傳-小井溝水利工程土石壩施工期監(jiān)測(cè)(1)

1、小井溝水利工程土石壩施工期監(jiān)測(cè)一、工程概況小井溝水利工程位于自貢市榮縣境內(nèi)的越溪河小井溝峽谷， 該水庫(kù)的正常蓄水位為429m水庫(kù)總庫(kù)容量為1.6595億m3,大壩為碎面板堆石壩，最大壩高度 數(shù)為87m主干渠渠首流量為10m3/s ,灌溉面積為14.56萬(wàn)畝，供水設(shè)計(jì)引用流 量為4.0m3/s。該工程為II級(jí)工程，施工中的擋水建筑物（主、副壩）、溢洪道、 取水洞進(jìn)水口以及主要建筑開挖邊坡工程皆按照n級(jí)設(shè)計(jì)方案執(zhí)行。小井溝水利工程主要建筑物包括砼面板堆石壩、 溢洪道、 右岸泄洪放空隧洞、左岸取水隧洞、 副壩及排洪渠等主要建筑物組成。 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在砼面板堆石壩、 溢 洪道、泄洪放空隧洞、邊坡、副壩和排

2、洪渠布置了監(jiān)測(cè)儀器。主壩區(qū)域設(shè)置了內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)和外部變形監(jiān)測(cè)； 溢洪道主要針對(duì)閘室及屋奇段進(jìn)行監(jiān)測(cè)； 泄洪隧洞布置 3 個(gè)觀測(cè)斷面； 在庫(kù)岸邊坡設(shè)置地下水位觀測(cè)管及滲流監(jiān)測(cè)； 副壩設(shè)有外部變形和水位監(jiān)測(cè)。二、工程施工監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)小井溝水利工程的施工安全監(jiān)測(cè)主要分為巡視檢查和儀器監(jiān)測(cè)兩部分， 其中巡視檢查環(huán)節(jié)主要包括以下責(zé)任區(qū)：（ 1）主壩及主壩基礎(chǔ)；（ 2）溢洪道；（ 3）泄洪放空洞；（ 4）副壩；（5）排洪渠；（6）取水洞進(jìn)水口；（7）樞紐邊坡。儀器監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)主要包括以下責(zé)任區(qū)域：（ 1）大壩，根據(jù)土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（ SL/551-2012 ），面板壩主要布置有以下觀測(cè)項(xiàng)目：表面變形、內(nèi)

3、部變形、面板縫間位移、面板應(yīng)力應(yīng)變及溫度測(cè)、滲流、水質(zhì)分析、庫(kù)水位監(jiān)測(cè)等；（2）左岸取水隧洞，左岸取水隧洞在閘室布置表面變形和水位監(jiān)測(cè)；（3）右岸溢洪道，溢洪道布置有以下觀測(cè)項(xiàng)目：變形、應(yīng)力、基礎(chǔ)揚(yáng)壓力、水位、霧化監(jiān)測(cè)等；（ 4）右岸泄洪隧洞，泄洪放空洞布置有以下觀測(cè)項(xiàng)目：變形、應(yīng)力、外水壓力監(jiān)測(cè)等。（5）繞壩滲流監(jiān)測(cè)，主要布置有以下觀測(cè)項(xiàng)目：地下水位觀測(cè)管進(jìn)行監(jiān)測(cè)。；（6）簡(jiǎn)易氣象站須觀測(cè)的項(xiàng)目包括：氣壓、空氣的溫度和濕度、風(fēng)向和風(fēng)速，降雨等。要求采用自動(dòng)觀測(cè)記錄；（ 7）副壩布置有以下觀測(cè)項(xiàng)目：變形、滲透壓力、滲流量、水位監(jiān)測(cè)等；（8）排洪渠布置有水位監(jiān)測(cè)。三、工程施工監(jiān)測(cè)具體措施（一）主

4、壩監(jiān)測(cè)在主壩監(jiān)測(cè)工作中， 首先要對(duì)斷面布置進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 根據(jù) 土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范規(guī)定，在上游壩坡正常蓄水位設(shè)置臨時(shí)監(jiān)測(cè)斷面，具體為在下游壩坡1/2 壩高處布設(shè)1 至 3 個(gè)，在 1/2 壩高以下布設(shè)1 至 2 個(gè)。監(jiān)測(cè)斷面布置如下：在最大壩高處、左右岸地形突變以及地質(zhì)條件復(fù)雜部位共布置3 個(gè)監(jiān)測(cè)橫斷面，樁號(hào)分別為壩0+099.08 m、壩0+135.10m和壩0+183.08m,其中壩0+135.10m斷面位于最大壩高處。 同時(shí)在上游面板正常蓄水位以下385.00m、 400.00m、 415.00m高程各布置1 個(gè)臨時(shí)監(jiān)測(cè)縱斷面。其次要針對(duì)主壩的變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 分為壩體外部變形監(jiān)測(cè)、

