周公宅水库大坝安全监测方案优化

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：本文介绍了周公宅水库拦河坝主要监测项目布置和初期监测成果。周公宅水库工程由拦河坝、引水建筑物、发电厂房和变电站等建筑物组成。坝体挠度采用垂线法监测。环境量监测包括库水位、库水温和气温监测。在16#坝段上游坝面布置水位监测孔，孔底深至142.00m高程，低于死水位147.00m，孔内安装水位计，水位计埋设高程146.00m。在12#坝段设置1个库水温度监测断面，从122.0m高程至237.0m高程共埋设9只温度计，监测水库水温。工程安全监测由浙江广川工程咨询有

中国水电顾问集团华东勘测设计研究院郑晓红浙江广川工程咨询有限公司张金明###。

【摘要】本文介绍了周公宅水库拦河坝主要监测项目布置和初期监测成果。

周公宅水库位于浙江省宁波市鄞州区大皎溪皎口水库上游15km处，坝址位于鄞州区樟水镇周公宅村北大皎溪干流上，距宁波市区约51km，是一座供水、防洪结合发电的综合利用大（Ⅱ）型水库。

周公宅水库工程由拦河坝、引水建筑物、发电厂房和变电站等建筑物组成。拦河坝由混凝土双曲拱坝和二道坝组成，双曲拱坝坝顶中心弧长457.3m，坝顶高程240m（吴淞，下同），最大坝高125.5m，坝顶设置3孔10m宽的泄洪闸控制泄洪，坝体内埋设两根φl.2m放空管。二道坝设于大坝下游约380m处。电站厂房为引水式地面厂房，布置于杜岙村上游350m处的右岸公路旁，距大坝约1.85km，安装两台6.3MW的水轮机组。

本工程监测设计遵守以下原则：

（1）以安全监测为主，项目选择和测点布设力求全面反映建筑物工作状况，布设的测点既有重点又兼顾全面，对互有联系的监测项目结合进行；

（2）监测断面的选择、测点布置等方面，尽量做到长期监测与施工期监测相结合，使监测成果对施工、设计、运行都起到指导作用。

根据工程等级、规程规范及工程实际情况选择监测项目，本工程大坝选定的主要监测项目有：坝体及拱座变形监测、坝体挠度监测、坝体坝基接缝监测、渗流监测、坝体混凝土应力应变监测、混凝土温度监测、环境量监测等。坝体监测项目按悬臂梁和水平拱系统（三梁、三拱）布置。

（1）坝体水平位移

在坝顶设置13个水平位移测点，在坝后201.50m、181.5m/152.50m三个高程共设18个水平位移标杆，坝后水平位移标杆主要用于施工期监测，在大坝下游左、右岸各设一条倒垂线，作为水平位移工作基点，蓄水初期，在左右岸倒垂线无法形成的情况下，建立施工期平面控制网，在左右岸山坡上各设置一个工作基点、二个校核基点，组成四边形控制网，坝顶、坝后水平位移用全站仪和棱镜采用边角交会法、极坐标法进行监测。

（2）坝体垂直位移

在坝顶水平位移测点旁设置垂直位移测点，在坝址区设置水准网，水准工作基点设在大坝左右岸坝头附近，左右岸各二组；基准点布置在上坝公路的山体一侧，按一等水准要求测量，水准线路上的水准点由基准点、工作基点和测点组成。

（3）拱座岩体变形监测

在220.00m、175.00m、130.00m高程的拱圈拱座处，布置6支基岩变位计，监测拱座的变形。

坝体挠度采用垂线法监测。

在河床中部的溢流坝段闸墩内设一正倒垂线组，正垂线分3段设置，第1段正垂线PL5悬挂在坝顶240.00m处，在200.00m、180.00m高程各设一垂线监测点，油桶设在180.00m高程廊道内；第2段正垂线PL4悬挂在180.00m高程处，在151.00m、120.00m高程廊道内各设一垂线监测点，油桶设在120.00m高程廊道内；倒垂线IP3浮体组装置设在灌浆廊道中与正垂线衔接，并设垂线监测点。

在左右1/4拱处各设置一组正倒垂线组，正垂线分2段设置，第1段正垂线（PL3、PL7）悬挂在坝顶240.00m高程处，在200.00m高程设一垂线监测点，油桶设在200.00m廊道内；第2段正垂线（PL2、PL6）悬挂在200.00m高程处，在180.00m高程和基础灌浆廊道内各设一垂线监测点，油桶设在基础灌浆廊道内；倒垂线（IP2、IP4）浮体组装置设在基础灌浆廊道中与正垂线衔接，并在基础灌浆廊道内设监测点。

在左右岸各设置一组正倒垂线组IP1、PL1、IP5、PL8，正倒垂线在200.00m高程基础廊道内衔接，正倒垂线测点均布置在200.00高程基础廊道内。

垂线布置与坝顶部分水平测点布置位置一致。

垂线布置图见图1。

图1 垂线布置图###。

（1）坝体横缝监测

为施工期接缝灌浆需要以及了解坝体横缝在灌浆处理后的结合情况，在2#、4#、6#、8#、10#、12#、14#、16#、18#、20#横缝上、下游侧205.00m、190.00m、175.00m、160.00mJ45.00m J30.00m高程埋设测缝计，共布置测缝计94支，测缝计布置在各高程距离上下游侧混凝土面1.0m处。

