蔡衛(wèi)華

【摘 要】文章指出大廣壩水電站土壩運行中存在的土壩監(jiān)測受外界影響的因素，土壩上游拋石護坡構造及應用情況，土壩白蟻防治等問題，分析這些問題在土壩運行中的影響，并根據實踐提出一些經驗和看法。

【關鍵詞】大廣壩水電站；監(jiān)測；折光；儀器檢驗；拋石護坡；白蟻防治 1.概述

1.1工程概況

大廣壩水利水電站工程位于海南省西部東方市境內昌化江中游。該工程具有發(fā)電、灌溉、供水等綜合效益，電站在系統(tǒng)中承擔調峰、調頻和事故備用的任務。 樞紐壩址以上控制流域面積3498km2，正常蓄水位140.00m，汛期限制水位140.00m，水位相應庫容14.95億m3。樞紐工程攔河大壩（混凝土壩、土壩）為1級建筑物，按千年一遇洪水設計，入庫洪峰流量31800m3/s，水庫設計洪水位140.07m；可能最大洪水校核，入庫洪峰流量46000m3/s，校核洪水位141.97m，水庫總庫容17.1億m3。水電站大壩布置型式是河床為碾壓混凝土重力壩，兩岸為均質土壩，大壩全長5842m，其中河床混凝土壩長 719m，壩頂高程144.00m，最大壩高57m；兩岸土壩全長5123m，左岸土壩壩頂高程145.00m，右岸土壩壩頂高程144.50m，土壩最大壩高44m，土壩上游面是塊石拋石護坡，下游面是草皮護坡。河床溢流壩段安裝16扇16m×14.5m（寬×高）的泄洪閘門，水庫水位140.07m時，16孔全開下泄流量為29066m3/s；當水庫水位達到校核洪水位141.97m時，16孔閘門全開時最大下泄流量為35685m3/s。該工程于 1990年6月國家計委批準正式開工，大壩自93年12月9日下閘蓄水，93年12月29日第一臺機組并網發(fā)電，至95年3月29日，四臺機組全部建成投產。

1.2土壩運行管理中存在的問題

大廣壩水電站建成后，土壩運行日常管理工作主要有：土壩的變形監(jiān)測和內部觀測，土壩上下游護坡的維護，土壩白蟻防治等。

在多年的工作實踐中，發(fā)現土壩變形監(jiān)測易受到自然條件、人為等外界環(huán)境干擾，給資料整理與分析帶來一定的困難；土壩上游拋石護坡遭受強臺風淘刷后，發(fā)生較大面積的拋石滑坡；下游草皮護坡白蟻難以根治。這些問題或多或少在某些水電站土壩中存在，它們影響土壩監(jiān)測的精度，影響土壩的安全運行，現在對這些問題加以分析，并根據實踐提出一些經驗供參考。

2.土壩監(jiān)測的影響因素

大廣壩水電站土壩變形監(jiān)測項目主要包括土壩的垂直位移、水平位移觀測。大壩垂直位移采用精密水準法，儀器為Ni002水準儀。水平位移觀測則采用在下游觀測墩上安置TCA2003全站儀測邊距法。內部觀測主要有滲透壓力、基礎揚壓力、浸潤線、地下水、滲透流量、土壓力、土位移、壩體傾斜、內部分層沉陷等，全都實行了自動化觀測。

2.1自然條件影響

大廣壩壩區(qū)氣候屬亞熱帶型，高溫多風多雨。用視準線觀測大壩變形時，最易受風和折光的影響，給觀測帶來誤差。大廣壩左土壩長2792m，右土壩長2331m，采用單一的視準線無法觀測，原來設計采用連續(xù)視準線觀測，該法的特點是每一測點都要求安置儀器觀測小角，然后觀測某點相對于其前后兩點為基準線的偏離值，如此連續(xù)觀測，最后通過公式解算出各點的實際偏離值，理論上是可行的。但由于觀測過程中每一的測點的各種誤差（瞄準誤差、對中誤差、折光誤差）對下一測點都有影響，儀器經多次搬動后，產生較大的累積誤差。其表現在有個壩段向上游移動，有點壩段向下游移動，有時移動量達2cm-3cm，過程線跳動厲害，無規(guī)律可言。后來改用精度較高的ME5000測距儀測距法得以解決。在土壩下游建若干的觀測墩，在觀測墩上安置ME5000，以觀測壩頂測點與觀測墩之間的距離變化來確定大壩的水平位移。而在風力和霧氣的影響下，ME5000測值誤差還是有所偏大，所以采用ME5000測距儀觀測時，一般選擇天氣情況較好時觀測。

