杜巧豐,顧錫春,魏海云

(1.浙江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院,浙江 杭州 310002;2.浙江廣川工程咨詢有限公司,浙江 杭州 210020)

1 問題的提出

齊溪水庫(kù)位于錢塘江南源,馬金溪上游,水庫(kù)壩址位于齊溪鄉(xiāng)的水湖村附近,距開化縣城50 km,壩址以上流域面積182.65 km2,加固改造后水庫(kù)總庫(kù)容4 517萬(wàn) m3。齊溪水庫(kù)是一座以防洪、發(fā)電為主,結(jié)合灌溉、養(yǎng)魚等綜合利用的年調(diào)節(jié)中型水庫(kù)。水庫(kù)樞紐主體工程包括攔河壩、發(fā)電輸水隧洞、發(fā)電廠和升壓站等建筑物。攔河壩壩型為小骨料混凝土砌石重力壩,由溢流壩段及非溢流壩段組成,大壩最大壩高56.00m,壩頂高程293.21 m,不設(shè)防浪墻,壩頂總長(zhǎng)156.40m,壩頂寬4.50m。

齊溪水庫(kù)工程于1979年4月動(dòng)工興建,1986年9月竣工,1987年12月投入聯(lián)合試運(yùn)行。衢州市水利局于2008年7月對(duì)齊溪水庫(kù)進(jìn)行了大壩安全鑒定,確定其大壩為二類壩,必須進(jìn)行加固改造。

2008年7月開始進(jìn)行大壩加固改造設(shè)計(jì),主體工程于2009年10月1日正式開工,大壩自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)工程于2010年2月開始施工,4月完成滲流監(jiān)測(cè)設(shè)施改造,并獲得初始值。2010年6月齊溪水庫(kù)加固改造工程完成蓄水驗(yàn)收,同時(shí)開始蓄水運(yùn)行。

2 加固改造前工程監(jiān)測(cè)

2.1 加固改造前的觀測(cè)項(xiàng)目

齊溪水庫(kù)設(shè)有大壩觀測(cè)班,負(fù)責(zé)對(duì)大壩的安全監(jiān)測(cè)。巡視檢查范圍包括大壩、輸水建筑物、泄洪建筑物、閘門、啟閉設(shè)備、電器設(shè)備、觀測(cè)設(shè)施等。巡視檢查分為經(jīng)常檢查、例行檢查、定期檢查、特別檢查。

齊溪水庫(kù)大壩加固改造前設(shè)置的主要觀測(cè)項(xiàng)目及測(cè)次見表1。

表1 觀測(cè)項(xiàng)目及觀測(cè)頻次表

2.2 觀測(cè)存在的問題

齊溪水庫(kù)大壩觀測(cè)項(xiàng)目基本滿足工程安全監(jiān)測(cè)的要求,壩頂垂直位移變形工作基點(diǎn)從未經(jīng)過校核。大壩水平位移、垂直位移、伸縮縫、揚(yáng)壓力、滲流量以及庫(kù)水位觀測(cè)頻次滿足規(guī)范要求,壩體巡視檢查也滿足要求,但壩區(qū)氣溫觀測(cè)頻次偏少。

大壩水平位移、垂直位移、伸縮縫、滲流量等觀測(cè)值符合一般規(guī)律,但精度有待進(jìn)一步提高。大壩揚(yáng)壓力采用壓力表觀測(cè),絕大部分測(cè)孔沒有觀測(cè)值。大壩壩基滲流與壩體滲流觀測(cè)未分開,不利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)壩體和壩基防滲設(shè)施的工作狀態(tài)。大壩觀測(cè)儀器陳舊,雖經(jīng)過多次維修,目前仍有缺陷,揚(yáng)壓力表量程過大,目前大壩未實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化。

3 滲流監(jiān)測(cè)

3.1 加固改造前滲流監(jiān)測(cè)概況

加固改造前滲流監(jiān)測(cè)只有壩基滲流監(jiān)測(cè),包括揚(yáng)壓力觀測(cè)和滲流量觀測(cè),觀測(cè)設(shè)施布置及觀測(cè)方法如下:

3.1.1 揚(yáng)壓力觀測(cè)

