李作光，李英杰

（豐滿發(fā)電廠，吉林省吉林市 132108）

1 工程概況

吉林豐滿水電站全面治理（重建）工程是按恢復(fù)電站原任務(wù)和功能，在原豐滿大壩下游120m處新建一座大壩，并利用原豐滿三期工程。治理工程實施后，不改變水庫主要特征水位，不新增庫區(qū)征地和移民。

吉林豐滿水電站全面治理（重建）工程以發(fā)電為主，兼有防洪、灌溉、城市及工業(yè)供水、生態(tài)環(huán)境保護、水產(chǎn)養(yǎng)殖和旅游等綜合利用，供電范圍為東北電網(wǎng)，在系統(tǒng)中擔(dān)負(fù)調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用等任務(wù)。水庫正常蓄水位263.50m，汛限水位260.50m，死水位242.00m，校核洪水位268.50m，水庫總庫容103.77億m3。

樞紐工程主要由碾壓混凝土重力壩、壩身泄洪系統(tǒng)、泄洪兼導(dǎo)流洞、壩后式引水發(fā)電系統(tǒng)、原三期電站組成。新建大壩壩軸線位于原豐滿大壩壩軸線下游120m。

新建大壩由左岸擋水壩段、溢流壩段、廠房壩段及右岸擋水壩段組成，共分56個壩段，壩頂高程269.50m，最大壩高94.50m，壩頂全長1068m。溢流壩段布置于主河床，其上布置9孔開敞式溢流堰。廠房壩段布置于主河床偏右岸，布置6孔壩式發(fā)電引水進水口。6臺水輪發(fā)電機組布置于右岸壩后廠房內(nèi)。

新建大壩2014年9月開始基礎(chǔ)開挖，截至2017年5月10，重建工程各壩段澆注高程見表1。

大壩安全監(jiān)測施工安裝工程現(xiàn)已開展的監(jiān)測項目主要有大壩應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測及溫度監(jiān)測、大壩裂縫監(jiān)測、大壩滲流監(jiān)測、發(fā)電廠房及開關(guān)站監(jiān)測、引水壩段壓力鋼管監(jiān)測、消力池部位監(jiān)測、老壩F67斷層錨索監(jiān)測等7個監(jiān)測項目。截至2017年4月底，大壩安全監(jiān)測施工安裝工程共計安裝埋設(shè)監(jiān)測儀器321支/套，其中測縫計121支，滲壓計52支，多點位移計8套，溫度計50支，三向應(yīng)變計（差阻試）6套，五向應(yīng)變計（差阻試）8套，無應(yīng)力計（差阻試）14套，錨索測力計5臺，鋼筋計19支，鋼板計17支，裂縫計15支 ，錨桿應(yīng)力計6支。

本文只針對新壩施工期變形項目進行監(jiān)測資料分析。

2 施工期變形監(jiān)測資料分析

2.1 基巖變形

在13、23、29、32號4個主要監(jiān)測壩段的壩踵和壩趾分別各埋設(shè)1組多點位移計（四點式），以觀測壩踵和壩趾深處基巖的變形情況，共計8組。

表1 各壩段澆注高程Tab.1 The elevation table of each dam section

各測點從埋設(shè)后即開始觀測，4個壩段從2015年7月27日～10月10日陸續(xù)埋設(shè)完成開始觀測，埋設(shè)初期測次較密，后期基本為每月觀測4次，滿足設(shè)計要求的頻次。監(jiān)測儀器埋設(shè)部位、高程等見表2。

各壩段多點位移計測值過程線如圖1、圖2所示。

從過程線可看出：

（1）除23M1外，各測點的變形量較小，后期隨著施工期荷載增加需要進一步觀測以確定基巖變形量及變形規(guī)律。23號壩段壩軸線附近測點23M1在埋設(shè)初期（2015年10～11月）壓縮變形量即達到2.4mm，后期變化量較小，變形量在0.5mm以內(nèi)。

