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1、沙牌水电站碾压混凝土拱坝的监测设计水电站设计DHPS第19卷第4期2003年12月沙牌水电站碾压混凝土拱坝的监测设计舒涌(国家电力公司成都勘测设计研究院,四川成都610072)摘要:简要介绍了沙牌水电站高碾压混凝土拱坝安全监测设计的内容.监测内容主要有:环境量,温度,诱导缝和横缝开合度,渗压,变形,应力,应变等.关键词:碾压砼拱坝;安全监测;监测系统;沙牌水电站中图法分类:TV698.1文献标识码:B文章编号:10039805(2003)040075051设计原则沙牌碾压混凝土拱坝的监测设计,以大坝运行的安全监控为目标,将位移,温度和渗流渗压作为重点监测内容.监测设计结合九五攻关高碾压混凝土拱
2、坝原型观测研究专题成果及沙牌水电站工程的特点,做到监测内容,测点布置正确合理,能可靠有效地监控大坝工作性态,仪器设备设计考虑监测自动化以及便于升级.2设计内容和项目沙牌水电站为三等工程,主要建筑物为3级建筑物,拱坝监测设计按2级建筑标准进行,但其最大坝高达到了130m,因此,应参照高坝监测设计标准,拟定大坝仪器监测的一般性项目.根据混凝土大坝安全监测技术规范(SDJ33689),混凝土拱坝设计规范)(SD14585)和碾压混凝土大坝设计导则的要求,结合沙牌水电站工程的特点和九五攻关成果,设计的监测内容包括:气温,水位,库水温,坝体混凝土温度,坝基温度,接缝,坝基渗压,坝体渗压,渗漏量,绕坝渗流
3、,位移,挠度,坝基倾斜,应力和应变.3设计布置3.1环境量监测包括坝区气温,降水,湿度,上下游水位和库水温等项目,为大坝安全监控分析提供必须的数据.气象要素通过右岸坝肩1890.0m高程附近的简易气象站进行人工观测,运行期建议进行自动化观测.沙牌水电站运行期下游基本无水,因此仅作大坝上游水位的监测,采用人工水尺和遥测水位计两种方法,以相互校核和检验.上游的水尺和水位计各2个,下游水位监测,视现场情况可采用1个人工水尺监测.水尺采用磁漆绘制,从坝顶高程直到建基面部位,以利于施工期和初次蓄水监测,水尺精度为0.10m.遥测水位计采用振弦式压力传感器,拟用九五攻关成果护管悬挂法埋设安装,水位观测精度
4、可达0.10m,并兼作此高程的库水温监测.监测方案性能价格比高.环境量监测布置如图1所示.3.2温度监测温度监测以了解掌握施工期和运行期大坝典型断面混凝土温度的变化规律,并为大坝首次蓄水安全监测分析提供必要数据.监测内容包含库水温,坝面温度,坝体混凝土温度和坝基温度.选择拱冠和左,右岸1/4拱附近布置三个断面,自上而下1/101/15坝高布置温度计测点.其中,上游坝面测点布设在拱冠和左岸1/4拱附近,共l4支,并兼作运行期库水温监测;下游坝面测点在三个断面典型高程选择1859.0m,1812.0m,1760.0m,1742.0m布设,共8支,兼作运行期气温监测.三个断面上坝内温度计布设20支.