大壩共設(shè)置揚(yáng)壓力觀測(cè)孔13個(gè),布置在帷幕灌漿廊道內(nèi),采用壓力表觀測(cè),量程:U1、U3、U5～U11、U13孔為0.6MPa;U2、U4、U12孔為0.25MPa(2007年4月18日新?lián)Q),大壩揚(yáng)壓力觀測(cè)1次/2 d。揚(yáng)壓力自觀測(cè)以來,未對(duì)測(cè)孔進(jìn)行清孔處理,測(cè)孔可能存在被堵塞的情況。

3.1.2 滲流量觀測(cè)

大壩共設(shè)置滲流量觀測(cè)堰6個(gè),布置在帷幕灌漿廊道內(nèi),每個(gè)壩段壩體滲水采集設(shè)1個(gè)堰,編號(hào)為S1～S6。主要采用容積法進(jìn)行觀測(cè),觀測(cè)1次/2 d。

3.2 加固改造后滲流監(jiān)測(cè)概況

加固改造后大壩滲流監(jiān)測(cè)包括壩基滲流監(jiān)測(cè)和繞壩滲流監(jiān)測(cè),為實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)自動(dòng)化,壩基揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)布置13支測(cè)壓管,每支測(cè)壓管內(nèi)布置1支滲壓計(jì),共布置13支滲壓計(jì)。繞壩滲流監(jiān)測(cè)布置8支測(cè)壓管,左右岸各4支,每個(gè)測(cè)壓管內(nèi)布置1支滲壓計(jì),共布置8支滲壓計(jì)。合計(jì)共布置21支滲壓計(jì)。

在廊道內(nèi)布置6套量水堰測(cè)量設(shè)備(包括量水堰和堰上自記水位計(jì)),用以監(jiān)測(cè)廊道內(nèi)排水孔的滲流量,間接反應(yīng)壩基灌漿帷幕的防滲效果。

4 滲流觀測(cè)資料分析

4.1 壩基揚(yáng)壓力測(cè)壓管觀測(cè)資料分析

本次對(duì)截止2010年4月30日的大壩監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析,施工期間高水位 (以2010年3月20日庫(kù)水位277.07m為例)和低水位(以2010年3月31日庫(kù)水位265.79 m為例)的測(cè)壓管實(shí)測(cè)水位特征值見表2、3。

表2 壩基測(cè)壓管水位及揚(yáng)壓力系數(shù) (排水灌漿廊道)表

表3 壩基測(cè)壓管水位及揚(yáng)壓力系數(shù) (觀測(cè)廊道)表

從表2中可看出,2010年3月20日庫(kù)水位277.07m,2010年3月31日庫(kù)水位265.79 m,期間庫(kù)水位下降11.28 m,U1～U9測(cè)壓管水位變化幅度為-2.37～0.41m,2010年3月31日U1和U9測(cè)壓管水位甚至高于庫(kù)水位。這表明大壩左右兩岸壩基揚(yáng)壓力受兩岸山體來水影響較大。

從表2和表3中可看出,目前排水灌漿廊道測(cè)壓管U3～U7和觀測(cè)廊道測(cè)壓管U10～U13水位較低,揚(yáng)壓力系數(shù)均小于0.25。這初步表明目前大壩防滲帷幕和排水孔已發(fā)揮效果。