表2 多點位移計埋設(shè)部位、高程Tab.2 Location and elevation of multi position displacement meter

圖1 13號壩段基礎(chǔ)多點位移計垂直位移過程線（負(fù)值為壓縮）Fig.1 Vertical displacement process line of 13# dam foundation （negative value is compression）

圖2 23號壩段基礎(chǔ)多點位移計垂直位移過程線（負(fù)值為壓縮）Fig.2 Vertical displacement process line of 23# dam foundation （negative value is compression）

（2）13號壩段壩軸線附近及下游兩個點基巖變形很小，其中13M1-1、13M1-2、13M2-1這3支傳感器不穩(wěn)定，測值變化較大，2017年5月孔口相對于最深處錨頭垂直位移分別為-0.27mm（壓縮）、0.17mm（拉伸）。

（3）23號壩段壩軸線附近及下游兩個點處基巖呈壓縮變形，主要產(chǎn)生在埋設(shè)初期，2017年5月孔口相對于最深處錨頭變形分別為-3.19mm、-0.71mm。

（4）29號壩段壩軸線附近及下游兩個點處基巖變形很小，2016年7月變形分別為0.55mm（拉伸）、-0.43mm（壓縮）。

（5）32號壩段壩軸線附近及下游兩個點處基巖呈壓縮變形，2016年7月變形分別為-1.63mm、-0.90mm。圖3是壩軸線附近基巖多點位移計各高程測點相對于最深點壓的縮變形分布圖，可以看出基巖基本處于壓縮狀態(tài)，靠近建基面的累計壓縮量大于深處的壓縮量，空間分布規(guī)律合理。

圖3 不同時段上游壩基相對于最深點垂直位移分布圖（負(fù)值為壓縮）Fig.3 Vertical displacement distribution of the upstream dam foundation at different periods （negative for compression）

綜上所述，截至2017年5月，各壩段基巖表現(xiàn)出一定的壓縮變形，最大壓縮變形為3.19mm（23號壩段），與2016年7月的2.90mm相比增加0.29mm。測值空間分布規(guī)律13、29、32號壩段基礎(chǔ)變形較小?？偟膩砜?，基礎(chǔ)變形量值較小，隨著大壩澆筑升高，壩基壓縮有所增加，但增加幅度較小，后期測值較為穩(wěn)定，沒有明顯異常的趨勢性變化[1]。

2.2 壩基與基巖接縫監(jiān)測

在 6、9、13、19、23、26、29、32、40、46 號等10個典型壩段的壩踵和壩趾分別埋設(shè)了1支測縫計共20支，在11、13、14號壩段下游消力池各埋設(shè)2、5、3支測縫計共10支，以監(jiān)測壩體混凝土與基巖或回填混凝土結(jié)合面的結(jié)合情況。

繪制各壩段測縫計開度與溫度過程線如圖4所示。

從過程線看，除了29號壩段壩趾、32號壩段壩趾、46號壩段壩踵部位測縫計29J2、32J2、46J1最大開度達到2.55mm、1.5mm、2.74mm以外，其余測縫計開度基本在0.5mm以下，主要表現(xiàn)為壓縮，且與溫度沒有明顯的相關(guān)關(guān)系。除上述3支測縫計外其余27支測縫計開度在-0.79～0.45mm之間，平均為-0.05mm。11、13、14號壩段下游消力池測縫計除了11XJ4最大達到0.28mm以外，其余3個測點開度均在0.1mm以內(nèi)。

對開度較大壩段進行分析，29號壩段基礎(chǔ)有F67斷層穿過，基礎(chǔ)進行了處理。壩址測縫計29J2分別在2016年8月開度由-0.39mm突然增大至1.75mm，累計張開2.14mm，期間溫度變化在1℃以內(nèi)。2016年11月開度又由1.74mm突然增大至2.49mm，累計張開0.75mm，期間溫度基本不變。同期壩基多點位移計垂直位移表現(xiàn)為基礎(chǔ)壓縮0.5mm左右，可能對測縫計開度增加有一定影響，具體原因應(yīng)進一步分析。近5個月以來開度基本穩(wěn)定在2.55mm左右不變。