5、壩體內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)以及面板縫位移監(jiān)測(cè)等。（ 1）大壩表面變形分為水平位移和豎向位移，為監(jiān)測(cè)其變形情況，在大壩壩頂和下游坡面設(shè)置水平豎向位移測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)。 并且采用多點(diǎn)邊角交會(huì)法來(lái)監(jiān)測(cè)壩體的水平位移情況，精密水準(zhǔn)法監(jiān)測(cè)壩體的垂直位移。（2）選擇主壩最大橫斷面（樁號(hào)壩0+135.10m）作為主要監(jiān)測(cè)控制斷面，另選 主壩樁號(hào)壩0+099.08m作為校核監(jiān)測(cè)斷面布置儀器設(shè)備，進(jìn)行壩體內(nèi)部監(jiān)測(cè)。（ 3）根據(jù)水庫(kù)主壩布置及趾板部位地質(zhì)條件，選擇在最大壩高與兩岸坡約1/3 、 1/2 、 2/3 壩高處的周邊縫上布置三向測(cè)縫計(jì)，針對(duì)不同部位面板周邊縫的變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。（二）副壩監(jiān)測(cè)在副壩監(jiān)測(cè)工作中， 需要結(jié)

6、合壩基地質(zhì)條件及壩高對(duì)施工中的位移情況進(jìn)行檢測(cè)，具體選擇4#、 7#、 8#、 9#、 10#副壩進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，在壩頂沿壩軸線方向各布置 1 條測(cè)線， 分區(qū)域布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位對(duì)副壩進(jìn)行表面變形監(jiān)測(cè)。 此外， 還可以采用視準(zhǔn)線法或邊角交會(huì)法進(jìn)行水平位移監(jiān)測(cè)， 針對(duì)各土石壩壩體的垂直位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)采用二等精密水準(zhǔn)進(jìn)行施測(cè)。在庫(kù)水位監(jiān)測(cè)時(shí)需要在4#副壩上下游各設(shè)置一副水尺，在7#副壩至10#副壩上游與下游各設(shè)置水尺。在滲流量監(jiān)測(cè)時(shí)，由于4#副壩下游水位較高，沒有設(shè)壩底排水溝， 因此沒有設(shè)置量水堰。 可以在 7#副至10#副壩下游壩底排水溝內(nèi)設(shè)置量水堰，以此來(lái)監(jiān)測(cè)各副壩總滲流匯集流量。此外在進(jìn)行副壩監(jiān)測(cè)時(shí)

7、， 還要重視水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作， 需要在量水堰及滲水的出口處取水樣進(jìn)行透明度水質(zhì)分析， 通過對(duì)滲透水樣和對(duì)比水樣的分析， 可以準(zhǔn)確得到壩體開裂與產(chǎn)生的化學(xué)侵蝕作用， 以此來(lái)判斷排水設(shè)備與防滲結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。（三）右岸溢洪道監(jiān)測(cè)在右岸溢洪道監(jiān)測(cè)工作中， 需要對(duì)閘室的變形情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)， 也就是其產(chǎn)生的平面位移和豎向位移， 通過觀測(cè)設(shè)置在閘墩頂部的觀測(cè)點(diǎn)對(duì)外部變形、 內(nèi)部變形以及應(yīng)力應(yīng)變數(shù)值等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。 具體如下： 在外部變形監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)， 需要在溢洪道閘室及邊墻設(shè)置12 個(gè)測(cè)點(diǎn)，邊坡馬道上設(shè)置17 個(gè)測(cè)點(diǎn)，總共設(shè)置29 個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行水平豎向位移觀測(cè)， 采用精密水準(zhǔn)法進(jìn)行垂直位移監(jiān)測(cè)。 在內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，為驗(yàn)

