王剛

（婁底市防洪工程建設(shè)服務(wù)中心，湖南 婁底417000）

1 工程概況

某水利樞紐工程為Ⅱ等工程，規(guī)模為大（Ⅱ）型，壩頂高程900 m，壩頂全長(zhǎng)408 m，最大壩高51 m。水庫(kù)正常蓄水位898 m，總庫(kù)容1.96億m3。從2006年6月30日主體工程開工到2009年9月，首臺(tái)機(jī)組正式并網(wǎng)發(fā)電，就近進(jìn)入晉、蒙電網(wǎng)；具有防洪防凌、供水發(fā)電、水土保持和生態(tài)環(huán)境保護(hù)以及保證下游河道不斷流等綜合效益[1]。

壩址區(qū)地層主要由奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2m）、石炭系本溪組（C2b）、太原組（C3t）和第四系（Q3+Q4）構(gòu)成。壩基持力層巖性為中厚層灰?guī)r、豹皮灰?guī)r夾薄層灰?guī)r、白云巖，巖體較完整，強(qiáng)度較高。壩基下存在多層連續(xù)性較好的泥化夾層，形成壩基深層抗滑穩(wěn)定滑動(dòng)面。本文對(duì)壩體基礎(chǔ)在2006年6月至2010年各階段安全監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行整理分析，并對(duì)基礎(chǔ)狀態(tài)作出分析與評(píng)價(jià)，希望為工程施工提供參考。

2 壩基監(jiān)測(cè)儀器的布置[1 ]

2.1 壩基變形監(jiān)測(cè)

1）壩基垂直位移監(jiān)測(cè)。在灌漿及主排水廊道和排水廊道內(nèi)，每壩段布設(shè)2個(gè)水準(zhǔn)標(biāo)點(diǎn)，觀測(cè)壩基垂直位移。

2）壩基水平位移監(jiān)測(cè)。在3#～10#壩段和10#～18#壩段的基礎(chǔ)灌漿廊道內(nèi)各布設(shè)1條引張線（共2條），4#～10#、10#～17#壩段間，每壩段設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)，用以監(jiān)測(cè)壩基的水平位移。

3）壩基變形監(jiān)測(cè)。在2#、8#、13#、18#4個(gè)壩段的基巖中，各埋設(shè)2～3組基巖多點(diǎn)變位計(jì)，監(jiān)測(cè)壩基變形。

2.2 壩基滲流監(jiān)測(cè)

壩基除設(shè)有上游帷幕外，還在下游壩趾處設(shè)有下游帷幕。為了對(duì)壩基揚(yáng)壓力進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，設(shè)2個(gè)縱向監(jiān)測(cè)斷面，6個(gè)橫向監(jiān)測(cè)斷面。

1）第1個(gè)縱向監(jiān)測(cè)斷面布置在上游灌漿及主排水廊道內(nèi)，第1道排水幕線上。第2個(gè)縱向監(jiān)測(cè)斷面布置在排水廊道內(nèi)，第3道排水幕線上。每個(gè)縱向監(jiān)測(cè)斷面在每個(gè)壩段設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)，埋設(shè)測(cè)壓管，測(cè)壓管深入基巖1 m。

2）橫向監(jiān)測(cè)斷面布置在1#、5#、8#、13#、18#、19#壩段，共6個(gè)斷面。每個(gè)監(jiān)測(cè)壩段布置5～6個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)布置以上游密、下游漸疏為原則。第1個(gè)測(cè)點(diǎn)布置在基礎(chǔ)帷幕的上游，埋設(shè)測(cè)壓管，監(jiān)測(cè)淤沙對(duì)滲流的影響；第2個(gè)測(cè)點(diǎn)布置在第1道排水幕線上，監(jiān)測(cè)NJ304、NJ303軟弱夾層的揚(yáng)壓力，測(cè)壓管進(jìn)水管段埋設(shè)在軟弱夾層以下0.5～1 m的基巖中；第3、4、5個(gè)測(cè)點(diǎn)分別布置在第1、2道排水幕下游及第2道排水幕線上，埋設(shè)測(cè)壓管，監(jiān)測(cè)第1、2道排水幕后及第2道排水幕線上的揚(yáng)壓力；第6個(gè)測(cè)點(diǎn)布置在基礎(chǔ)下游灌漿廊道內(nèi)第3道排水幕線上，監(jiān)測(cè)壩趾處基巖內(nèi)NJ304、NJ303軟弱夾層的揚(yáng)壓力。

