小洪那海水库大坝施工期监测资料分析

2013-09-03田伟

水利规划与设计 2013年9期

田伟

（新疆水利水电科学研究院新疆乌鲁木齐 830049）

1 工程概况

小洪那海水库位于新疆昭苏县小洪那海出山口上游6.6km处，是一个具有灌溉和防洪效益的综合利用工程，水库总库容585.77万m3，坝高46.38m，工程等别为Ⅳ等小（1）型工程，水工建筑物级别为：主要建筑物大坝、溢洪道和放水导流隧洞为4级，次要建筑物和临时建筑物为5级。

水库拦河大坝为混凝土面板砂砾石坝，最大坝高46.38m。坝顶长度262m，趾板水平投影长313m，坝顶高程 2136.50m，上游坝坡 1：1.5，下游坝坡1：1.6，在高程2126.50并设置一级2m宽马道，马道下游坝坡为11.4，下游综合坝坡1：1.54。坝顶宽度6.0m，设“L”型钢筋混凝土防浪墙，防浪墙顶高程2137.70m，墙高3.0m。坝体采用分区填筑，自上游向下游分为垫层区、主砂砾石区。垫层区水平宽度 3m，采用堆砂砾石料场筛分。垫层料由砂砾石料场筛分制备。

2 监测设计

2.1 监测项目

根据《土石坝安全监测技术规范》及参考国内外面板坝监测设计经验，并结合小洪那海水库工程的具体情况，设置了以下监测项目：1）坝体、坝基渗流监测；2）渗透量监测；3）绕坝渗流监测；4）坝体垂直位移监测；5）外部变形监测；6）周边缝变形监测。

2.2 监测项目的测点布置

2.2.1 渗流监测

（1）渗透水压力监测

该坝共有 10个渗流监测测点。选择大坝0+160m断面作为典型渗流监测断面，坝基共布置6个测点（P3～P8），分别埋设在该断面坝轴线上、下游用来观测不同区域渗水情况。采用钻孔埋设共布置4个测点（P1、P2、P9、P10）用来观测帷幕灌浆效果，其中 P1、P2分别在0+160m 断面帷幕上、下游；P9、P10分别在0+110m、0+200m断面帷幕下游。具体布置见图1。

（2）渗流量监测

将坝体渗水引出坝后，排入下游河道，在河床处设置一个量水堰，量测相对渗水流量。

（3）绕坝渗流监测

在两坝肩岩石上及坝下游坡线之外的山体上布置6根测压管观测绕坝渗流情况。

2.2.2 垂直位移变形监测

选择坝体最大断面0+160断面为观测断面，在高程2111米、2121米分别设置了两层水管式沉降计（SSC-1型），其中2111米高程4个测点，2121米高程3个测点，共埋设 7支沉降计测点观测不同高程、不同部位坝体的沉降量。

2.2.3 周边缝变形监测

沿周边缝在2098.0m、2118.0m、2126.0m高程共布设 5组（SDW-200型）三向测缝组，用于监测趾板与面板间的位移。具体布置如图1。

2.2.4 坝体表面变形监测

表面变形监测设计沿坝轴线2个断面，即坝顶下游侧、下游坝坡2112.5m高程各一排。在坝体下游及两岸选择适当点位建立专三级水平位移监测网。水平位移和竖向位移共用一个测点，基点和测点均采用整体钢筋混凝土结构，共布设基点7个，变形标点9个。

2.2.5 闸门监控系统

控制中心设在水库管理站，在放水出口阀门处设有1套现地控制单元（现地LCU单元）。控制中心监控主机通过光缆与现地控制单元的通信，远程监控阀门门及启闭设备。

2.2.6 视频监控系统

水库视频监控系统设有4个图像监控点，分别设在放水闸阀室、左右坝肩及下游放水洞出水处。各处图像点的图像信号采用光缆、视频电缆、双绞线传输到下游放水闸工作门闸房。再通过光端机和光缆传输到水库管理站来完成云台、摄像机的控制。

3 施工期观测资料分析

3.1 坝体渗流监测

小洪那海水库大坝渗透水压力监测共有 10个渗流监测测点。河床0+60米断面作为渗流监测断面，共布置10个测点（P1～P10），其中P1、P2、P9、P10在趾板上下游采用钻孔埋设用来观测帷幕灌浆效果，其余6个测点分别埋设在该断面坝轴线上、下游用来观测不同区域渗透水压力情况。

P1、P2、P9、P10采用钻孔埋设用来观测帷幕灌浆效果，从过程线可以看出：0+160m断面上、下游P1、P2渗压水位起初均呈下降趋势，上游水位高于下游，帷幕上下游渗压水位变化趋势基本一致，0+110m断面帷幕下游P10渗压水位起初呈下降趋势，后水位在仪器埋设位置趋于一条直线。0+200m断面帷幕下游 P9埋设时间较短，渗压水位变化不大。钻孔埋设的渗压计有待于蓄水期间监测其水位的测值再做分析。

过程线如图2、图3所示：

图1 0+160断面监测仪器布置

图2 P1、P2、P9、P10、P3渗透水位过程线

图3 P4、P5、P6、P7、P8、P3渗透水位过程线

从过程线可以看出，大坝基础各部位渗压计其渗压水位在施工期，主要受上、下游水位及降水的影响较大，在2012年7月中旬至8月下旬坝基渗压水位最高。

3.2 坝体垂直位移变形监测

坝体垂直位移监测选择坝体最大断面0+160m断面为观测断面，在高程2112m、2122m分别设置了二层水管式沉降仪（XNSC-100型）。其中2112m高程4个测点，分别是轴上32米V1-1、轴上20米V1-2、轴线处V1-3、轴下20米处V1-4；2122m高程 3个测点，分别是轴上 19米V2-1、轴线处V2-2、轴下19米V2-3。

2112m高程水管式沉降仪于2012年7月16日安装，2012年 8月 2日观测房施工完成后开始观测，由过程线可以看出在填筑期沉降速率较大，在2012年8月13日～2012年10月5日坝体停止填筑后沉降相对平缓。到2012年10月5日，2112m高程水管式沉降仪4测点V1-1、V1-2、V1-3、V1-4的沉降量分别为：18mm、30mm、48mm、36mm，位于坝轴线处V1-3沉降量最大，沉降 48mm；2122m高程水管式沉降仪于 2012年8月1日安装，2012年8月20日观测房施工完成后开始观测，2122m高程水管式沉降仪3测点V2-1、V2-2、V2-3的沉降量分别为：55mm、82mm、53mm，位于坝轴线处V2-2沉降量最大，沉降82mm。

以上所有测点沉降量包含观测房沉降量：1412m观测房累计沉降11mm，1428观测房累计沉降46mm，受观测房施工工期影响，监测成果中坝体沉降量要小于实际沉降量。

2112m和2112m高程沉降计相对 1#、2#观测房沉降过程线见图4与图5。

3.3 结论

P1、P2渗压水位起初均呈下降趋势，上游水位高于下游，帷幕上下游渗压水位变化趋势基本一致，P9渗压水位起初呈下降趋势，后水位在仪器埋设位置趋于一条直线。P10埋设时间较短，渗压水位变化不大。钻孔埋设的渗压计有待于蓄水期间监测其水位的测值再做分析；大坝基础各部位渗压计其渗透水位在施工期，主要受上、下游水位及降水的影响较大；小洪那海面板堆石坝施工期的最大累计沉降量为 121mm，受观测房施工工期影响，监测成果中坝体沉降量要小于实际沉降量。