旁多水利枢纽变形监测项目布置及监测数据分析

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(1.中国水利水电科学研究院，北京 100048；2.北京中水科工程总公司，北京 100048)

1 概 述

旁多水利枢纽工程地处西藏自治区林周县旁多乡下游1.50km，位于长江流域拉萨河中游。由碾压式沥青混凝土心墙砂砾石坝、泄洪洞及泄洪兼导流洞、发电引水系统、发电厂房和灌溉输水洞等组成。大坝为沥青混凝土心墙砂砾石或堆石坝，坝顶高程4100.00m，坝顶宽12m，最大坝高72.30m，坝顶长1052m，高程4076.00m以上坝壳料采用堆石，其他部位料采用砂砾石；泄洪洞为表孔无压隧洞，全长778.90m，最大泄量1644m3/s；泄洪兼导流洞为深孔有压隧洞，最大泄量1237m3/s，全长756.80m；发电引水洞为有压隧洞，采用一洞四机的引水方式，最大引用流量350.60m3/s，引水系统全长444.70m；电站总装机160MW。灌溉面积65.28万亩，水库总库容12.3亿m3。旁多水利枢纽工程是一座以灌溉、发电为主，兼顾防洪和供水的Ⅰ等大(1)型工程。

该工程安全监测主要包括变形监测、渗流监测、应力应变计温度监测，以及环境量监测和强震监测等。变形监测是最为直观的监测项目，本文重点对其进行分析。

2 监测项目及系统布置

2.1 坝体内部变形监测

坝体内部水平向位移监测仪器有土体位移计、测斜孔。坝体内部垂直位移监测仪器有弦式沉降仪、电磁式沉降孔。

2.2 位错监测

混凝土防渗墙与沥青心墙结合部位错，及堆石料与沥青心墙间的位错监测仪器有位错计。

2.3 坝体表面变形监测

坝体表面水平向位移采用高精度GPS监测，坝体表面垂直位移采用水准点监测。

2.4 引水发电系统变形监测

引水发电系统隧洞围岩不同深度位移采用多点位移计监测，围岩与衬砌的开合度变形采用测缝计监测。

2.5 泄洪兼导流洞变形监测

泄洪兼导流洞围岩与衬砌混凝土的开合度变形采用测缝计监测。

2.6 边坡变形监测

厂房后边坡、厂房与泄洪洞兼导流洞边坡结合部、泄洪洞兼导流洞出口边坡、泄洪洞出口边坡岩体深层位移采用多点位移计和测斜孔监测，表面变形采用GPS测点和水准测点监测。变形监测仪器布设位置及数量见表1。

表1 变形监测仪器名称、埋设位置及数量

3 监测数据分析

3.1 坝体内部变形监测

3.1.1 水平位移

坝纵0+522.00断面4052.00m高程，5点式土体位移计各测点自2012年4月28日取得观测初值，运行以来各测点累计变化在0.44～7.23mm。埋设至蓄水前各测点位移缓慢增长，蓄水运行后各测点位移逐步趋稳。总体趋势：离心墙越远，位移越大。最下游ES2-2-01测点位移量最大，在2015年以后逐渐趋于稳定(见图1)。

图1 坝纵0+522.00监测断面4052.00m高程土体位移计测值过程线

坝纵0+522.00断面4076.00m高程，3点式土体位移计于2013年8月2日取得观测初值，当前累计位移在1.48～1.87mm。随着时间推移，坝纵0+522.00断面4076.00m高程土体向沥青心墙下游位移量逐渐增大，2016年后逐渐趋于稳定(见图2)。

图2 坝纵0+522.00监测断面4076.00m高程土体位移计测值过程线

坝纵0+522.00监测断面共布设6个测斜孔，由于受施工干扰及测管埋设接长影响，测次较少，部分测孔未埋设到位，无法进行正常观测，IN2-6测孔于2013年6月8日测取初值，测孔孔口相对累计位移量为16.40mm，蓄水期向水流方向水平位移6.46mm(见图3)。

