白杨镇水库大坝坝体分区设计及施工期坝体内部变形监测分析

【摘要】白杨镇水库大坝坝型为混凝土面板砂砾石坝，根据大坝施工期坝体内部变形监测数据分析可知，坝体施工期的沉降量最大为143 mm，以最大沉降量与坝高之比的百分数对比，白杨镇水库大坝为0.22%，施工期沉降不大，水平位移监测成果符合面板堆石坝内部水平位移变形的一般规律。

【关键词】大坝分区；垂直位移；水平位移；变形监测

1、工程概况

白杨镇水库总库容为4463×104m3，工程规模为中型。水库主要包括大坝、溢洪洞、输水隧洞、导流隧洞。大坝顶长310m，坝顶高程958.68m，最大坝高66.47m。

2、大坝坝体分区设计

大坝坝型为混凝土面板砂砾石坝，坝体可分为八个区，分别叙述如下：

（1）混凝土面板：采用不等厚渐变面板，大坝从坝脚到坝顶面板厚度由35cm渐变为45cm。

（2）上游铺盖区：位于坝脚上游，河床趾板的上部，又稱为防渗补强区，采用土料回填。

（3）盖重区：位于铺盖区上游，其作用是稳定上游铺盖区边坡。

（4）垫层区：位于面板下游侧，是防渗面板的可靠基础，也是坝体防渗的第二道防线，垫层料应具有良好的级配，垫层区的宽度设计水平宽度3m。

（5）主堆石（砂砾石）区：其主要作用是起到对面板的支撑。施工中根据现场碾压实验，每层砂砾石料的填筑厚度为0.8m，砂砾石料要求级配连续，最大粒径Dmax<400mm，小于5mm的颗粒含量不宜超过20%，小于0.075mm的颗粒含量不宜超过5%，碾压后坝体砂砾石料的相对密度≥0.85，渗透系数为1×10-2cm/s。

（6）排水区：其主要作用是将渗入坝体的水排至坝外，保持下游区坝体的干燥。坝体内设置水平和竖向排水区。排水区砂石料粒径d=10～300mm，孔隙率控制在25%～28%，渗透系数K≥1×10-1cm/s。

（7）下游护坡：采用C20F200预制砼六棱块。

（8）滤水坝趾区：其主要作用是将排水区的水顺利排出，防止大坝下游坝脚产生冲刷破坏，滤水坝趾区材料为堆石。

3、施工期坝体内部变形监测分析

3.1.1 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+130m断面为观测断面，在高程918m、935m分别设置二层水管式沉降计（SSC-2型）。其中918m高程4个测点，分别是轴上55米V1-1、轴上32米V1-2、轴线上V1-3、轴下24米V1-4；935米高程3个测点，分别是轴上27米V2-1、轴线上V2-2、轴下24米V2-3。

在坝体填筑期即2012年3月9日～2012年5月13日期间，由监测数据反映沉降速率较大，在坝体填筑至坝顶后沉降相对平缓。到2012年5月13日大坝填筑至坝顶，918m高程水管式沉降仪4测点中，位于轴线上V1-3沉降量最大，沉降77.25mm，轴上55米V1-1沉降5.25mm、轴上32米V1-2沉降50.25mm、轴下24米V1-4沉降63.25mm； V1-1～V1-4四测点沉降率分别为0.08mm/d、0.76mm/d，1.17mm/d，0.96mm/d。 935m高程水管式沉降仪3测点中，位于坝轴线上V2-2沉降量最大，沉降72.00mm，轴上27米V2-1沉降49mm、轴下24米V2-3沉降42mm；V2-1～V2-3三测点沉降率分别为1.63mm/d、0.17mm/d，1.40mm/d。

截至2013年4月13日，918m高程V1-1～V1-4四测点沉降分别为：32.00mm、79.00mm、114.00mm、93mm，沉降率分别为：0.03mm/d、0.03mm/d 、0.05mm/d 、0.05mm/d；935米高程V2-1～V2-3三测点沉降分别为89.00mm、115.00mm、83.00mm，沉降率分别为：0.00mm/d、0.03mm/d 、0.06mm/d。

截止到2013年8月5日，918m高程沉降测点中，V1-1～V1-4沉降分别为：53mm、108mm、126mm、96mm，分别占坝高的0.08%、0.16%、0.19%和0.14%；935m高程沉降测点中，V2-1～V2-3沉降分别为：122mm、143mm、86mm，分别占坝高的0.18%、0.22%和0.13%。

统计国内外面板堆石坝的垂直位移监测成果，施工期坝体最大沉降量与坝高之比一般不超过0.5%。白杨镇面板堆石坝施工期的沉降量最大为143 mm，以最大沉降量与坝高之比的百分数对比，白杨镇混凝土面板堆石坝为0.22%，施工期沉降不大。故白杨镇面板砂砾石坝施工期坝体沉降与同类面板坝有相似的规律。

3.1.2 坝体水平位移监测

坝体水平位移监测选择坝体最大断面0+130m为观测断面，分别在高程918m高程设置了4测点水平位移计、935m高程设置了3测点水平位移计，用以监测坝体内部水平位移变形情况。

监测数据分析，安装在918m高程处坝体水平位移监测四测点H1-1～H1-4，截至2012年5月13日大坝填筑至坝顶，位移量分别为：-35.75mm、-29.61mm、-6.61mm、14.19mm； 935m高程坝体水平位移监测三测点H2-1～H2-3，位移量分别为：-7.48mm、-3.10mm、7.22mm。

截至到2013年4月9日，918m高程处坝体水平位移监测四测点H1-1～H1-4，位移量分别为-24.20mm、-28.50mm、19.20mm、50.96mm； 935m高程处坝体水平位移监测四测点H2-1～H2-3，位移量分别为-20.10mm、-6.24mm、13.60mm。

截至2013年8月5日，918m高程处坝体水平位移监测四测点H1-1～H1-4，位移量分别为-32.38mm、-33.56mm、22.44mm、60.64mm； 935m高程处坝体水平位移监测四测点H2-1～H2-3，位移量分别为-26.34mm、-9.74mm、19.02mm。

白杨镇水库工程水平位移监测成果分析显示，水平变形相对以坝轴线测点为界，上游测点向上游位移，下游测点向下游位移，符合面板堆石坝内部水平位移变形的一般规律。

4、大坝施工期坝体内部变形监测分析结论

从垂直位移和水平位移监测成果可知：大坝施工期坝体沉降与同类面板坝有相似的规律， 水平位移监测符合面板堆石坝内部水平位移变形的一般规律。

作者简介：王延文（1983.07--），工程师，现主要从事水利水电工程规划设计工作。