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某水電站碾壓混凝土拱壩安全監(jiān)測(cè)介紹

文檔作者：陸文婷文檔來源：吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年02月21日
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某水電站碾壓混凝土拱壩安全監(jiān)測(cè)介紹
陸文婷
吉林省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院
水利水電
摘要：安全監(jiān)測(cè)是碾壓混凝土拱壩設(shè)計(jì)中非常重要的組成
部分，結(jié)合工程建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，從時(shí)間和空間上對(duì)建筑物的工
作狀況進(jìn)行監(jiān)控，從而做到投資省、效果好、達(dá)到安全監(jiān)控的目的，
指導(dǎo)施工和運(yùn)行。監(jiān)測(cè)資料能為施工提供可靠的依據(jù)，并為以后
碾壓混凝土拱壩的設(shè)計(jì)、施工積累經(jīng)驗(yàn)。本工程大壩為碾壓混凝
土拱壩，最大壩高77m，建筑物等級(jí)為2 級(jí)建筑物，根據(jù)規(guī)范及工程
地質(zhì)的特點(diǎn)，本工程監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：大壩變形監(jiān)測(cè)，大壩應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)
測(cè)，滲流滲壓監(jiān)測(cè)，自動(dòng)化采集系統(tǒng)等。
關(guān)鍵詞：碾壓混凝土；拱壩；應(yīng)力應(yīng)變；滲流；安全監(jiān)測(cè)；設(shè)計(jì)
1 工程簡(jiǎn)況
某水電站工程地處廣西壯族自治區(qū)西北，位于馱娘江上游，壩
址區(qū)位于西林縣普合鄉(xiāng)那后村上游2km左右，距西林縣城23km。
該電站是馱娘江梯級(jí)電站的第一級(jí)電站, 電站裝機(jī)容量3.2萬
Kw。水庫(kù)的總庫(kù)容為1.33×108m3，水庫(kù)正常蓄水位685.00m，壩型
為碾壓混凝土雙曲拱壩，最大壩高77m。
本工程砼拱壩為2級(jí)建筑物，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，校
核洪水標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇，其相應(yīng)泄量為1860m3/s和1320m3/s，選
擇兩個(gè)泄洪表孔和一個(gè)中孔聯(lián)合泄流的方式泄洪。
2 壩體布置
砼拱壩壩頂高程687.00m，防浪墻頂高程為688.20m。壩頂厚
6.70m，最大壩高77.0m，壩頂上游弧長(zhǎng)271.31m，最大中心角
77.0975°，最小中心角58.6977°，中曲面拱冠處最大曲率半徑
169.650m，最小曲率半徑103.00m。壩底拱冠處厚18.0m，左右拱端
處厚22.5m，厚高比0.234。拱冠梁最大倒懸度為0.10，壩身最大倒
懸度為0.201。兩個(gè)泄洪表孔分別位于拱壩中心線兩側(cè)，堰頂高程
為675.0m，每孔凈寬為10.0m。泄洪中孔位于拱壩中心線處，進(jìn)口
底板高程為635.0m。受壩體結(jié)構(gòu)限制，中孔出口孔口尺寸為4×5m （寬×高）。
3 安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)布置
本工程大壩為碾壓混凝土拱壩，最大壩高77m，建筑物等級(jí)為
2級(jí)建筑物，根據(jù)規(guī)范，并結(jié)合壩的等級(jí)，地質(zhì)情況、結(jié)構(gòu)型式等，應(yīng)
具備的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：位移（水平、垂直）、傾斜、接縫和裂縫，壩體溫
度場(chǎng)、壩基濕度、庫(kù)水溫度、滲漏量、揚(yáng)壓力、繞壩滲流等。在具體
工程中應(yīng)結(jié)合大壩結(jié)構(gòu)和地質(zhì)條件，適當(dāng)增減，并針對(duì)具體部位設(shè)
