小湾拱坝运行初期诱导缝监测成果分析

廖贵能 王顺波 吴光耀 陈维东 周健

（华能澜沧江水电股份有限公司小湾水电厂 云南省大理州 675702）

小湾拱坝运行初期诱导缝监测成果分析

廖贵能 王顺波 吴光耀 陈维东 周健

（华能澜沧江水电股份有限公司小湾水电厂 云南省大理州 675702）

小湾电站坝高库大，在高水位运行情况下坝踵存有一定范围的拉应力区，存在开裂的可能。为了改善坝踵应力分布，防止帷幕被拉裂，确保大坝安全，在坝踵人为设置结构缝以释放坝踵梁向的高拉应力，是解决高拱坝坝踵开裂问题的一种途径。本文介绍了小湾拱坝诱导缝结构和监测仪器布置情况，根据安全监测实测成果，分析了小湾拱坝运行初期诱导缝的开合度、渗流和应力变化情况，并对变化情况做了原因分析和总结，为国内类似工程提供借鉴和参考。

小湾电站；诱导缝；渗透压力；开合度

小湾水电站位于云南省西部南涧县与凤庆县交界的澜沧江中游河段，在干流河段与支流黑惠江交汇处下游1.5km处，系澜沧江中下游河段规划八个梯级中的第二级，是澜沧江中下游河段的龙头水库。小湾工程由混凝土双曲拱坝、坝后水垫塘及二道坝、左岸泄洪洞及右岸地下引水发电系统等组成。混凝土双曲拱坝最大坝高294.5m，正常蓄水位1240m，总库容150亿m3，工程于2008年12月16日导流洞下闸开始蓄水。

1 小湾工程诱导缝简介

1.1 结构诱导缝的设置

小湾大坝诱导缝设置在17#～28#坝段，最低高程位于22#、23#坝段，高程为957.5m，距建基面950.5m高程7.0m，缝深10m，缝末端设有1.5m×2.0m的近似椭圆形廊道，其作用一方面是消除缝端应力集中，另一方面是诱导缝的检查和处理通道。

诱导缝上游设三道止水，其中两道铜止水、一道橡胶止水，诱导缝止水与拱坝横缝三道止水成十字交叉连接成完整的封闭止水系统；每个坝段诱导缝左右侧和下游检查廊道前也设有两道止水。

1.2 小湾诱导缝监测设计布置

根据诱导缝的结构特点，布置缝面渗压、缝开合度和沿缝面剪切错动变形、坝体诱导缝处局部应力分布和诱导缝面在施工期和蓄水后的缝面应力变化等监测项目，对诱导缝工作性态进行监测。

在17#～28#坝段诱导缝的上游止水片前后各布置1支渗压计，在诱导缝坝段结束的16#、29#坝段横缝旁各布置1支渗压计，共计26支渗压计，监测缝面渗压情况。在17#、22#、23#、28#坝段缝面上游止水片后各布置2支双向测缝计，在18#～21#、24#～27#坝段缝面上游止水片后各布置1支单向测缝计，监测诱导缝的开合度和缝面沿径向剪切错动变形。在17#、22#、23#、28#坝段缝面每组双向测缝计旁对应布置压应力计，监测诱导缝在施工期和蓄水后的缝面应力变化过程，结合测缝计、渗压计的监测资料，监测诱导缝在施工期和蓄水后的缝面应力变化过程，综合分析诱导缝的工作性态。

2 缝面渗压监测

2.1 止水前渗压

截至2014年10月31日1239.19m水位下，16#～29#诱导缝坝段上游坝面止水前渗压计中，18#、20#、21#、27# 坝段仪器没有读数，27#～29#坝段基本处于无水状态外，其余均处于有水状态，其中16#、24#止水前渗压计渗透压力投入观测以来基本处于无水压状态，但分别在2010年9月9日1196.65m水位及2010年10月19日1210.15m水位下渗透压力突然增加，约4d后变化趋势相对平稳，并逐渐减小，目前折减系数分别为0.17、0.20，其他止水前渗压计折减系数介于0.93～0.97，并随坝前水位呈正相关性变化。2012～2014年1240m相同水位下，各坝段止水前渗压计折减系数基本相同。