8、證溢洪道在外荷載作用下是否產(chǎn)生了相對(duì)位移，需要在閘室、屋奇段、陡槽段等結(jié)構(gòu)混凝土與基巖之間設(shè)置8 支單向測(cè)縫計(jì)，以此來(lái)對(duì)閘墩接觸面進(jìn)行裂縫監(jiān)測(cè)。 在應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)， 工作門采用一扇弧形門， 沿兩側(cè)閘墩受推力方向，即沿輻射狀的受力鋼筋上共布置20 支鋼筋計(jì)，用以分析閘墩的受力狀態(tài)。（四）右岸泄洪放空洞監(jiān)測(cè)該水利工程中泄洪隧洞的最大流速為 32.9m/s ，為高流速的水工隧洞，因此選擇代表性的洞段設(shè)置安全監(jiān)測(cè)設(shè)備。主要針對(duì)圍巖變形情況進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)， 具體為在帷幕前A-A 監(jiān)測(cè)斷面上布置3 套多點(diǎn)位移計(jì)，分別設(shè)置于頂拱和兩邊墻區(qū)域，同時(shí)還要在帷幕后 B-B 監(jiān)測(cè)斷面的右邊墻上布置1 套三點(diǎn)式多點(diǎn)位

9、移計(jì)。在洞身外水壓力監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)，需要在3個(gè)洞身監(jiān)測(cè)斷面各布設(shè)2 支滲壓計(jì)， 分別設(shè)置在洞頂與底板下。 在各洞身監(jiān)測(cè)斷面分別選擇3 個(gè)結(jié)構(gòu)應(yīng)力特征位置（底板中部、直墻中部、頂拱）進(jìn)行監(jiān)測(cè)，總共需要布設(shè)18 支鋼筋計(jì)。（五）排洪渠監(jiān)測(cè)該工程項(xiàng)目中瓦滓排洪渠方案從4#副壩上游約400 米處開始監(jiān)測(cè)，第一段為明渠段樁號(hào)0+0000+923.275段，整體長(zhǎng)度為923.275m；第二段為排洪隧洞段長(zhǎng)度 1305.583m； 第三段為陡槽、 消力池與月坡河連接段長(zhǎng)度491.542m； 第四段為月波河改造段長(zhǎng)度5729.221m。瓦滓排洪渠渠線總長(zhǎng)8449.621m,沿排洪渠渠內(nèi)在左右坡面設(shè)水尺進(jìn)行水位監(jiān)測(cè)，

10、總共需要布設(shè)6 一副水尺。（六）環(huán)境量監(jiān)測(cè)在進(jìn)行環(huán)境量監(jiān)測(cè)時(shí)，主要開展以下工作內(nèi)容：（ 1）水位監(jiān)測(cè)與水庫(kù)水位監(jiān)測(cè)，其監(jiān)測(cè)布置為上游淤積斷面-350.00處，需要在取水隧洞進(jìn)口閘墩與主壩 上游坡面設(shè)置水尺，同時(shí)在取水洞進(jìn)水閘室及面板壩下游各設(shè)置 1套遙測(cè)水位計(jì) 進(jìn)行監(jiān)測(cè)；（2）項(xiàng)目庫(kù)水溫監(jiān)測(cè)，利用在典型斷面的面板設(shè)置的溫度計(jì)監(jiān)測(cè)庫(kù) 水溫；（3）氣溫等環(huán)境量監(jiān)測(cè)，針對(duì)簡(jiǎn)易氣象站觀測(cè)的項(xiàng)目例如空氣溫度與降 雨等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行監(jiān)測(cè)；（4）壩前淤積情況監(jiān)測(cè)，在近壩區(qū)布置一個(gè)觀測(cè)斷面， 具體可以采用水下攝影與水下地形測(cè)量的方式對(duì)壩前淤積進(jìn)行觀測(cè)；在施工前期與施工中期還要針對(duì)此數(shù)據(jù)進(jìn)行不定期復(fù)查。（七）輸水

11、干渠監(jiān)測(cè)在對(duì)輸水干渠進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，需要分別在干渠始端與末端設(shè)置水位標(biāo)尺，同時(shí)在隧洞、渡槽以及暗渠的始端與末端也都要進(jìn)行相應(yīng)的人工監(jiān)測(cè)，在本監(jiān)測(cè)環(huán)節(jié)需要布置36把水位標(biāo)尺。選用精密水準(zhǔn)發(fā)對(duì)槽身沉降數(shù)值進(jìn)行觀測(cè)，以此來(lái)推 算出支承拱的變形程度，在古樓口與嗅水河渡槽分別設(shè)置10套與14套垂直位移 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。利用工作基點(diǎn)對(duì)渡槽身的實(shí)際位置與相應(yīng)沉降值采取日常觀測(cè)的措 施，以此來(lái)促進(jìn)監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。四、小井溝水利工程土石壩施工期監(jiān)測(cè)的設(shè)計(jì)與實(shí)施（一）壩體外部變形監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)安全監(jiān)測(cè)體系以面板堆石壩監(jiān)測(cè)為核心， 監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)的部位和測(cè)點(diǎn)布置考慮各 種內(nèi)外因素引起的相互作用。布置平面、高程監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)，在壩頂和下游坡

