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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~:TV
698.1文献标识码:B文章编号:1003—9805200304—0075—051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》SDJ336—89《混凝土拱坝设计规范SD145—85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1/10—1/15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.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03—06—04作者简介:舒涌1965一男I~tJII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
1813.00m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15m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.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gt;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》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kWh.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。