水庫(kù)面板堆石壩原型觀測(cè)設(shè)計(jì)

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摘要：由于面板壩的設(shè)計(jì)和施工迄今仍以經(jīng)驗(yàn)性為主，原型觀測(cè)可視為經(jīng)驗(yàn)的源泉，受到國(guó)內(nèi)外專家的廣泛重視。本文詳細(xì)介紹了黃石灘水庫(kù)鋼筋混凝土面板堆石壩原型觀測(cè)設(shè)計(jì)，在資金非常有限的條件下，緊密結(jié)合本工程特點(diǎn)，力求監(jiān)測(cè)儀器少而精，監(jiān)測(cè)重點(diǎn)突出，觀測(cè)項(xiàng)目全面，為工程安全運(yùn)行提供可靠依據(jù)。

　　關(guān)鍵詞：黃石灘 面板壩 原型觀測(cè) 設(shè)計(jì)

　　1.工程概況

　　黃石灘水庫(kù)位于陜西省安康市以北付家河上，距離安康市約31km.水庫(kù)控制流域面積348km²，總庫(kù)容4177萬(wàn)m³.是一座以灌溉為主，兼顧防洪、養(yǎng)殖的三等中型水利工程。整個(gè)工程由攔河壩、岸坡溢洪道、輸水洞、導(dǎo)流排砂泄洪洞等建筑物組成。水庫(kù)壩址河床為狹窄的“V”形河谷，底寬僅40m，岸坡陡峻，兩岸基本對(duì)稱，庫(kù)區(qū)地震基本烈度為Ⅵ度。河床內(nèi)砂卵石層厚度5～8m，基巖為絹云母石英片巖，巖層傾向上游。兩岸岸坡基巖裸露，兩岸山體上部巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，構(gòu)造發(fā)育，山體單薄，存在繞壩滲漏問(wèn)題。攔河壩為鋼筋混凝土面板堆石壩，最大壩高壩高75.6m，壩頂長(zhǎng)210m，壩頂寬8m.

　　上游壩坡為1：1.4，下游壩坡為1：1.25～1：1.4.下游面405m高程設(shè)上壩道路。壩體填筑總方量為68.5m³.壩體填筑料從上游向下游依次為墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)。墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)水平寬度均為3m，次堆石區(qū)布置在壩軸線下游，頂部高程為420.43m，頂寬為3m，底部高程為360m，上游面為1：0.1的倒坡，下游坡比為1：1.4.壩體墊層區(qū)、過(guò)渡區(qū)、主堆石區(qū)填筑料采用輝長(zhǎng)-閃長(zhǎng)巖，其飽和抗壓強(qiáng)度為98.2MPa、軟化系數(shù)平均為0.65；次堆石區(qū)填筑料采用綠泥石片巖，其飽和抗壓強(qiáng)度為76.9MPa、軟化系數(shù)為0.52.面板為等厚度，厚0.3m，混凝土強(qiáng)度標(biāo)號(hào)C25，抗?jié)B標(biāo)號(hào)W8，面板截面中間設(shè)單層鋼筋。趾板基礎(chǔ)為娟云母石英片巖，河床趾板處有F9、F19斷層相交通過(guò)，開(kāi)挖后對(duì)兩斷層交匯地段用砼進(jìn)行了置換。對(duì)趾板基礎(chǔ)進(jìn)行固結(jié)灌漿處理，趾板下及兩岸單薄山梁設(shè)防滲帷幕。

　　2.觀測(cè)目的及內(nèi)容

　　黃石灘面板壩安全監(jiān)測(cè)的主要目的是監(jiān)測(cè)大壩在施工期和運(yùn)行期間的工作實(shí)態(tài)，為大壩安全運(yùn)行服務(wù)。在確定觀測(cè)項(xiàng)目時(shí)，依據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SDJ218-84）及《土石壩安全檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（SL60-94），并結(jié)合本工程特點(diǎn)來(lái)確定。本面板壩安全監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)是變形和基礎(chǔ)的滲流狀況。對(duì)地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)，重復(fù)設(shè)置了儀器，以獲得重要而全面的資料；而且采用一儀多用，擴(kuò)大了監(jiān)測(cè)范圍，盡量做到監(jiān)測(cè)儀器少而精。

　　工作基點(diǎn)和校核基點(diǎn)要求位于堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)上，并且與樞紐控制網(wǎng)相連，便于對(duì)其進(jìn)行校核。在壩頂和下游邊坡上布置了視準(zhǔn)線4條，共13個(gè)測(cè)點(diǎn)、8個(gè)工作基點(diǎn)、8個(gè)校核基點(diǎn)。4條視準(zhǔn)線有2條位于壩頂，距壩軸線的距離分別為壩上4.85m（高程420.93m）和壩下5.0m（高程423.6m）；另外2條視準(zhǔn)線位于壩下游坡，距壩軸線的距離分別為37.7m（高程400.0m）和66.165m（高程380.0m）。壩體內(nèi)部變形觀測(cè)壩體內(nèi)部變形觀測(cè)包括壩體內(nèi)部水平位移、豎直位移觀測(cè)。水平位移采用引張線式水平位移計(jì)觀測(cè)，豎直位移采用水管式沉降儀觀測(cè)。