12、面設(shè) 置水平豎向位移測(cè)點(diǎn)。圖1-3分別為平面監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)、高程監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)、監(jiān)測(cè)測(cè) 點(diǎn)布置圖。隘%圖1平面監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)圖2高程監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)A 產(chǎn)山»息一圖3監(jiān)測(cè)測(cè)點(diǎn)布置圖（二）壩體內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)水平垂直位移監(jiān)測(cè)：以大壩最大橫斷面（樁號(hào)壩0+135.10m）作為主要監(jiān)測(cè)控制斷面，樁號(hào)壩 0+099.08m作為校核監(jiān)測(cè)斷面。在 0+135.10監(jiān)測(cè)橫斷面的 401.60m、371.60m高程和0+099.08監(jiān)測(cè)橫斷面的高程401.60m各布置一層觀測(cè) 條帶（鋼絲水平位移計(jì)和水管式沉降儀）。對(duì)墊層區(qū)、過渡區(qū)及堆石區(qū)進(jìn)行水平、 垂直位移監(jiān)測(cè)。同時(shí)在每個(gè)觀測(cè)條帶下游壩坡觀測(cè)房頂部布設(shè)觀測(cè)墩，用外部

13、變形觀測(cè)值進(jìn)行基準(zhǔn)校核。五、小井溝水利工程土石壩施工期監(jiān)測(cè)成果分析（一）壩體外部變形監(jiān)測(cè)成果1 .壩體表面垂直位移壩頂表面沉降觀測(cè)3個(gè)月累計(jì)最大值為3.82cm。通過對(duì)壩頂部位、401馬道、 371馬道共18個(gè)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)，大壩表面沉降最大為23.41cm,沉降較大 測(cè)點(diǎn)主要分布于壩頂部位，且具有河床沉降大，兩岸小的分布特點(diǎn)。 401馬道和 371馬道測(cè)點(diǎn)總體沉降較小，目前大壩表面變形速率趨緩，月變形均小于 3mm詳見圖4圖4壩體表面垂直位移2 .壩體表面水平位移（上下游）壩體上下游表面水平位移情況如圖 5所示，壩體表面水平位移最大累計(jì)位移 上下游方向表現(xiàn)為向下游位移為主，最大位移 96

14、.44mm發(fā)生在壩頂中部測(cè)點(diǎn)。圖5壩體表面水平位移（上下游）（二）壩體內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)成果1.壩體內(nèi)部水平位移（左右岸）施工期內(nèi)，壩體的整體變化趨勢(shì)為壩頂左岸向右岸位移、右岸向左岸位移， 壩頂向左岸累計(jì)最大位移變化量為45.6mm向右岸累計(jì)最大位移變化量為22.5mm,馬道整體變化趨勢(shì)為向左岸位移，最大位移變化量為55.36mm、最小位移變化量為7.7mm變化趨勢(shì)與基巖面地形有關(guān)，符合一般規(guī)律，目前位移過程 趨于穩(wěn)定，詳見圖6。圖6壩體內(nèi)部水平位移（左右岸）2.壩體內(nèi)部垂直位移在施工期內(nèi)，隨著大壩填筑的不斷升高，壩體自重增加，累計(jì)沉降變形也逐 漸加大，且前期發(fā)展較為迅速，后期緩慢增長(zhǎng)；并且，填筑速率越高，沉降速率 越快，在此期間的累計(jì)壓縮率也較大，說明大壩變形過程明顯，軟巖堆石體處于 變形壓縮狀態(tài)。填筑期間 371.6m高程的最大沉降為 474mm 401.6m最大沉降 381mm壓縮率分別為1.71%, 0.66%。根據(jù)監(jiān)測(cè)成果可知，壩體最大沉降量總是位于壩體中部， 這是由于大壩底部 堆石體承受的荷載最大，但承受的可壓層厚度較小，相反，堆石體上部承受的荷 載相對(duì)下部要小，但承受的可壓層厚度較大；這種組合關(guān)系使得大壩在中部的荷 載與可壓層厚度相對(duì)適中，最大沉降在壩體中部表現(xiàn)明顯。壩體內(nèi)部最大累計(jì)沉 降為693mm且在大壩軸線上，小于設(shè)計(jì)警戒值