;同一测点各方向应力应变过程线与相同部位的无应力应变过程线较为相似，且两者差值不大，这表明施工期混凝土应变主要受温度影响而变化。混凝土大坝施工期的应变计及无应力计工作状态正常。