水庫面板堆石壩原型觀測設(shè)計

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摘要：由于面板壩的設(shè)計和施工迄今仍以經(jīng)驗性為主，原型觀測可視為經(jīng)驗的源泉，受到國內(nèi)外專家的廣泛重視。本文詳細(xì)介紹了黃石灘水庫鋼筋混凝土面板堆石壩原型觀測設(shè)計，在資金非常有限的條件下，緊密結(jié)合本工程特點，力求監(jiān)測儀器少而精，監(jiān)測重點突出，觀測項目全面，為工程安全運行提供可靠依據(jù)。

　　關(guān)鍵詞：黃石灘 面板壩 原型觀測 設(shè)計

　　1.工程概況

　　黃石灘水庫位于陜西省安康市以北付家河上，距離安康市約31km.水庫控制流域面積348km²，總庫容4177萬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，兩岸基本對稱，庫區(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)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)、次堆石區(qū)。墊層區(qū)、過渡區(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)、過渡區(qū)、主堆石區(qū)填筑料采用輝長-閃長巖，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C25，抗?jié)B標(biāo)號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，開挖后對兩斷層交匯地段用砼進(jìn)行了置換。對趾板基礎(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.觀測目的及內(nèi)容

　　黃石灘面板壩安全監(jiān)測的主要目的是監(jiān)測大壩在施工期和運行期間的工作實態(tài)，為大壩安全運行服務(wù)。在確定觀測項目時，依據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》（SDJ218-84）及《土石壩安全檢測技術(shù)規(guī)范》（SL60-94），并結(jié)合本工程特點來確定。本面板壩安全監(jiān)測的重點是變形和基礎(chǔ)的滲流狀況。對地質(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)測范圍，盡量做到監(jiān)測儀器少而精。

　　工作基點和校核基點要求位于堅實的基礎(chǔ)上，并且與樞紐控制網(wǎng)相連，便于對其進(jìn)行校核。在壩頂和下游邊坡上布置了視準(zhǔn)線4條，共13個測點、8個工作基點、8個校核基點。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)部變形觀測壩體內(nèi)部變形觀測包括壩體內(nèi)部水平位移、豎直位移觀測。水平位移采用引張線式水平位移計觀測，豎直位移采用水管式沉降儀觀測。

　　考慮到壩址處河谷狹窄，壩頂長度較短，結(jié)合兩岸岸坡及壩腳地形，本大壩選擇一個橫斷面即最大斷面0+107.00剖面為內(nèi)部水平及豎直位移監(jiān)測橫斷面。設(shè)計在壩樁號0+107.00剖面，高程380.9m（1/3壩高）設(shè)一套4個測點的觀測儀器，高程400.9m（2/3壩高）設(shè)一套2個測點的觀測儀器。各測點分別用于觀測反濾墊層、主堆石區(qū)及次堆石區(qū)內(nèi)的水平及垂直位移。位移觀測設(shè)施安裝于下游壩坡的觀測房內(nèi)，并且與下游壩坡視準(zhǔn)線位移測點相結(jié)合以確定壩體內(nèi)的位移變化量。面板表面變形觀測面板表面變形觀測包括面板周邊縫、垂直縫和撓度觀測。周邊縫采用三向測縫計，垂直縫采用單向測縫計監(jiān)測。面板撓度用緊靠面板下墊層中測點的沉降與水平位移間接測定。根據(jù)面板周邊縫計算結(jié)果，本工程面板周邊縫變形都不大，設(shè)計共安設(shè)三向測縫計6個，均布置于水庫運行時面板切向、沉陷、張拉變形較大的部位。根據(jù)面板垂直縫計算結(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。對垂直縫的監(jiān)測，共安設(shè)單向測縫計4個，均布置于水庫運行時面板張拉變形較大的部位。滲流監(jiān)測滲流監(jiān)測包括滲透壓力觀測和滲流量觀測兩部分。

　　滲透壓力觀測滲透壓力采用鋼弦式孔隙水壓力計進(jìn)行觀測。滲透壓力觀測主要包括壩基河床底部滲透壓力觀測和壩肩繞壩滲流滲透壓力觀測。本工程共埋設(shè)了10支滲壓計。0+107.00剖面埋設(shè)了5支滲壓計，其中4支埋設(shè)于壩基沿河床底部，用于對壩基沿河床底部滲透壓力的觀測，一支埋設(shè)于380.5高程面板下墊層料中，用于對壩體孔隙水壓力的觀測。根據(jù)本工程地形特點和地質(zhì)情況，右岸為繞壩滲流觀測的重點部位。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4個、左岸壩肩埋設(shè)1個滲壓計。滲流量觀測滲流量采用設(shè)在壩下游的不銹鋼三角量水堰進(jìn)行量測，共設(shè)量水堰1個。水庫水位觀測上游庫水位觀測與導(dǎo)流泄洪洞放水塔前水位觀測相結(jié)合，采用電測水位計量測，下游庫水位觀測設(shè)于下游量水堰處，采用水尺測量。

　　結(jié)語

　　盡管受資金條件限制，黃石灘水庫大壩按規(guī)范要求采用較少的儀器設(shè)計了比較齊全的監(jiān)測項目，隨著工程施工的全面展開，觀測儀器的安裝將逐步到位，有很多技術(shù)問題將通過儀器的觀測結(jié)果逐步得到驗證。觀測系統(tǒng)的運行，必定會為該壩安全運行起到重要作用，并為改進(jìn)和提高設(shè)計、施工和管理的技術(shù)水平提供重要的科學(xué)依據(jù)。