长河坝大坝施工期安全监测成果分析

刘建坤，由广昊，马林艳

(1.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都610072；2.四川大唐国际甘孜水电开发有限公司，四川成都610072)



长河坝大坝施工期安全监测成果分析

刘建坤1，由广昊2，马林艳1

(1.中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都610072；2.四川大唐国际甘孜水电开发有限公司，四川成都610072)

通过对长河坝大坝施工期监测成果进行分析，获得深厚覆盖层上建高堆石坝的监测经验，掌握心墙和堆石体的变形情况和渗流情况。监测结果分析表明，长河坝水电站安全监测设计仪器选型和布置合理，满足有关规范要求；坝体沉降量与坝体填筑过程呈正相关；下游坝坡左右岸水平位移总体呈现向河床中部靠拢趋势，上下游水平位移呈现向下游变形，变形特征符合一般规律；主副防渗墙之间坝基实测水位均低于上游水位，主防渗墙下游侧坝基实测水位均低于上游水位，且水头差在副防渗墙后进一步折减，符合一般规律。

砾石土心墙坝；监测；表面变形；沉降；渗流渗压；长河坝水电站

0 引 言

长河坝工程水库总库容10.75亿m3，装机容量2 600 MW，为一等大(1)型工程，工程挡水、泄洪、引水及发电等永久性主要建筑物为1级建筑物，永久性次要建筑物为3级建筑物，临时建筑物为3级建筑物，长河坝水电站场址地震基本烈度为Ⅷ度。

2013年10月大坝心墙区开始填筑，截至2016年6月，填筑高程约为1 678.00 m(坝顶设计高程1 697.00 m)

1 监测布置

1.1 坝基覆盖层沉降

分别沿主副墙轴线布置1个主监测断面和1个副监测断面沿(纵)0+213.72、(纵)0+253.72、(纵)0+303.72、(纵)0+330.00布置4个监测横剖面。布设13套电位器式位移计。

1.2 坝基渗流渗压监测

在坝纵0+213.72、0+253.72、0+330桩号每个监测断面副防渗墙前、主副墙之间和主墙下游分别布设渗压计，以监测顺河向渗流渗压情况

在副防渗墙下游3.5 m(主副防渗墙之间)及主防渗墙下游3.5 m沿坝轴线方向监测纵剖面，共布置10支渗压计，用以监测防渗墙的防渗效果。

1.3 坝体表面变形监测

上游坝坡1 585.00 m高程布置5个临时沉降测点；在 1 615.00、1 645.00、1 695.00 m高程各布置1排外部变形观测墩；大坝坝顶上下游侧各布置1排外部变形观测墩；下游坝坡在1 510.00、1 545.00、1 585.00、1 615.00、1 645.00、1 672.00 m高程各布置1排外部变形观测墩。共布置97个外部变形观测墩。

1.4 坝体内部变形监测

1.4.1 心墙沉降监测

在桩号(纵)0+193.00、(纵)0+253.72监测断面心墙上、下游及坝轴线布置电位器式位移计沉降测线，在(纵)0+330心墙上、下游布置电位器式位移计沉降测线，测线各测点高程间距30 m，共计44套电位器式位移计。

1.4.2 下游堆石区内部变形监测

下游堆石区内部沉降监测采用水管式沉降仪。分别在坝(纵)0+137.00、(纵)0+193.00、(纵)0+253.00、(纵)0+330.00、(纵)0+394.00桩号剖面，下游坝壳1 645.00、1 615.00、1 585.00、1 550.00、1 513.0 m高程，布置共20个沉降观测条带。在水管式沉降仪观测条带内同期布设引张线式水平位移计。

1.5 心墙区渗流压力监测

在每个主监测断面的1 645.00、1 615.00、1 580.00、1 550.00、1 513.00 m及建基面高程的各个坝体分区分别布设渗压计，共计布置194支。