在壩左、右岸上、下游岸坡各布置10個(gè)測(cè)壓孔，測(cè)孔的布置以能繪出繞壩滲流線為原則，孔應(yīng)伸入原地下水位線以下。

3 監(jiān)測(cè)成果分析

3.1 壩基變形分析

3.1.1 壩基垂直位移分析

壩基垂直位移開始監(jiān)測(cè)時(shí)間是大壩進(jìn)入正常運(yùn)行期階段，A-A斷面各測(cè)點(diǎn)（編號(hào)為EM1-1—EM19-1）壩基最大沉降量為1.7 mm，出現(xiàn)在2009年11月1日6#壩段；壩基最小沉降量為-2.0 mm，出現(xiàn)在2009年12月18日2#壩段；平均最大沉降量為0.5 mm，出現(xiàn)在10#壩段。B-B斷面各測(cè)點(diǎn)（編號(hào)為EM1-2—EM19-2）壩基最大沉降量為0.7 mm，出現(xiàn)在2009年9月11日7#壩段；壩基最小沉降量為-2.4 mm，出現(xiàn)在2009年12月18日1#壩段；平均最大沉降量為-0.1 mm，出現(xiàn)在11#壩段。從特征值可以看出，離上游壩面越近壩基的沉降越大，越靠近邊坡壩段向下沉陷變形越小，反之越大。

各壩段測(cè)點(diǎn)反映的過(guò)程線趨勢(shì)基本一致，都是在開始蓄水之后，壩基變形先向上變形，而后向下變形，再趨于平緩。在蓄水之前，10#壩段有向下沉陷的趨勢(shì)，這主要受到大壩自重的影響，蓄水開始一段時(shí)間，壩體向上變形，一段時(shí)間之后，再向下變形。從B-B斷面各測(cè)點(diǎn)來(lái)看，12#壩段（編號(hào)為EM12-2）分析，在未蓄水之前，向下沉陷，蓄水后先向上變形，后向下沉陷，再向上變形，為波動(dòng)下沉。

A-A斷面上各測(cè)點(diǎn)的變形受庫(kù)水位與溫度的影響小，而B-B斷面上各測(cè)點(diǎn)的變形與上游水位呈現(xiàn)出強(qiáng)相關(guān)，當(dāng)上游水位增高時(shí)，相應(yīng)的壩基垂直位移也增大，反之減小。由此，越靠近下游，壩前水位對(duì)壩基垂直位移的影響就越大。溫度是壩基垂直位移的影響因素之一,壩基垂直位移過(guò)程線隨溫度變化不如對(duì)壩頂垂直位移的變化那么明顯。

由相關(guān)過(guò)程線分析可知，時(shí)效也是影響壩基垂直位移的因素。壩基垂直位移主要受自重等的影響，其沿各壩段的分布規(guī)律也呈河床壩段大、邊坡壩段小的分布規(guī)律，與壩頂變化趨勢(shì)基本一致（圖1）。

圖1 EM6-2 2009年變形過(guò)程線

3.1.2 壩基水平位移分析

在分析時(shí)段內(nèi)，向下游最大位移出現(xiàn)在2009年12月25日，位移值為2.24 mm，發(fā)生在8#壩段；向上游最大位移出現(xiàn)在2009年7月22日，位移值為0.29 mm，發(fā)生在14#壩段。表中數(shù)據(jù)基本可以反映大壩在運(yùn)行期水平位移呈岸坡壩段小，河床壩段大，大壩整體向下游。符合壩體水平位移分布規(guī)律。