經(jīng)過全壩段灌漿處理,測(cè)壓管U3和U4的揚(yáng)壓力系數(shù)下降明顯。但U1和U9測(cè)壓管的揚(yáng)壓力系數(shù)較大,且部分測(cè)壓管水位高于庫(kù)水位,說明這2根測(cè)壓管可能受山體來水的正常補(bǔ)給,當(dāng)庫(kù)水位下降時(shí),其測(cè)壓管水位仍處于一個(gè)比較高的水平,2010年3月20日當(dāng)上游水位為277.07m時(shí)U1測(cè)壓管的揚(yáng)壓力系數(shù)為0.51,2010年4月26日當(dāng)上游水位為275.15m時(shí)U9測(cè)壓管的揚(yáng)壓力系數(shù)為0.47;U2測(cè)壓管的揚(yáng)壓力系數(shù)為0.36～0.69,大于正常值0.25,當(dāng)上游水位為277.07m時(shí)U2測(cè)壓管的揚(yáng)壓力系數(shù)為0.36,當(dāng)上游水位為265.79m時(shí)U2測(cè)壓管的揚(yáng)壓力系數(shù)為0.69。由此可見,在高水位時(shí)U2測(cè)壓管的揚(yáng)壓力系數(shù)比在低水位時(shí)小;U8測(cè)壓管揚(yáng)壓力系數(shù)為0.31～0.72,在高水位時(shí)U8測(cè)壓管的揚(yáng)壓力系數(shù)比在低水位時(shí)小。針對(duì)U1、U2、U8、U9測(cè)壓管測(cè)值偏大的問題,需復(fù)核大壩抗滑穩(wěn)定和基底應(yīng)力計(jì)算,其中U8測(cè)壓管測(cè)值雖偏大,但在高水位時(shí)揚(yáng)壓力系數(shù)小于0.35,故無需復(fù)核;U9測(cè)壓管測(cè)值雖偏大,但在高水位時(shí)揚(yáng)壓力系數(shù)小于0.5,故無需復(fù)核。因此對(duì)左岸Ⅰ壩段和Ⅱ壩段進(jìn)行抗滑穩(wěn)定、基底應(yīng)力計(jì)算,經(jīng)復(fù)核滿足SL 319—2005《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》和 SL 25—2006《砌石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求。

4.2 繞壩滲流分析

4.2.1 觀測(cè)資料分析

繞壩測(cè)壓管實(shí)測(cè)水位特征值見表4。

表4 繞壩測(cè)壓管實(shí)測(cè)水位特征值表 m

繞壩測(cè)壓管實(shí)測(cè)水位過程線見圖1。

圖1 繞壩測(cè)壓管水位過程線圖

從表4和圖1中可以看出:

(1)左岸RC1水位為288m左右,RC2水位為279m左右,高于庫(kù)水位。右岸測(cè)壓管RC5～RC8水位介于275.26～288.64m,均高于庫(kù)水位。兩岸測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)性很小。結(jié)合測(cè)壓管(滲壓計(jì))埋設(shè)位置,可初步推斷:繞壩滲壓計(jì)水位主要受大壩兩岸山體地下水影響。

(2)測(cè)壓管RC1、RC6、RC8遠(yuǎn)離壩腳,測(cè)壓管水位雖高于上游庫(kù)水位,考慮到其值主要受大壩兩岸山體地下水影響,故對(duì)大壩安全沒有影響;測(cè)壓管RC2～RC5、RC7靠近壩腳,RC3、RC4測(cè)壓管水位低于上游庫(kù)水位,RC2、RC5、RC7測(cè)壓管水位高于上游庫(kù)水位,但測(cè)壓管水位均低于基巖面,故對(duì)大壩安全沒有影響。

4.2.2 采取的措施

大壩兩岸山體地下水位較高,為安全起見,在大壩兩岸下游側(cè)山體 (樁號(hào)壩軸0+000.00～壩下0+050.00m、高程293.21m以下山體)增設(shè)D為5 cm的排水孔,間距為3m×3m(可根據(jù)實(shí)地地形對(duì)排水孔布置作適當(dāng)調(diào)整),梅花形布置,i=5%,L=5m,排水孔采用PVC管接出,靠山體側(cè)端部位包土工布,土工布規(guī)格300 g/m2。

5 結(jié) 語(yǔ)

在施工期間滲流量、揚(yáng)壓力、繞壩滲流等各項(xiàng)檢查和觀測(cè)數(shù)據(jù)表明各項(xiàng)工程措施都發(fā)揮了作用,效益顯著。

壩基揚(yáng)壓力觀測(cè)資料反映了壩基滲流情況。施工期間大壩兩岸壩基揚(yáng)壓力受兩側(cè)山體水影響較大。加固改造后壩基揚(yáng)壓力系數(shù)有所下降,初步表明大壩防滲和排水孔已發(fā)揮效果。由于施工期間庫(kù)水位較低,高水位下壩基揚(yáng)壓力有待觀測(cè)。

施工期間繞壩測(cè)壓管水位與庫(kù)水位相關(guān)性很小,主要受大壩兩岸山體水影響。大壩發(fā)生繞壩滲流的可能性較低,但高水位下繞壩滲流有待觀測(cè)。