（2）坝基接缝监测

在5#、7#、11#、12#、13#、16#、18#坝段的上游坝踵处，各布置1支测缝计监测大坝混凝土与基岩的胶接情况。

在7#、12#、16#坝段拉应力较大部位布置8组五向应变计组，在每组应变计组旁设置1支无应力计。

在7#、12#、16#坝段布置混凝土温度监测断面，按网格状布置，同一高程温度计等间距布置，205.00m以上每一高程布置2支温度计，布置在距离上下游侧混凝土坝面1.0m处;205.00m以下每一高程布置3支温度计，上下游侧温度计布置在距混凝土坝面1.0m处，中间1支温度计布置在坝段中部，共布置118支温度计。

渗流监测包括坝基扬压力、渗流量和绕坝渗流。

（1）坝基扬压力监测

在5#~19#坝段的基础廊道内每个坝段布置1个测压管，测压管孔深至建基面下1m。

（2）渗流量监测

在排水沟渗水汇入集水井前，在集水井左右侧排水沟内各设1个量水堰，分别监测坝左、坝右段的渗流量，并据此计算坝基总渗流量。

（3）排水洞渗漏量监测

在左右岸200m、146m高程排水洞排水沟出口处各设置1个量水堰。

（3）绕坝渗流监测

在大坝左、右岸山体中各布置5个绕坝渗流监测孔，监测两岸坝肩山体的渗流分布情况，钻孔孔径为1l0mm，孔深钻至原地下水位线以下3m~5m。

在左岸边坡布置7个、右岸边坡上布置5个表面位移测点，采用交会法监测边坡位移。

环境量监测包括库水位、库水温和气温监测。

（I）库水位监测。

在16#坝段上游坝面布置水位监测孔，孔底深至142.00m高程，低于死水位147.00m，孔内安装水位计，水位计埋设高程146.00m。

（2）库水温监测。

在12#坝段设置1个库水温度监测断面，从122.0m高程至237.0m高程共埋设9只温度计，监测水库水温。

（3）气温监测。

在大坝左岸较空旷的地方设置了气温观测站，观测坝区气温。

工程安全监测由浙江广川工程咨询有限公司实施，目前已按照设计要求，完成了仪器埋设工作，取得了一定的监测成果。

岸坡4#坝段和22#坝段处垂线由于受施工因素影响，测值波动较大，无法对其过程线进行分析，拱冠梁部位垂线资料规律较好，蓄水后，各高程位移随着库水位升高，变形呈慢慢增大的趋势，截至2007年3月28日，拱冠梁180.0m高程处径向最大位移为向下游14.76mm。

基岩变位计测值蓄水前和蓄水后比较，变化较小，最大变化量0.3mm，蓄水后基本呈受压状态。

坝基测缝计蓄水前后测值变化小于0.1mm，基本处于受压状态，16#坝段134.0m高程测缝计呈受拉状态，最大测值为受拉1.068mm。

横缝测缝计，蓄水前和接缝灌浆前，实测接缝宽度大多在2mm~4mm，均大于0.5mm，满足灌浆前张开度的要求，封拱灌浆施工过程中，全程同步对坝体横缝进行了监测，发现有异常情况及时向有关各方报告，通过采取施工措施，确保了灌浆工作的顺利进行，封拱灌浆前后的测缝计测值表明，封拱灌浆结束后的横缝开度一般在±0.1 mm~±0.3mm范围内变化。

混凝土温度监测资料对指导、监督大坝土建承包人温控工作的正常进行，及时采取冷却措施，有效削减混凝土最高温升，发挥了重要作用。从温度测值变化规律来看，混凝土入仓浇筑后，立即有一个明显的快速温升过程，一般在2~3天时间，混凝土温度达到最高值，最大温升一般约为15℃~18℃左右。

从五向应变计的实测结果来看，多数应变计随着库水位上升，温度上升，混凝土压应变增加，拉应变减小。

从坝基测压管的监测资料来看，大部分测压管测值变化不大，只有12#坝段的UP7测压管水位较高，2007年4月28日库水位为217.14m，UP7测压管水位为159.07m，扬压力系数为0.402。蓄水初期，部分测压管附近排水孔有析出物，2007年5月后，析出物逐渐减少。

绕坝渗流孔测值变化不大。

安全监测设计兼顾了监测施工期安全、检测施工质量、监测运行期工程安全、验证设计等项功能，从施工、首次蓄水、运行期全过程考虑设置监测项目，相互兼顾，做到一个项目多种用途，在不同时期能反映出不同重点，明确了各时段的监测目的。经过施工期的实施，证明对工程安全施工达到了设计目的。

周公宅水库大坝安全监测方案优化

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