　　考慮到壩址處河谷狹窄，壩頂長(zhǎng)度較短，結(jié)合兩岸岸坡及壩腳地形，本大壩選擇一個(gè)橫斷面即最大斷面0+107.00剖面為內(nèi)部水平及豎直位移監(jiān)測(cè)橫斷面。設(shè)計(jì)在壩樁號(hào)0+107.00剖面，高程380.9m（1/3壩高）設(shè)一套4個(gè)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)儀器，高程400.9m（2/3壩高）設(shè)一套2個(gè)測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)儀器。各測(cè)點(diǎn)分別用于觀測(cè)反濾墊層、主堆石區(qū)及次堆石區(qū)內(nèi)的水平及垂直位移。位移觀測(cè)設(shè)施安裝于下游壩坡的觀測(cè)房?jī)?nèi)，并且與下游壩坡視準(zhǔn)線位移測(cè)點(diǎn)相結(jié)合以確定壩體內(nèi)的位移變化量。面板表面變形觀測(cè)面板表面變形觀測(cè)包括面板周邊縫、垂直縫和撓度觀測(cè)。周邊縫采用三向測(cè)縫計(jì)，垂直縫采用單向測(cè)縫計(jì)監(jiān)測(cè)。面板撓度用緊靠面板下墊層中測(cè)點(diǎn)的沉降與水平位移間接測(cè)定。根據(jù)面板周邊縫計(jì)算結(jié)果，本工程面板周邊縫變形都不大，設(shè)計(jì)共安設(shè)三向測(cè)縫計(jì)6個(gè)，均布置于水庫(kù)運(yùn)行時(shí)面板切向、沉陷、張拉變形較大的部位。根據(jù)面板垂直縫計(jì)算結(jié)果，面板垂直縫有拉有壓，總體而言，靠近兩岸垂直縫為拉縫，河床部位面板垂直縫基本為壓縫。對(duì)垂直縫的監(jiān)測(cè)，共安設(shè)單向測(cè)縫計(jì)4個(gè)，均布置于水庫(kù)運(yùn)行時(shí)面板張拉變形較大的部位。滲流監(jiān)測(cè)滲流監(jiān)測(cè)包括滲透壓力觀測(cè)和滲流量觀測(cè)兩部分。

　　滲透壓力觀測(cè)滲透壓力采用鋼弦式孔隙水壓力計(jì)進(jìn)行觀測(cè)。滲透壓力觀測(cè)主要包括壩基河床底部滲透壓力觀測(cè)和壩肩繞壩滲流滲透壓力觀測(cè)。本工程共埋設(shè)了10支滲壓計(jì)。0+107.00剖面埋設(shè)了5支滲壓計(jì)，其中4支埋設(shè)于壩基沿河床底部，用于對(duì)壩基沿河床底部滲透壓力的觀測(cè)，一支埋設(shè)于380.5高程面板下墊層料中，用于對(duì)壩體孔隙水壓力的觀測(cè)。根據(jù)本工程地形特點(diǎn)和地質(zhì)情況，右岸為繞壩滲流觀測(cè)的重點(diǎn)部位。壩體右岸與河道上游僅隔一單薄分水嶺，巖性為娟云母石英片巖，其抗壓強(qiáng)度低，軟化系數(shù)小，巖層從上游通向壩內(nèi)，水庫(kù)建成后，易發(fā)生滲漏，從而影響大壩安全。因此右岸壩肩共埋設(shè)滲壓計(jì)4個(gè)、左岸壩肩埋設(shè)1個(gè)滲壓計(jì)。滲流量觀測(cè)滲流量采用設(shè)在壩下游的不銹鋼三角量水堰進(jìn)行量測(cè)，共設(shè)量水堰1個(gè)。水庫(kù)水位觀測(cè)上游庫(kù)水位觀測(cè)與導(dǎo)流泄洪洞放水塔前水位觀測(cè)相結(jié)合，采用電測(cè)水位計(jì)量測(cè)，下游庫(kù)水位觀測(cè)設(shè)于下游量水堰處，采用水尺測(cè)量。

　　結(jié)語(yǔ)

　　盡管受資金條件限制，黃石灘水庫(kù)大壩按規(guī)范要求采用較少的儀器設(shè)計(jì)了比較齊全的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，隨著工程施工的全面展開(kāi)，觀測(cè)儀器的安裝將逐步到位，有很多技術(shù)問(wèn)題將通過(guò)儀器的觀測(cè)結(jié)果逐步得到驗(yàn)證。觀測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行，必定會(huì)為該壩安全運(yùn)行起到重要作用，并為改進(jìn)和提高設(shè)計(jì)、施工和管理的技術(shù)水平提供重要的科學(xué)依據(jù)。