2.2人為因素影響

大廣壩觀測設施，為了防止銹蝕，用銅質的材料較多，有時被砸毀賣掉，恢復后資料失去連續(xù)性。左岸土壩的垂直位移觀測點、水平位移觀測墩，內觀觀測房，土壩引張線，雙弦標，土壩自動化觀測電纜等曾被人為地砸毀、挖掘和盜竊。土壩水平位移觀測墩和土壩自動化觀測電纜多次恢復后又被破壞。在道路面上或附近，也易受到車輛不同程度的損害。這就很難保證資料的連續(xù)性、長期性以及穩(wěn)定性。后來大力加強了對觀測設施的防盜及保護，并取得一定的效果，但還是難以杜絕人為因素有意無意的影響，給觀測工作帶來了一定的困難。

2.3折光影響

視準線和大氣激光量測大壩變形時，受折光影響較大。折光是這類觀測中主要誤差來源之一，這一問題在觀測界已取得共識。大廣壩水電站土壩變形監(jiān)測，由于使用的觀測儀器大多是光學儀器，或多或少都要受到折光的影響，其結果表現在數據向上下或左右方向擺動，就是同一時間的觀測數值都會因天氣的變化而出現差值。因此，在這類項目觀測時，為了避免折光的影響，一般都是選擇陰天和早晚等水平折光較小的觀測時間進行或取不同觀測時間的平均值來抵消折光的影響。

折光對水平位移的影響是明顯的，而對垂直位移的影響也是不容忽視的。在進行土壩垂直位移觀測時，整個路線其環(huán)境和條件不可能一樣，因折光的影響也會帶來很大的誤差。在通過對土壩垂直位移觀測數據分析后發(fā)現，其數值擺動與季節(jié)、觀測時間、觀測路線及不同的觀測者等情況有關。針對這些情況，土壩垂直位移觀測采用如下措施：A.將原來路線由二等改為一等水準測量，并合理撤除部分線段（共減少了9Km長的觀測路線）。B.改變觀測方法，選擇陰天或早晚的觀測時間進行作業(yè)，并且往返測時奇偶測點均測，然后取其均值。C.工作基點至測點之間觀測路線較長的轉點做永久固定點，以提高觀測精度。這些措施都收到較好的效果。

2.4儀器因素影響

大壩變形監(jiān)測中各個項目都配備了各種儀器。如垂直位移觀測的精密自動安平水準儀Ni002，DNA03電子水準儀，精密測角儀T2000或T3000，TCA2003全站儀或ME5000激光測距儀。這些儀器最大的優(yōu)點是以高精度實現測量自動化。近幾年來，觀測儀器技術不斷發(fā)展和改善，使實施監(jiān)測越來越方便，精度也提高不少。由于儀器依賴性強，本身出現的毛病不易發(fā)現，也不是我們操作人員能夠診斷的。因此，儀器的使用不僅要求觀測人員具有豐富的工作經驗，同時也要具有一定的專業(yè)水平，避免因儀器的問題而誤判大壩的變化。對于這些高精儀器，維護和檢驗是一項重要的任務。使用單位不僅要按操作規(guī)范維護好，而且要定期送檢。檢驗要由儀器生產單位或國家指定具備其能力的機構來進行。大廣壩水準儀Ni002某次送檢調試后，觀測數據在土壩正常運行下出現跳躍。這說明儀器內在因素對觀測結果也有一定的影響。

3.土壩上游拋石護坡構造及應用情況

為了適應海南多臺風的氣候，大廣壩水電站以及下游的戈枕水電站土壩上游均采用拋石護坡。大廣壩拋石護坡面積共約28萬m2，由土工織物布、碎石墊層、拋投塊石組成。上游壩坡自上而下為1：2.25、1：2.5、1：3，在高程132m、120m處變坡。高程110m以下，結合施工導流需要，布置堆石棱體，坡度1：2.0。拋投塊石在不同的水位有不同的厚度要求，分為110m-120m、120m-132m、132m-壩頂三個級別，其厚度自下而上左壩為0.6m、0.9m、1.1m，右壩為0.7m、0.8m、0.9m，拋投塊石下面一層為40cm厚8-50mm粒徑混合的碎石墊層。再下面采用鋪設土工織物布代替?zhèn)鹘y(tǒng)的砂石料作為反濾層，土工布為300-400g/m2滌綸質無紡布。設計要求拋石料超弱徑含量不大于5%。