2 监测成果分析

2.1 沉降监测分析

2.1.1 坝基覆盖层沉降

目前过渡层及堆石区坝基覆盖层累计最大沉降量为647.04 mm，发生在(纵)0+330.00剖面的测点WY6(桩号(坝)0+273.00)。位移时间过程曲线见图1。

图1 过渡层及堆石区坝基覆盖层电位器式位移计监测成果过程

2.1.2 心墙沉降分析

坝体心墙沉降量与心墙填筑呈正相关，沉降量随着心墙填筑高程的增高不断增大，目前坝体心墙最大沉降量(不含覆盖层)为1 330.48 mm，位于(纵)0+253.00桩号坝轴线位置，占心墙填筑高度的0.61%。空间分布见图2。

图2 (纵)0+330.00断面心墙沉降情况(单位：高程m；沉降量mm)

2.1.3 下游堆石区内部沉降监测

堆石区最大沉降(含覆盖层)为2 623.0 mm，位于(坝)0+138.00、(纵)0+330.00的C95测点。扣除覆盖层沉降后，占坝体填筑高度的(219 m)的0.90%。

1 510 m高程累计沉降量519.10～1 782.00 mm之间，其中最大沉降量位于(坝)0+138.00、(纵)0+253.72的C69测点。1 550 m高程累计沉降量586.80～2 623.00 mm之间，其中最大沉降量位于(坝)0+093.00、(纵)0+330.00的C95测点。空间分布见图3。

图3 (纵)0+330.00桩号坝体内部沉降分布示意(单位：高程 m；沉降量 mm)

总体下游堆石区内部沉降量从上游到下游呈递减趋势，如越靠下游坝坡，沉降越小；最大沉降位于坝高的约1/3处。

图6 (纵)0+253.72断面下游堆石体水平位移分布示意(单位：高程 m；水平位移 mm)

2.1.4 上下游坝坡沉降分析

沉降量整体分布呈现由河床中部向两岸递减趋势。符合一般规律。位移时间过程曲线见图4～5。

图4 大坝上游1 615 m高程外部变形沉降测点位移-时间过程

图5 大坝下游1 607 m高程外部变形沉降测点位移-时间过程

2.2 水平位移监测分析

2.2.1 下游堆石区内部水平位移监测分析

水平位移方向总体表现为向下游方向或沉降沉降较大区变形，越靠近下游坝面或沉降较大部位变形越大。主要原因一是由于下游坝面为临空面，坝体水平位移受下游坡面变形影响；二是沉降较大区容易形成漏斗效应，使周围堆石体向漏斗中心移动形成变形。符合一般规律。

越靠近坝基部位变形越大。由于坝体填筑越高，其上覆荷载越大，变形也将随之增大，符合一般规律。空间分布见图6。

2.2.2 上下游坝坡水平位移监测分析

上下游坝坡左右岸水平位移总体呈现向河床中部靠拢趋势，上下游水平位移呈现向下游变形，且越靠近下游坡体变形越大，变形特征符合一般规律。位移时间过程曲线见图7～10。

图11 (纵) 0+253.72坝基实测水位分布(单位：高程 m；水位m)

图7 上游坝坡1 615 m高程外部变形测点位移-时间过程

图8 上游坝坡1 615 m高程外部变形测点位移-时间过程

图10 大坝下游1 607 m高程外部变形测点位移-时间过程

2.3 渗流渗压监测分析

2.3.1 坝基渗流渗压监测分析

主副防渗墙之间、主防渗墙下游侧(纵)0+253.72处渗压水位空间分布见图11。

图11可以看出：①渗墙之间坝基实测水位均低于上游水位，基覆分界线处渗压水位左岸高于右岸。②主防渗墙下游侧坝基实测水位均低于上游水位，且水头差在副防渗墙后进一步折减，折减6.87～12.86 m，符合一般规律。③顺河向坝基渗压水位基本呈现上下游高，主防渗墙下游侧最低的现象，这说明坝基水位主要由上下游河水对坝基进行补贴。