5、所有测点均采用差阻式温度计.坝基温度监测不单独布设测点,利用基础渗压计,测缝计和多点变位计的测温功能兼作.同时在1810.0m高程的下检查廊道左,右岸建基面部位,距收稿日期:加030604作者简介:舒涌(1965一),男,ItJII自贡人.高级工程师,主要从事水工监测设计.l蚕圈rl1I厂_一.75置挖线图1环境量监测布置示意坝基2.6m,7.5m和6.5m各增设一个温度计测点.计布设如图2所示.为检查冷却水管对碾压混凝土的冷却效果,施3.4渗流渗压工期分别在1756.5m高程和1836.75m高程拱圈各3.4.1坝基渗压增设2支温度计.由于沙牌大坝厚高比仅0.24,体型较薄,坝基3.3坝体诱
6、导缝,横缝和坝基开合度监测地质条件较好,因此主要对坝基垫座和两岸坝肩稳选择大坝2条诱导缝,2条横缝,缝与基础交接定敏感部位(1810.00m高程附近),拉应力最大部位部位,坝踵部位,两岸坝肩稳定敏感部位,以及主拉(1790.00m高程附近)的渗压进行监测,以在运行期应力较大部位等可能发生裂缝的重点部位,进行开判断扬压力对大坝稳定和安全的影响,并监测大坝合度监测,并为施工期诱导缝和横缝的灌浆提供必灌浆帷幕和排水的效果.要数据.在坝基垫座拱冠断面附近,沿坝基顺河向布置沙牌拱坝坝顶宽9.50m,最大坝宽28.00m.在三支渗压计.一支位于坝基帷幕后1.50m,一支位4条缝上,为减少测缝计的数量,在1
7、813.00m高程于坝基排水孔后1.50m,一支距垫座下游末端以上,上,下游面各布置1支测缝计;为兼顾坝体混1.50m;沿坝基1788.00m高程顺河向亦布置三支渗凝土温度监测,从1804.00m高程至坝底1753.00m压计.此外,沿左,右岸坝基1820m高程,在坝基帷高程,在上,中,下游部位各布置1支测缝计.为减幕灌浆孔后1.5m处各布置一支渗压计.共布设ll少施工干扰,距上游坝面1.8m,下游坝面1.5m处埋支.设测缝计.诱导缝中部测缝计布置于上,下游坝面测缝计的中间位置.坝体4条缝布设带测温功能的测缝计共计52支.此外,坝体与基础面之间有1.0m的改性混凝土垫层,为监测基岩与混凝土垫层
8、间的工作情况,在拱冠坝踵1735.00m高程,左右岸主拉应力最大部位的1760.00m,1788.00m高程,距上游坝面1.5m和11.5m处各埋设一支兼有测温功能的测缝计,并在左,右岸1812.00m和1830.00m高程坝基拉应力区上游面1,5m处各布设一支测缝计.共计15支.诱导缝和横缝处的测缝计,部分试用了九五攻关研制的测缝计,其余为差阻式测缝计.大坝测缝计的布设亦作为坝体温度监测的重要手段.测缝76由于渗压计埋设于基岩与坝基垫层之间的改性常规混凝土中,因此,采用了常规差阻渗压计.3.4.2渗漏量在大坝左,右岸1号AGDR和2号AGDR灌浆排水平洞洞口,以及坝基集水井口布设三角堰,量测
9、坝体渗漏量和坝基渗漏量,共计5个测点;通过对渗漏量的观测掌握了解重点部位的防渗,排水效果,以及渗漏对大坝的影响.运行期可在三角堰处设置自动渗流量计进行自动化观测.3.4.3绕坝渗流主要监测库水环绕大坝两坝肩岸坡流向下游的渗透水流,并通过绕坝渗流的监测,防止渗透水流对大坝安全运行产生的威胁.78一厂_一一旧帮帔鞘一忙皋翠嚣哺州n匝自斟日口哩餐露锲1支带测温功能的5测点多点位移计,其固定端倾向上游,底高程位于1800.OOm附近.后因施工原因,多点位移计改在坝顶钻孔安装(见图3).3.6应力,应变在拱冠拉应力较大的1760.OOm高程,沿上,下游布置四组应变计和无应力计(带有测温功能),其中,上,