32號壩段壩址測縫計主要是埋設(shè)初期突然由2015年7月的-0.04mm增加至2015年8月的1.54mm，累計張開1.58mm，期間溫度由23.5℃降低至17.5℃，初步分析應(yīng)主要受溫度變化影響。2015年11月以后壩踵和壩趾處測縫計變化較為穩(wěn)定一致，開度變幅在0.5mm以內(nèi)。

46號壩段的2支測縫計在埋設(shè)初期的2016年5月29日～2016年6月10日，隨著溫度下降（下降6℃左右），壩踵測縫計46J1張開1.81mm，壩趾部位測縫計46J2壓縮2.08mm，與其他壩段規(guī)律及一般認(rèn)識不符，需進一步查明原因。后期則較為穩(wěn)定。以2016年6月12日為基準(zhǔn)2支測縫計的變化過程線，相對于該日期開度變化分別為-0.05mm和-0.21mm，后期尚屬穩(wěn)定。

2.3 溢流及廠房壩段縱縫監(jiān)測

在11、13、16、19號以及廠房21、23號壩段增加埋設(shè)了縱縫測縫計，觀測混凝土縱向接縫變化，共計19支。

11、13、16號壩段縱縫測縫計開度與溫度過程線如圖5所示，21、23號廠房壩段縱縫測縫計開度與溫度過程線如圖6所示。

圖4 23～29號壩段壩基測縫計開度與溫度過程線（開度正值為張開）Fig.4 The opening and temperature process line of dam foundation of 23～29# dam section （opening value is opening）

圖5 11、13、16、19號壩段縱縫測縫計開度與溫度過程線（開度正值為張開）Fig.5 11、13、16、19# section longitudinal seam seam gauge opening and temperature process line （opening value is opening）

圖6 21號廠房壩段縱縫測縫計開度與溫度過程線（開度正值為張開）Fig.6 21# plant dam longitudinal seam measuring joint opening degree and temperature process line（ opening value is opening）

從過程線可看出，各測點接縫基本表現(xiàn)為張開，與溫度呈一定的負(fù)相關(guān)關(guān)系，即溫度降低，接縫開度增加，溫度升高，接縫開度減小[1]。從量值上看，11、13、16號壩段開度最大在0.82～2.78mm之間，目前接縫開度在0.31～1.70mm之間。21、23號廠房壩段縱縫最大在0.11～1.34mm之間，目前接縫開度在-1.68～1.52mm之間。

綜上，截至2017年4月，各壩段縱縫主要表現(xiàn)為張開，目前接縫開度一般在2mm以內(nèi)，與溫度具有一定的相關(guān)性，沒有明顯異常的趨勢性發(fā)展。

2.4 左右岸壩段與基巖接縫監(jiān)測

在左岸6、7號壩段，右岸45、47號壩段的基礎(chǔ)混凝土與岸坡基巖之間界面上各增設(shè)了3～5支測縫計，共計15支。各測縫計開度和溫度過程線如圖7～圖8所示。

從過程線可看出，左岸6、7號壩段與2016年8月埋設(shè)，目前接縫變化值較小。其中，6號壩段接縫呈持續(xù)壓縮變化，最大壓縮-0.35mm，當(dāng)前3支測縫計壓縮在-0.03～-0.34mm之間；7號壩段接縫基本在0.05mm內(nèi)穩(wěn)定變化。

