某工程大坝垂直位移监测分析

潘宣何 袁国金

（湖南澧水流域水利水电开发有限责任公司 长沙市 410014）

1 工程概况

某工程是一座以防洪为主，兼顾发电、灌溉、航运等多目标开发的水利综合枢纽，坝址控制流域面积3 000 km2。水库具有年调节性能，总库容14.39 亿m3，正常蓄水位140 m。电站装机容量120 MW，灌溉农田0.36 万hm2（5.4 万亩），通航建筑物规模50 t 级。大坝为碾压混凝土重力坝，属Ⅰ等工程，坝顶高程148m，最大坝高88 m，坝轴线长351 m。大坝共分18 个坝段，自左向右分别为：非溢流坝段、溢流坝段、厂房坝段、灌溉渠首组成。工程于2004年开工建设，2007年蓄水运行。

大坝坝基位于石英砂岩地，岩体大部分为良质地基，局部存在地质缺陷，整体而言，左岸岩体差于右岸，表现为弱上风化带较厚，夹层性状较差；河床左侧比右侧差，表现为岩体中裂隙密集带发育、风化加剧加深。为满足设计要求，对5#、6#、12#等坝段的坝基岩体进行了固结灌浆处理。

2 监测方法及测点布置

大坝坝顶及上游基础廊道、下游排水廊道布设有精密水准点观测大坝垂直位移。上游基础廊道、下游排水廊道水准观测以6#坝段基础廊道观测室处的双金属标L1 作为水准工作基点；大坝坝顶水准观测是以位于右岸边坡的水准点L2 作为工作基点，采用最新控制网复测成果进行外观作业。坝顶及基础廊道水准工作基点均以右岸下游坝区水准基点BM1 进行校测。

大坝基础廊道布测17 个观测测点，下游排水廊道布置15 个观测测点；坝顶布置18 个观测测点；坝体高程90 m 高程布设一条静力水准测线，观测5#～14#各坝段相对6#坝段的相对位移；5#和12#坝基坝踵及坝趾处各埋设1 个基岩变形计。

3 垂直位移监测分析

3.1 大坝基础位移分析

大坝基础位移于水库蓄水前的2007年10月开始观测，并取得首测值，监测频率为1～2 次/年。

3.1.1 上游基础廊道

上游基础廊道位移分布线如图1 所示。蓄水初期，上游基础廊道位移变化相对较大，各测点位移量介于（2.5～7.08）mm 之间（2009年11月），位移最小点位于1#坝段，最大位移点在11#坝段；当蓄水水位达到138.26 m 水位时，上游基础廊道位移量也变化不大，变幅在（1.18～2.92）mm 之间，变幅最大处位于坝中10#坝段，各测点位移量无明显变化，上游基础廊道沉降稳定。

图1 上游基础廊道处位移分布

上游基础廊道各测点位移沿坝轴线方向呈现坝中部位大，两岸小，与坝体高度成正比例关系；右岸坝基边坡相对较缓，位移变化也较平缓。

3.1.2 下游排水廊道

下游排水廊道位移分布线如图2 所示。与上游基础廊道类似，位移主要发生在蓄水初期及蓄水过程中，各测点位移量在（5.37～8.77）mm 之间（2009年11月），位移最小点位于最大位移位置在4#坝段；后期位移量变化相对较小，变幅在（1.62～4.39）mm 之间，变幅最大点位于坝中10#坝段，最大位移量13.16 mm；2012年12月后，下游廊道位移变化较小，基础廊道沉降稳定。

同理，下游排水廊道各测点位移沿坝轴线方向呈现坝中部大两岸小的分布规律。

图2 下游排水廊道处位移分布

3.2 坝顶位移分析

坝顶位移于水库蓄水后的2009年1月起测，并取得初始观测值。图3 为坝顶位移过程线，图4 为坝顶各坝段位移分布图。

坝顶位移受气温影响大，水位影响相对较小。温度上升时，坝顶上抬；温度下降时，坝顶下降；水库首次观测处于气温相对较低时候，坝顶位移处于低值，夏季观测时，坝顶抬升后，位移表现为负值，最大抬升量5.04 m。

对比气温相对较高时各测点的观测值，坝体总体呈沉降趋势。2009年8月与2014年6月的坝顶垂直位移相比，变幅值在（0.07～4.54）mm；对比低温季节观测成果，坝顶沉降变幅在（0.12～4.65）mm，坝顶位移累计最大沉降量位于10#坝段，沉降量为4.65 mm。

从各坝段坝顶沉降分布看，中间坝段7#～12#的位移变化量相对较大，变化量在（1.86～5.57）mm 之间；两边坝段位移变化较小，变化量在（7.62～9.68）mm 之间。

3.3 相对垂直位移

图3 坝顶位移过程线

图4 坝顶各坝段位移分布

坝体高程90 m 廊道布设了一条静力水准测线，观测5#～14#各坝段相对6#坝段的相对位移。2008年5月7日～7月24日采用人工观测，实测各坝段相对沉降量在（-0.5～0.08）mm 之间；2010年4月24日采用自动化系统观测，静力水准实测相对位移极值统计如表1 所示。截止2014年12月31日，实测各坝段相对沉降量在（-2.42～1.30）mm 之间，相对沉降最大坝段位于10#坝段，抬升值最大坝段位于7#坝段。监测结果表明：高程90 m 廊道各坝段之间没有明显不均匀沉降。

表1 坝体高程90 m 静力水准实测相对位移 mm

3.4 坝基基岩变形（表2）

表2 坝基基岩变形计实测变形

大坝蓄水前，坝基基岩变形变化量在（-1.45～0.91）mm 之间，这主要是由于坝体混凝土浇筑、固结灌浆及仪器误差导致的； 水库蓄水后，2007年10月～2014年12月31日各基岩变形变化量在（-0.4～0.17）mm 之间，变化量相对较小。说明基岩（15～20）m 范围内的没有明显变形。

4 结 语

（1）大坝基础沉降主要发生在水库蓄水初期和蓄水过程中，上游基础廊道最大沉降量为9.96 mm，下游排水廊道最大沉降量为13.16 mm；沉降量较大的坝顶位于河床中部，两岸岸坡渐小。

（2）坝顶位移受气温影响较大，温度上升时，坝顶上抬；温度下降时，坝顶下降。坝顶最大沉降量为4.65 mm；沉降量变幅较大区域主要集中在中间坝段。

（3）各坝段相对6#坝段的相对沉降较小，无明显沉降现象。

（4）坝基基岩变化量较小，水库蓄水后基岩变形稳定。

[1] 张博等.丰满大坝垂直位移监测资料分析[J].三峡大学学报（自然科学版），2010，32（6）:25-28.

[2] 邓仕涛，廖明菊.乐滩水电站竣工安全鉴定大坝变形监测资料分析[J].甘肃水利水电，2011，47（9）:20-22.

[3] 刘明军.长洲水利枢纽大坝外部变形观测[J].人民长江，2013，34（03）:53-59.