各壩段壩基位移趨勢(shì)基本相同，反映出向上下游的位移沒有明顯差異。各壩段在2009年7月22日和2009年7月31日出現(xiàn)最小值，都隨時(shí)間的推移向下游增大的趨勢(shì)，在2009年7月未蓄水之前，壩基引張線位移過(guò)程線基本趨于平緩，其值都是負(fù)值，說(shuō)明在未蓄水之前，壩體略有向上游變形的趨勢(shì)；開始蓄水之后，向上游變形開始減小，向下游變形開始增大，但是數(shù)值都不大，最大的值為2.24 mm。

壩基引張線位移相關(guān)過(guò)程線反映出與水位相關(guān)關(guān)系比較明顯，其變化趨勢(shì)與庫(kù)水位的變化趨勢(shì)基本一致。當(dāng)庫(kù)水位升高時(shí)，各測(cè)點(diǎn)位移向下游增大，反之位移減小；此外，溫度也是影響引張線變化的一個(gè)重要因素，當(dāng)氣溫時(shí)減小，各測(cè)點(diǎn)水平位移向上游增大，反之升高（圖2）。

3.1.3 壩基基巖變形資料分析

圖2 EX8-1 2009年變形過(guò)程線

2＃壩段埋設(shè)的3套多點(diǎn)位移計(jì)中，最大伸長(zhǎng)為7.13 mm，出現(xiàn)在2009年9月16日；最大壓縮為1.59 mm，出現(xiàn)在2007年8月26日；8#壩段埋設(shè)的4套多點(diǎn)位移計(jì)中，最大伸長(zhǎng)為8.61 mm，出現(xiàn)在2009年12月31日；最大壓縮為0.63 mm，出現(xiàn)在2007年9月24日；13#壩段埋設(shè)的3套多點(diǎn)位移計(jì)中，最大伸長(zhǎng)為2.41 mm，出現(xiàn)在2008年12月19日；最大壓縮為1.34 mm，出現(xiàn)在2009年9月6日；18#壩段埋設(shè)的3套多點(diǎn)位移計(jì)中，最大伸長(zhǎng)為4.9 mm，出現(xiàn)在2009年12月13日；最大壓縮為0.17 mm，出現(xiàn)在2008年5月1日。

從過(guò)程線圖中可以反映出：2#壩段測(cè)點(diǎn)M2-2-1大部分測(cè)值均為負(fù)值，說(shuō)明2#壩段壩體混凝土與壩肩基巖結(jié)合緊密；測(cè)點(diǎn)M2-2-2測(cè)點(diǎn)大部分測(cè)值均為正值說(shuō)明該測(cè)點(diǎn)所在位置為拉伸變形；從8#壩段來(lái)看，8#壩段的大部分測(cè)值均為正值，該壩段也是拉伸變形；從13#壩段來(lái)看，M13-1-1測(cè)點(diǎn)大部分測(cè)值均為負(fù)值，壩體混凝土與壩肩基巖結(jié)合緊密；M13-2-1反映的規(guī)律為拉伸變形，后有壓縮；M13-3-3隨著時(shí)間變化成周期變化，越往后越趨于平緩，處于壓縮狀態(tài)；M18-1-3測(cè)點(diǎn)在大壩開始施工的時(shí)候出現(xiàn)拉伸變形，而后一直都是壓縮變形。

從相關(guān)過(guò)程線來(lái)看，壩基基巖變形與庫(kù)水位基本呈負(fù)相關(guān)，與氣溫關(guān)系不明顯。蓄水后基巖變形量很小，邊坡壩段與基巖結(jié)合效果良好（圖3）。

圖3 M2-2-2測(cè)點(diǎn)變形歷史過(guò)程線

3.2 壩基滲流分析

3.2.1 基底揚(yáng)壓力

各壩段防滲墻前測(cè)壓管水位較大，防滲墻后變小，水位較平緩，且變幅不大。從縱向測(cè)壓管水位的變化來(lái)看，在壩上-3.10 m與壩下0.9 m各壩段的測(cè)壓管水位呈現(xiàn)河床壩段大，岸坡壩段小；而壩下66.7 m與壩下37.63 m的各壩段則不明顯。