右岸45、47號壩段在2015年8月安裝以后直到2016年6月之前其開度量值很小，基本均在0.1mm以內(nèi)，且變化一致、穩(wěn)定。2016年6～7月，45號壩段45GJ1、45GJ2兩個測點分別為壓縮0.35mm、張開0.66mm，而45GJ2基本在0.1mm以內(nèi)變化，接合面開度變化不一致。2017年4月，45GJ1、45GJ2這個測點開度又分別張開0.35mm、0.77mm，目前45GJ2接縫張開1.20mm，量值尚屬不大，可進一步觀測。47號壩段接縫開度在0.40mm以內(nèi)穩(wěn)定變化。

2.5 29～32號擋水壩段壩趾混凝土與下游基巖結(jié)合面監(jiān)測

在29、30、31、32號壩段壩趾與下游基巖結(jié)合的斜面上，每個壩段增設(shè)2～3支測縫計結(jié)合面開合度的變化，目前共布設(shè)9支測縫計。各測縫計開度與溫度過程線如圖9所示。

從過程線可看出，4個壩段與下游面接縫開度最大在0～1.29mm之間，張開主要發(fā)生在埋設(shè)初期的2015年7～10月溫度下降時期。2017年4月開度在-0.57mm～0.60mm之間，平均開度0.10mm，所有測點當(dāng)前已基本穩(wěn)定。

2.6 大壩橫縫監(jiān)測

在 13～14號、19～20號、22～23號、26～27號、29～30號、32～33號、39～40號、45～46號壩段的橫縫之間不同高程的上、下游側(cè)各埋設(shè)1支測縫計監(jiān)測橫縫開合度的變化，目前共埋設(shè)27支測縫計。

各測縫計最大開度在0.03～2.59mm之間，最小開度在-0.04～-1.01mm之間，當(dāng)前開度在-1.00～2.59mm之間，平均開度0.31mm。27個測點中15個測點表現(xiàn)為壓縮，開度為-1.00～-0.04mm；12個測點目前為張開，開度在0.03～2.59mm，平均張開1.04mm。

有5個測點的開度在1mm以上，分別是13號壩段13J4、19號壩段19J4、23號壩段23J4、26號壩段26J4和40號壩段40J4，開度為1.28～2.59mm，這5支測縫計開度與溫度過程線如圖10所示。從過程線上看，張開主要發(fā)生在2017年3～4月溫度下降時期；目前除19J4還有一定發(fā)展之外，其余測點已基本穩(wěn)定。

圖7 左岸6、7號壩段壩基接縫測縫計開度與溫度過程線（開度正值為張開）Fig.7 Measurement of joint opening and temperature of dam foundation joint of dam section 6# and 7# on the left bank（opening value is opening）

圖8 右岸45、47號壩段壩基接縫測縫計開度與溫度過程線（開度正值為張開）Fig.8 Measurement of joint opening and temperature of dam foundation joint of dam section 45# and 47# on the right bank（opening value is opening）

圖9 29～32號壩段壩趾與下游基巖結(jié)合面測縫計測值過程線（開度正值為張開）Fig.9 Measuring line of joint measurement between dam toe of 29～32# dam and downstream Bedrock （opening value is opening）

大部分開度較小，或埋設(shè)時間較短。開度與溫度有一定相關(guān)性，溫度降低時開度增加。開度空間分布沒有明顯規(guī)律[4，5]。

2.7 常態(tài)混凝土和碾壓混凝土結(jié)合面監(jiān)測

在13、19、23、26、29、32、40號等壩段壩體上游常態(tài)混凝土和碾壓混凝土之間的界面結(jié)合縫上分198、209、225、240m高程每個壩段埋設(shè)2～3支裂縫計，目前已埋設(shè)24支。

圖10 5支開度在1mm以上橫縫測縫計開度及溫度過程線（開度正值為張開）Fig.10 The opening of the 5 joints is more than 1mm.The opening and temperature process of the transverse seam measuring gauge（opening value is opening）