10、下游坝面为平面布置,每组3支应变计,断面中部两组为空间布置,每组为7支应变计.上,下游坝面应变计组距坝面1.5m埋设,中部两组应变计在1/3拱厚处埋设.共计24支仪器.此外,为增强施工期坝体竖向应力的观测,在1752.Om高程拱圈上增加布置了3支单向应变计.4结束语碾压混凝土坝以其施工快速,建设周期较短,节省温控费用等优点成为国内外推广应用的一种坝型.20世纪90年代后,碾压混凝土筑坝技术正向加大坝高,加快施工速度方向发展.高130m的沙牌碾压混凝土拱坝技术难度大,而国内外对碾压混凝土拱坝的研究多局限于设计理论和施工技术上,对大坝的原型监测和实际工作性态的研究并不多,特别对lOOm级的碾压混凝
11、土高拱坝的原型监测研究更是没有.沙牌工程无论在设计上或施工上都有突破,使用了很多国内尚未使用过的新技术与新工艺,因此开展大坝监测具有极其重要的意义.依据混凝土大坝安全监测技术规范及结合九五攻关成果,沙牌大坝的监测设计密切结合工程特点,设计了测点数量仅209个的优化布置方案.大坝可靠,正确的监测成果将为大坝的安全及可靠运行提供有力保障,也将为我国修建更多更好的高碾压混凝土拱坝,提高碾压混凝土拱坝整体设计水平积累经验和提供借鉴.溪洛渡水电站可行性研究报告通过审查.+-由成都院勘测设计,倍受业界关注的金沙江溪洛渡水电站可行性研究报告在北京通过由国家发展和改革委员会组织的有关院士,专家组成的专家组审查
12、.溪洛渡水电站可研报告圆满通过审查,是我国水电建设中的重要里程碑,标志着我国最大的水电能源基地金沙江的开发将拉开大幕;同时标志着我国在巨大型水电工程设计,尤其在高拱坝,大泄流量,超大地下洞室等设计领域达到世界先进水平.审查会由国家发展和改革委员会能源局副局长王骏主持.国家发展和改革委员会副主任张国宝,四川省人民政府副省长张作哈,云南省人民政府省长助理邹纲仁,中国长江三峡开发总公司副总经理杨清,水电规划设计总院院长李菊根出席大会并作了重要讲话.张国宝副主任强调指出,为了适应国民经济发展的需要,加快水电建设刻不容缓.溪洛渡水电站工程规模巨大,经济,技术指标优越,综合效益显着,建设条件好,前期工作充
13、分,应尽快开工建设.会议特别邀请了张光斗,潘家铮等l2名院士和35名国内知名水电专家,成立了由潘家铮院士任组长,特邀专家和水电规划设计总院专家组成的专家组,成立了由国家发展和改革委员会牵头,国家各部委局,四川,云南两省政府及有关部门,三峡总公司,水电规划设计总院,成都勘测设计研究院,专家组正,副组长等参加的审查领导小组,负责协调和解决审查工作中的有关问题.与会专家,代表在充分听取成都院溪洛渡项目总工程师肖白云所作的关于金沙江溪洛渡水电站可行性研究报告>成果多媒体汇报后,分规划,地质,水工,施工,环保,水库,造价等8个专业组进行了认真的讨论和审议.会议认为,金沙江溪洛渡水电站可行性研究报告
14、满足本阶段设计深度和内容要求,审查会议同意该报告,并对下一阶段工作提出了建议和意见.专家组认为:溪洛渡水电站位于水能资源富集的金沙江下游河段,装机容量1260万kW,拱坝坝高278m,年发电量571亿kW?h.它的建设不仅能够为华东,华中地区和川,渝,滇提供大量洁净能源,而且可为库区各县脱贫致富创造发展机遇,有力促进少数民族地区的经济发展;溪洛渡的建设符合我国西部大开发和能源可持续发展的战略,经济效益和社会效益显着,对充分发展三峡工程的综合效益和改善长江下游防洪也具有重大意义,尽早建设溪洛渡水电站是必要的.同时认为,溪洛渡水电站作为全国工程规模仅次于三峡的全国第二大水电站,工程规模巨大,综合效益显着,技术难度高,通过成都勘测设计研究院近2o年的勘测设计和科研工作,工程地质条件已经查明,关键技术问题得到了解决,前期工作已全面完成,具备了近期开工建设条件.会议对如何进一步做好溪洛渡水电站下一阶段工作提出了建议和意见.(本刊编辑部)T髓圈r_1_r_一79