2.3.2 心墙区孔隙水压力

心墙区孔隙水压力与心墙的填筑高程有关，孔隙水压力随坝体填土压力的增大而逐渐增大，其变化趋势与填土压力变化趋势基本相同，且部分有滞后效应。受心墙材料本身的防渗效果影响，孔隙水压力分布大部分呈现中间大、两头小的状态，靠近心墙轴线，孔隙水消散较慢，孔隙水压力相对较大，而越靠近上下游反滤层部位，孔隙水相对容易消散，因而孔隙水压力较小。(纵)0+253.00桩号孔隙水实测水位空间分布见图12。

3 结 论

(1)长河坝水电站安全监测设计充分考虑了土石坝监测仪器安装埋设的实际情况，设计仪器选型和布置合理，满足有关规范要求。

(2)坝体沉降量与坝体填筑过程呈正相关，沉降量随着坝体填筑高程的增高不断增大。堆石区最大沉降(含覆盖层)为2 623.0 mm，扣除覆盖层沉降后，占堆石区坝体填筑高度的(201 m)的0.98%。

(3)下游坝坡左右岸水平位移总体呈现向河床中部靠拢趋势，上下游水平位移呈现向下游变形，且越靠近下游坡体变形越大，变形特征符合一般规律。

(4)主副防渗墙之间坝基实测水位均低于上游水位，主防渗墙下游侧坝基实测水位均低于上游水位，且水头差在副防渗墙后进一步折减，符合一般规律。顺河向坝基渗压水位基本呈现上下游高，主防渗墙下游侧最低的现象，这说明坝基水位主要由上下游河水对坝基进行补贴。

[1]曲传勇， 王伟， 王新， 等. 大西沟水库大坝施工期及蓄水初期监测资料分析[J]. 水力发电， 2014， 40(12)： 101- 104．

[2]郑俊， 邓建辉， 杨晓娟， 等. 瀑布沟堆石坝砾石土心墙施工期孔隙水压力特征与分析[J]. 岩石力学与工程学报， 2011(4)： 709- 717．

[3]王德厚. 水利水电工程安全监测理论与实践[M]. 武汉： 长江出版社， 2007．

[4]苟晓莉. 施工期大坝安全监测自动化系统的实施技术探讨[J]. 水电自动化与大坝监测， 2014， 38(2)： 39- 42．

(责任编辑 高 瑜)

Analyses of Safety Monitoring Results in Construction Period of Changheba Dam

LIU Jiankun1, YOU Guanghao2, MA Linyan1

(1. PowerChina Chengdu Engineering Corporation Limited, Chengdu 610072, Sichuan, China; 2. Sichuan Datang International Ganzi Hydropower Development Co., Ltd., Kangding 626001, Sichuan, China)

The monitoring data of Changheba Dam in construction period are analyzed. The monitoring experiences of high rockfill dam built on deep overburden are obtained and the deformation and seepage of core wall and rockfill body are obtained. The monitoring results show that, (a) the equipment selection and arrangement for dam safety monitoring of Changheba Hydropower Station meet the requirements of relevant specifications; (b) the settlement of dam is positive correlation to dam filling process; (c) the left and right-bank horizontal displacements of downstream dam slope tends to move closer to the middle of riverbed and the upstream and downstream horizontal displacements of dam present an overall trend to move closer to downstream, which are in line with general deformation rules; and (d) the water levels of dam foundation between primary and secondary cutoff walls and in the downstream of primary cutoff wall are lower than upstream water level, which are also in line with general seepage rules．

gravel soil core dam; monitoring; surface deformation; settlement; seepage and seepage-pressure; Changheba Hydropower Station

2016- 07- 23

刘建坤(1975—)，女，黑龙江哈尔滨人，工程师，主要从事水电工程施工技术与管理工作．

TV698(271)

A

0559- 9342(2016)10- 0057- 05