各測縫計開度與溫度過程線如圖11所示。裂縫計測量值較小，最大開度0.39mm，最小壓縮0.70mm，當(dāng)前測值在-0.53～0.27mm之間，主要表現(xiàn)為壓縮，表明壩體上游常態(tài)混凝土和碾壓混凝土之間的界面結(jié)合較好。從過程線上看，開度與溫度沒有明顯相關(guān)性。19號壩段、26號壩段目前測量開度分別為0.27mm和0.06mm，后期可進一步關(guān)注變化情況。

8、19、22號壩段新埋設(shè)的3支裂縫計未張開，測值穩(wěn)定。

綜上所述，截至2017年5月，壩體上游常態(tài)混凝土和碾壓混凝土之間的界面結(jié)合縫開度在-0.53～0.27mm之間，除19號壩段、26號壩段目前測量開度分別為0.27mm和0.06mm外，其余壩段均表現(xiàn)為閉合，且與溫度沒有明顯的相關(guān)關(guān)系，變化較為穩(wěn)定，表明界面結(jié)合較好[2，3]。

3 結(jié)束語

通過對大壩基礎(chǔ)埋設(shè)的多點位移計和基礎(chǔ)以及各接縫的測縫計進行分析，大多數(shù)測點測值基本可靠，精度滿足分析要求。

各壩段基巖表現(xiàn)出一定的壓縮變形，其中23號壩段最大壓縮變形為3.19mm，其余壩段基礎(chǔ)變形量值較小，隨著大壩澆筑升高，壩基壓縮有所增加，但增加幅度較小，后期測值較為穩(wěn)定，未見明顯異常的趨勢性變化。

6～46號壩段壩基混凝土與基巖接縫開度較小或處于閉合狀態(tài)，目前開度大都在0.5mm以內(nèi)或呈壓縮，且測值變化較為穩(wěn)定。

11～19號壩段縱縫主要表現(xiàn)為張開，目前接縫開度一般在2mm以內(nèi)，與溫度具有一定的相關(guān)性，沒有明顯異常的趨勢性發(fā)展。

29～32號擋水壩段壩趾與下游基巖面接縫表現(xiàn)一定程度張開，目前最大開度在0.63～1.06mm之間，除32號壩段32J2開度目前仍在緩慢發(fā)展之外，其他測點近期已趨于穩(wěn)定。

大壩橫縫開度在-1.00～2.59mm之間，平均開度為0.31mm。27個測點中12個測點測值為張開，開度在0.03～2.59mm之間，平均張開1.04mm。15個測點測值為閉合，測值在-1.00～-0.04mm。5支開度在1mm以上測點張開主要發(fā)生在2017年3～4月溫度下降時期。除19J4還有一定發(fā)展之外，其余測點已基本穩(wěn)定。

圖11 26～32號壩段常態(tài)、碾壓混凝土界面裂縫計測值過程線（開度正值為張開）Fig.11 26～32# dam section normal，RCC interface crack measurement value process line （opening value is opening）

壩體上游常態(tài)混凝土和碾壓混凝土之間的界面結(jié)合縫開度在-0.53～0.27mm之間，除19號壩段、26號壩段目前測量開度分別為0.27mm和0.06mm外，其余壩段均表現(xiàn)為閉合，且與溫度沒有明顯的相關(guān)關(guān)系，變化較為穩(wěn)定，表明界面結(jié)合較好。

總體來看，基巖主要表現(xiàn)為壓縮，基巖與基礎(chǔ)混凝土接縫一般表現(xiàn)為壓縮或開度較小的穩(wěn)定狀態(tài)。各壩段縱縫及各壩段縱縫主表現(xiàn)一定程度張開，后期變化穩(wěn)定。橫縫邊大部分開度較小或呈閉狀態(tài)，部分開度1mm以上測點主要在2017年3～4月溫度下降時期有所張開。壩體上游常態(tài)混凝土和碾壓混凝土之間的界面結(jié)合大部分表現(xiàn)為閉合，表明界面結(jié)合較好。大壩基巖變形、各種接縫變形基本處于正常狀態(tài)。