图3 坝纵0+522.00断面4052.00m高程测斜孔IN2-6测值分布

3.1.2 垂直位移

坝纵0+331.00断面4052.00m高程，埋设1套5点式弦式沉降仪。2012年8月24日取得观测初值，截至2016年7月30日，各测点累计沉降变化在344.18～370.25mm，各测点沉降逐渐趋稳(见图4)。

图4 坝纵0+331.00监测断面4052.00m高程弦式沉降仪测值过程线

坝纵0+331.00断面4076.00m高程，埋设的1套3点式弦式沉降仪于2013年7月19日取得观测初值，截至2016年7月30日，各测点累计沉降变化在48.05～54.60mm，各测点测值处于缓慢增长的过程中(见图5)。

图5 坝纵0+331.00监测断面4076.00m高程弦式沉降仪测值过程线

3.1.3 沉降磁环

坝纵0+331.00断面布设6个沉降观测孔，沉降孔(管)以坝基础为界面，以下按10m间距、以上按2m间距布置沉降磁环(见表2)。

表2 坝纵0+331.00断面监测沉降磁环监测坝体沉降观测成果

注以假定可测孔最深点为不动点计算；除测孔IN2-2～IN2-4暂未测试至孔口外，其他各测点为全孔测试。

3.1.4 位错计

持续监测沥青心墙与填筑体之间位错，截至2016年7月30日，下游侧位错计位错值累计变化在-7.60～-0.35mm，变化量较小且趋于稳定(见图6)。

图6 0+331.00监测断面沥青心墙下游侧与砂砾石坝体位错计位错值过程线

3.2 表面变形监测

大坝坝体表面变形监测采用GPS测点进行，分别在坝顶(4100.00m高程)、4076.00m高程马道和4052.00m高程马道布置测点，每个高程设8个测点。大坝GPS监测系统于2013年11月初建成，监测结果显示水平位移呈现坝中部位移(向下游)较大、坝体两端位移较小的特征。位于坝体中部4052.00m高程马道的BT22测点水平位移约100mm，7076.00m高程马道的BT14测点水平位移约120mm。位于左坝端4076.00m高程马道的BT10测点水平位移约40mm。垂直位移同样呈现出中部较大，两端较小的特征，并且高程越高垂直位移(沉降)越大，位于坝体中部4052.00m高程马道的BT22测点垂直位移约200mm，7076.00m高程马道的BT14测点垂直位移约240mm。位于左坝端4076.00m高程马道的BT10测点垂直位移约65mm。坝体水平位移同库水位有较大的相关性，水平位移随着库水位的升降而变化。在库水位稳定的条件下，水平位移已经逐渐稳定，并有逐渐减小的趋势。随着坝体填筑材料固结的完成，坝体垂直位移增长逐步趋缓收敛，基本达到稳定的状态(见图7～图9)。

图7 BT10测点水平位移、垂直位移和库水位相关过程线

图8 BT14测点水平位移、垂直位移和库水位相关过程线

图9 BT22测点水平位移、垂直位移和库水位相关过程线

4 结 语

旁多水利枢纽在施工期至工程运行3年来，大坝土体位移计相对沥青心墙累计水平位移在-2.24～16.56mm，测斜孔相对孔底顺水流方向累计变位在12.62～18.39mm，大坝顺水流方向水平位移在40～120mm。大坝沉降磁环相对测斜孔孔底累计沉降在92.70～433.67mm，水准监测沉降变化在38.90～278.20mm。

变形监测项目按照规范要求及时获取了基准值，尽可能地取得了长时间持续的安全监测资料。及时获得填筑施工期、蓄水期各阶段加载过程的变形监测资料，为控制施工过程中的沉降、渗透影响，及时提供了准确的技术支撑，使大坝填筑采取了合理的施工措施，对于分析评价大坝建筑物及其基础处理初期的工作性态，发挥了极其重要的作用。

[1] SL 551—2012土石坝安全监测技术规范[S].北京：中国水利水电出版社，2012.

[2] 国家电力监管委员会大坝安全监察中心.岩土工程安全监测手册[M].3版.北京：中国水利水电出版社，2013.