置專門監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，如近壩區(qū)岸坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)，局部結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變
監(jiān)測(cè)等。根據(jù)樞紐建筑物及工程地質(zhì)的特點(diǎn)，本工程監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有：
大壩變形監(jiān)測(cè)，大壩應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)，滲流滲壓監(jiān)測(cè)，自動(dòng)化采集系
統(tǒng)等。
4 監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)
4.1 大壩變形監(jiān)測(cè)
變形監(jiān)測(cè)包括壩體水平位移(切向和徑向位移)、壩體沉降及壩
肩變形，特別是兩壩肩壩體的切向位移是變形監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵項(xiàng)目，拱
冠、壩與重力墩、拱壩與右岸基巖接合部及及重力墩的變形做為監(jiān)
測(cè)重點(diǎn)。
（1）大壩水平位移。根據(jù)本工程的地形及地質(zhì)條件，河谷較
寬，壩頂弧長(zhǎng)近375m，壩頂上游弧長(zhǎng)271.31m，最大壩高77.0m，結(jié)
構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)在左、右岸設(shè)置了推力墩，改善拱壩壩肩地質(zhì)條件和縮短
了壩頂長(zhǎng)度。
①壩體及壩肩水平位移（徑向、切向）：采用垂線、壩頂表面測(cè)
點(diǎn)三角測(cè)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)垂線所在位置的徑、切向方位，安裝垂
線坐標(biāo)儀，測(cè)出徑向和切向位移。
②大壩傾斜、基礎(chǔ)水平位移。通過這五條垂線可得到：大壩、
左右岸推力墩的徑向、切向位移，將3#垂線各測(cè)點(diǎn)徑向位移連線，
可得到拱冠梁監(jiān)測(cè)斷面的傾斜變化。在壩基的2#、3#、4#倒垂線可
得到壩基變形的水平位移。
③誘導(dǎo)縫及結(jié)構(gòu)縫開合度。為便于同應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)儀器對(duì)應(yīng)
布置，該部分監(jiān)測(cè)布置見大壩應(yīng)力應(yīng)變布置。
（2）大壩垂直位移。壩體豎直位移監(jiān)測(cè)，采用水準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)
測(cè)，大壩垂直位移包括壩頂及壩基垂直位移。根據(jù)壩址區(qū)域地形
條件和樞紐布置，采用水準(zhǔn)線路引測(cè)至壩頂、壩基，監(jiān)測(cè)壩頂、壩基
垂直位移。
水準(zhǔn)線路的建立，在左岸上壩公路上，遠(yuǎn)離壩肩約1.5km處下
游設(shè)置雙金屬標(biāo)作為水準(zhǔn)線路的校測(cè)基點(diǎn)，沿著公路至壩肩設(shè)置
混凝土金屬標(biāo)為起測(cè)基點(diǎn)，在壩頂水平位移監(jiān)測(cè)墩上設(shè)置7個(gè)水準(zhǔn)
測(cè)點(diǎn)，最后一個(gè)水準(zhǔn)測(cè)點(diǎn)位于右壩肩，然后進(jìn)行往返測(cè)回，形成閉
合水準(zhǔn)線路。
利用右岸下游進(jìn)壩基廊道公路，設(shè)置水準(zhǔn)線，離進(jìn)口約800m 處設(shè)置雙金屬標(biāo)作為水準(zhǔn)線路的校測(cè)基點(diǎn)，在壩基廊道設(shè)5個(gè)水準(zhǔn)
點(diǎn)，監(jiān)測(cè)壩基垂直位移。
4.2 大壩應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)
大壩應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)包括應(yīng)力應(yīng)變、壩體溫度、水溫、表面溫度、
基礎(chǔ)溫度、結(jié)構(gòu)縫開合度監(jiān)測(cè)等項(xiàng)目。