2.2 止水后渗压

2014年10月31日1239.19m水位下17#、20#、24#坝段P-02止水后渗压计仪器没有读数，18#、26#坝段的渗透压力随坝前水位呈正相关性变化，当前折减系数分别为0.11、0.10，其余坝段止水后渗压计基本处于无水压状态。目前随水位降低，渗透压力测值减小，折减系数降低。2012～2014年1240m相同水位下，各坝段止水后渗压计折减系数变化不大。

3 渗流量监测

自2012年7月13日（库水位1215.83m）后，诱导缝检查廊道渗漏总量与库水位总体相关性较好，截止2014年10月29日（库水位1239.37m）渗流量为427.29mL/s，2012～2014年1240m相同水位下渗漏量分别为641.98mL/s、381.90mL/s、379.08mL/s。

4 缝面开合度监测

4.1 缝面垂直开合度

目前诱导缝顶面与底面铅直向随着水位抬升，有相对挤压变形减小趋势或向张开变形发展趋势，水位下降则反之；2012～2014年1240m相同水位下测缝计开合度分别介于：-0.58～0.85mm、-0.59～1.18mm，-0.54～1.21mm，测值变化不大，截止2014年10月31日1239.19m水位下，测缝计测值介于-0.54～1.19mm，导流底孔下闸后变化量介于-0.14～1.03mm之间。

4.2 水平径向开合度

诱导缝径向剪切变形随着水位抬升，总体表现为顶面相对底面向下游错动趋势，但变化量很小，2012～2014年1240m相同水位下测缝计开合度分别介于：-0.98～0.43mm、-1.03～0.44mm，-1.08～0.44mm，测值变化很小，截止2014年10月31日1239.19m水位测值介于-1.08～0.45mm之间，导流底孔下闸蓄水以来变化量介于-0.37～0.06mm之间。

5 缝面接触压应力监测

诱导缝压应力与水位相关性较好，水位上升压应力呈减小趋势，水位下降压应力呈增加趋势（除17#坝段A17Y-C-01压应力计以外）。2012～2014年1240m相同水位下诱导缝应力分别介于：-1.41～-9.07MPa、-1.30～-9.32MPa、-1.29～-8.97MPa，测值变化不大。截止 2014年 10月 31日1239.19m水位诱导缝压应力介于-1.31～-9.01MPa，其压应力及增量最大值均位于22#坝段诱导缝。

17#坝段A17Y-C-01在导流底孔下闸蓄水前，随大坝混凝土压重增加测值基本不变，估计是压应力计与混凝土接触面存在脱空现象；导流洞底孔下闸蓄水后，压应力随水位上升呈增加趋势，随水位下降呈减小趋势，结合缝面渗压情况，应是受水压因素影响。

6 结论

综上所述，诱导缝顶面与底面铅直向随着水位抬升，有相对挤压变形减小趋势或向张开变形发展趋势，水位下降则反之；径向剪切变形随着水位抬升，总体表现为顶面相对底面向下游错动趋势，但变化量很小。正常蓄水位下诱导缝缝面开合度测值变化很小。结合目前诱导缝检查廊道巡视检查情况，测缝计、渗压计监测成果和诱导缝渗水量等综合来看，诱导缝设计布置合理，目前的工作性状基本正常。

[1]陈秋华.碾压混凝土拱坝成缝新技术[J].水力发电，2002（1）：23～26.

TV642.4

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1004-7344（2016）23-0137-01

2016-7-23

廖贵能（1988-），男，云南楚雄人，助理工程师，本科，从事水电站水工建筑物运行维护、大坝安全监测技术管理工作。