1996年9月，11級的18#臺風給土壩上游拋石護坡▽126.0米部位帶來局部的掏刷，但影響不是很大。1997年6月，對掏刷部位進行了土工布修復和漿砌石補強，自此到了2005年前的這些年份內，大壩受到臺風的影響較小，因而受到的破壞也相對較少，土壩的運行條件較好。但2005年第18#強臺風 “達維”給大廣壩水電站帶來極大的破壞，在高水位條件下（庫水位139.0m），大壩受12級臺風的襲擊，極大的風浪造成左右土壩138.5m高程以上的上游拋石護坡大面積滑坡，土壩護坡嚴重受損。破壞比較嚴重的范圍發(fā)生在左右岸兩個裹頭部位，壩體滑坡總方量達24602.4m3，其中左土壩17711.4m3，右土壩6891.0m3。

2006年5月，土壩拋石護坡完成修復，大壩拋石護坡的修復加固方案主要采取了下列方法步驟：

（1）裹頭的土壩部分和接觸部分的防滲按原工程設計的結構型式，采用與原設計相同的材料和施工方法對損壞部分進行修復。

（2）在高程130m以下實測斷面的基礎上對拋石護坡進行修復。

（3）修復部位在高程130m以上。

（4）對裹頭部位進行強化，通過局部加厚拋石體，改變裹頭外輪廓線與壩軸線之間的交角，變原設計的90o交角為150o左右的鈍角，避免波能集中。

（5）對修復加固竣工后的護坡進行穩(wěn)定性復核計算。

2009年后，繼續(xù)對兩岸裹頭高程130m以下部位的孔洞采用混凝土埋中小石的方法補強加固，均取得一定的效果。由此可知，拋石護坡經受強臺風考驗后，對設計缺陷應及時調整并加強薄弱部位的加固工作。

4.土壩白蟻防治

白蟻對水庫土壩的危害，據有關資料指出不僅能破壞護壩植被，更嚴重的是可引起土壩發(fā)生管涌，滑坡等重大險情，直至釀成垮壩的災難。大廣壩土壩下游草皮坡面主要發(fā)現的白蟻有：黑翅土白蟻、黃翅大白蟻、黃胸散白蟻、黑胸散白蟻飛以及海南白蟻等種類。土壩產生白蟻的原因主要是由于土壩多依山而建，周山植被茂盛，水庫常年蓄水，加之土壩土壤內溫度和濕度非常適宜白蟻建巢，又具有充足的植被纖維和水分，從而促進了白蟻的繁殖，加速了對土壩的危害。每年的4～6月是白蟻婚飛季節(jié)，當溫度、濕度和氣壓達到白蟻婚飛要求時，大量的長翅繁殖蟻就會紛紛出飛婚配，這時水庫中的月光水面招引白蟻有翅成蟲從附近的坡地飛向大壩，使它們在土壩上筑新巢并繁殖。由于上述原因，大廣壩水電站土壩白蟻難于根治。

大廣壩水電站自發(fā)現有白蟻跡象以來，主要采用了以下三種方法進行防治。

（1）投藥誘殺。人工在壩上埋設誘殺粉劑，投放于白蟻活動取食處，以避免白蟻對壩體產生新的蔓延危害。

（2）分三步進行人工挖蟻巢。找主蟻路，確定巢向追挖蟻巢，從衛(wèi)星菌圃追挖主巢。尋找白蟻巢體在地表的指示物和白蟻在壩外周邊活動的具體標志—泥被，泥線找尋主蟻路，確定巢向，挖出衛(wèi)星菌圃追挖主蟻巢。一氣呵成挖出主蟻巢，取出主蟻巢，將其銷毀處理，清理空巢腔，施藥回填夯實。

（3）采用鉆孔灌漿毒土法。在選取的范圍內按梅花狀布孔，可采用機械鉆和人工鋼錐造孔，孔深約50-60cm孔距大約1.0-1.5m，用滅蟻藥劑和泥土混合的泥漿，采用低壓、充填式灌漿的方法灌入孔中，藥劑通過滲透散布到大壩護坡的表面土層，達到預防生長巢的目的。

土壩白蟻開始防治至今，雖難于根治，但其蟻患面積及蟻巢發(fā)展的數量得到控制，逐年減少，防治工作還是取得了較好的效果。

5.結語

大廣壩土壩運行中出現的監(jiān)測受到自然條件、人為、折光等外界環(huán)境干擾；土壩上游拋石護坡遭受強臺風淘刷后，發(fā)生拋石滑坡，土壩白蟻難以根治等問題。實際上這些問題在一些水電站土壩中典型存在。實踐表明，對這些問題解決好，土壩的安全運行就得到保證，否則不但土壩的正常監(jiān)測開展不了，而且在高水位防汛時期，拋石護坡受損和土壩白蟻等隱患給大壩安全帶來的風險難以估量。因此，在土壩運行中各個環(huán)節(jié)都應給予重視，使大壩安全工作更加穩(wěn)妥。