（1）大壩應(yīng)力應(yīng)變。根據(jù)大壩結(jié)構(gòu)布置及應(yīng)力應(yīng)變計(jì)算成果，
選620m、650m高程兩個(gè)監(jiān)測(cè)截面和拱冠梁剖面，即“二拱一梁”網(wǎng)
格對(duì)大壩應(yīng)力控制監(jiān)測(cè)，儀器布置在拱冠、1/4梁和拱端位置。拱
冠、1/4梁部位分別在距上、下游2.0m處布置4向平面應(yīng)變計(jì)組，4 支組成的平面平行于壩面，并在每組應(yīng)變計(jì)旁邊埋設(shè)1支無應(yīng)力
計(jì)，無應(yīng)力距應(yīng)變計(jì)組1.0m，距壩上、下游表面2m；拱端部位分別
在距上、下游2.0m、距拱端5m，布置處布置5向平面應(yīng)變計(jì)組，其中
4支組成的平面平行于拱截面，第5支為豎直向，在每組應(yīng)變計(jì)旁邊
埋設(shè)1支無應(yīng)力計(jì)。
（2）大壩溫度監(jiān)測(cè)。溫度監(jiān)測(cè)包括大壩表面溫度（下游表面、
庫(kù)水溫度）、壩體內(nèi)部混凝土溫度及壩基基礎(chǔ)溫度等。表面溫度監(jiān)
測(cè)：在左1/4梁、拱冠斷面620m、640m、650m、665m、685m高程，分別
布置溫度計(jì)監(jiān)測(cè)表面溫度，其位置控制在距表面50mm內(nèi)，最大不
超過100mm。
庫(kù)水溫度監(jiān)測(cè)：水庫(kù)的死水位為654.00m，正常水位為
685.00m，泄洪中孔底高程635.00m，在左1/4梁斷面布置溫度計(jì)，在
死水位以上按5m間距設(shè)置，在死水位以下10m間距設(shè)置，溫度計(jì)
位置控制在距壩上游面50-100mm內(nèi)。
基礎(chǔ)溫度監(jiān)測(cè)：在拱冠梁基礎(chǔ)中部布置一組溫度計(jì)，溫度計(jì)采
取鉆孔埋設(shè)每孔埋設(shè)4支溫度計(jì)，以監(jiān)測(cè)基巖在混凝土水化熱溫升
時(shí)對(duì)基礎(chǔ)的溫度傳遞和基礎(chǔ)不同深度下溫度分布，同時(shí)可根據(jù)溫
度分布了解壩基滲流情況。
（3）壩體結(jié)構(gòu)縫、接觸縫監(jiān)測(cè)。壩體結(jié)構(gòu)縫監(jiān)測(cè)為壩體的誘導(dǎo)
縫開合度變化監(jiān)測(cè)，用測(cè)縫計(jì)監(jiān)測(cè)。
拱壩和基巖的接觸縫，拱冠梁基礎(chǔ)接合部布置3支測(cè)縫計(jì)。
4.3 滲流滲壓監(jiān)測(cè)
滲流滲壓監(jiān)測(cè)包括大壩壩基揚(yáng)壓力、壩體混凝土滲透壓力和
兩岸繞壩滲壓監(jiān)測(cè)。
（1）壩基揚(yáng)壓力。根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)布置，壩基揚(yáng)壓力設(shè)縱向揚(yáng)
壓力監(jiān)測(cè)，在壩基廊道內(nèi)設(shè)5個(gè)測(cè)壓管，監(jiān)測(cè)縱向揚(yáng)壓力分布。
（2）壩體混凝土滲透壓力。選取拱冠梁剖面，在610m、620m兩
個(gè)高程的碾壓施工縫面上布設(shè)2組共6支滲壓計(jì)。
（3）繞壩滲流。在壩后坡鉆孔，設(shè)水位監(jiān)測(cè)孔，監(jiān)測(cè)兩壩肩滲
壓及近壩區(qū)帷幕灌漿效果。
5 結(jié)語
監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)布置考慮碾壓混凝土拱壩的運(yùn)行和施工特
點(diǎn)，全面反映大壩的工作狀態(tài)，并做到儀器少而精。在實(shí)際實(shí)施當(dāng)
中也總結(jié)了一些心得：1）在施工過程中由于當(dāng)?shù)販囟容^高，溫控措
施也存在一定的問題，因而出現(xiàn)較多裂縫，顯得應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)布置
偏少；2）由于倉(cāng)面施工人員多，設(shè)備機(jī)械和埋設(shè)的儀器數(shù)量多，電
纜采用明線，就多次發(fā)生電纜破壞現(xiàn)象，在以后的設(shè)計(jì)中應(yīng)特別注
意；3）從現(xiàn)場(chǎng)所得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，基本反映了大壩目前的
狀況。

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