龙口工程施工期大坝监测分析

宋 涛，焦 昊

(黄河万家寨水利枢纽有限公司，山西太原 030002)

大坝安全监测实际上是一种管理，包括信息采集、处理、结论的得出、措施的制定、信息的反馈，其根本目的是监测大坝施工期和蓄水后的运行情况。因此，大坝设置了完备的安全监测系统，其中的内部观测仪器在施工期的监测，对施工的建设有直接的指导作用。

1 工程概况

龙口水利枢纽位于黄河中游北干流上，作为万家寨水电站的反调节水库，具有改善下游河道水流状况和取水条件、优化黄河龙口—天桥区间河道资源与效益、参与系统调峰并兼有滞洪削峰等综合利用效益。枢纽主要由大坝、电站厂房、泄水建筑物等组成。水库总库容1.96 亿m3，电站装有4 台100MW 和1 台20MW 机组，总装机容量420MW。

2 大坝监测系统设计

为了监测大坝在施工期、运行期的工作状态，指导施工、验证设计，根据龙口大坝坝基内存在多层软弱夹层、坝基深层岩体弹模低于浅层岩体、坝基内存在深层承压水的工程地质条件，以及坝体水工建筑物的结构特点，在大坝上设计布置了变形、渗流、应力、应变及温度等监测项目。具体监测项目有坝体水平、垂直位移，接缝开合度，坝基扬压力及渗流量，坝体应力、应变及岩石应变，孔口周边应力应变，坝体与基岩温度，坝体上下游水位等。在监测设计中，观测断面的选择、测点的布置以及观测仪器的选型，充分考虑了龙口水利枢纽的结构布置、受力特点和坝肩岩体受力区的具体情况以及计算和试验成果。除满足监测规范的要求之外，还考虑了施工、观测的方便及便于实现监测自动化。结合水工施工条件及监测规范，本文对施工期大坝的温度监测和变形监测进行了分析。

3 施工期混凝土温度监测分析

温度对坝体的变形、应力值的大小和分布有较大影响，因此，对大坝进行施工温控有直接的指导作用。

3.1 基岩温度监测分析

由于基岩附近的温度分布对混凝土的温度应力有很大影响，特别是河床坝段和基岩附近的温度受基岩、气温的影响，使坝基具有不均匀的温度分布。因此分别在2 号、8 号、13 号、18 号四个坝段坝基岩石中的上游、下游、中间部位沿铅直方向埋设三排温度计。温度计距基岩面分别为0m、1.5m、3.0m、5.0m。本文选取8 号坝段进行分析，如图1 所示(其中4 支仪器T8-1 ～T8-4 埋设深度分别为0m、1.5m、3.0m、5.0m)。

从图1 中可以看出:

(1)混凝土浇筑初期由于水化热的作用，温度呈急剧上升趋势，达到最高温度后开始下降，以后温度或因边界条件而变化，或受上层混凝土浇注影响而有所回升，但随着水化热的释放，最终都是趋向稳定温度。

(2)T1 初期变幅较大，T2 次之，这是由于仪器埋深较浅，受上覆混凝土浇注影响，导致基岩温度升高的缘故;T3 埋设较深，受坝体温度影响较小，而T4 在5.0 m 深处，影响更小。说明基岩温度随深度而变化，距基岩面较深的温度高，距基岩面浅的温度低。

图1 基岩温度变化过程线

3.2 坝体混凝土温度监测分析

在3 号、13 号、18 号三个坝段的中心截面，按网格布置测点，测点间距8m，埋设差动电阻式温度计进行自动化监测。本文选取18 号坝段进行分析，如图2 所示(其中6 支仪器T18-21 ～T18-26 为18 号坝段A 块864mm 高程的不同桩号上埋设的温度计)。

图2 混凝土温度变化过程线

从图2 可以看出混凝土浇筑后在第3 ～4 天出现最高温度，平均最高温度在24.5℃左右，然后下降，在上层混凝土浇筑后，温度又缓慢上升。说明混凝土浇注初期由于水化热的作用，温度呈急剧上升趋势，达到最高温度后开始下降，以后温度或因边界条件而变化，或受上层混凝土浇注影响而有所回升，但随着水化热的释放，最终都是趋向稳定温度。

4 施工期坝体横缝开合度监测

坝体接缝开合度是判断大坝整体性及施工质量的重要参数。因此，在大坝横缝不同灌区内设置了测缝计，为施工期合理确定封拱灌浆时间、了解灌浆效果及蓄水初期大坝运行情况提供了宝贵资料。

在1 号、2 号、3 号、7 号、14 号、18 号、19 号共七个坝段廊道内的坝体横缝上，埋设测缝计，每个坝段3 ～4 个测点，监测上述坝段横缝的变形。本文选取13 ～14 号坝段进行分析，如图3 所示(其中3支仪器J14-1 ～J14-3 为13 ～14 号坝段横缝内不同桩号上埋设的测缝计)。

图3 测缝计变化过程线

从13 ～14 号坝段混凝土与混凝土结合缝处的测缝计变形观测数据可以看出，随着气温的变化，缝的开合度也随着变化。

5 结 语

(1)混凝土温度监测资料表明，施工期坝体混凝土温度受混凝土本身性质和坝体边界条件的影响，对坝体质量有重要影响。因此，在施工中根据监测数据采取相应的温控措施是十分必要的。

(2)横缝开合度监测资料表明，施工期横缝开合度在年末明显增大。因此，接缝灌浆应安排在这个时段进行灌浆。

(3)监测系统可以帮助及时了解大坝在施工和运行中的状态，以采取相应的措施保证大坝的运行安全。为坝的设计、施工提供了有价值的情报和认识，促进了设计和施工水平的提高。

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