8#壩段的UP8-1測(cè)點(diǎn)水位與庫(kù)水位有明顯相關(guān)性，管內(nèi)水位隨壩前水位上升而上升，其水位基本保持同壩前水位7～8 m的差值變化，表明該部位基巖裂縫較為發(fā)育。

從壩體橫向來(lái)看，布設(shè)在帷幕后的測(cè)壓管，受庫(kù)水位變化影響不大，與庫(kù)水位表現(xiàn)出一定的滯后性，各測(cè)點(diǎn)水位過(guò)程線變化較為平緩，管內(nèi)水位變化幅度小，反映大壩基巖完整，帷幕防滲效果較好（圖4）。

圖4 UP8-1 2009年變形過(guò)程線

3.2.2 繞壩滲流

左壩肩最大繞壩滲流水位為914.17 m（測(cè)點(diǎn)編號(hào)為UP-Z10），最小繞壩滲流水位為861.10 m（測(cè)點(diǎn)編號(hào)為UP-Z10），最大平均繞壩滲流水位為906.20 m（測(cè)點(diǎn)編號(hào)為UP-Z10），從繞壩滲流縱、橫向來(lái)看，變化規(guī)律均不明顯。

右壩肩UP-Y3測(cè)點(diǎn)至UP-Y10測(cè)點(diǎn)，左壩肩UPZ2至UP-Z10測(cè)得水位和庫(kù)水位相關(guān)性明顯，測(cè)點(diǎn)水位隨庫(kù)水位變化，說(shuō)明在這些測(cè)點(diǎn)處可能有較好的繞壩滲流通道，需要查明原因，但右壩肩測(cè)點(diǎn)UP-Y6、UP-Y7、UP-Y8、UP-Y9測(cè)得水位變幅不大，左壩肩測(cè)點(diǎn)UP-Z2、右壩肩測(cè)點(diǎn)UPY-10，水位變化滯后于庫(kù)水位的變化；右壩肩UP-Y5測(cè)點(diǎn)的測(cè)壓管水位值低，與庫(kù)水位變化相關(guān)性不很明顯，說(shuō)明測(cè)點(diǎn)處繞壩防滲效果比較好。

左壩肩測(cè)點(diǎn)UP-Z1測(cè)得水位和庫(kù)水位相關(guān)性明顯，測(cè)點(diǎn)水位隨庫(kù)水位變化，說(shuō)明在測(cè)點(diǎn)處可能有較好的繞壩滲流通道，需要查明原因。

左壩肩UP-Z4測(cè)點(diǎn)值在第3季度中后期發(fā)生過(guò)大幅度的非正常變化，后期與庫(kù)水位相關(guān)線的變化也與前期變化不一致，需要檢修。

根據(jù)左右岸繞壩滲流的觀測(cè)資料及對(duì)該觀測(cè)資料的分析，可以看出，在大壩的左右岸除右壩肩UP-Y5測(cè)點(diǎn)出處無(wú)繞壩滲流外，其余各處均存在不同程度的繞壩滲流，但繞壩滲流狀態(tài)穩(wěn)定，防滲措施總體工作良好。建議在兩岸壩頭加強(qiáng)對(duì)山體的防滲（圖5）。

圖5 UP-Z2 2009年變形過(guò)程線

4 結(jié)語(yǔ)

1）壩基垂直位移主要受溫度、時(shí)效影響，而庫(kù)水位對(duì)其影響較小，壩基最大沉降量為1.7 mm。離上游壩面越近壩基的沉降量越大。壩體整體向下沉，呈河床壩段大、邊坡壩段小的分布規(guī)律。

2）壩基基巖變形與庫(kù)水位基本呈負(fù)相關(guān)，與溫度關(guān)系不明顯?；鶐r變形量較小，邊坡壩段壩體與基巖結(jié)合效果良好。

3）大壩左右岸除右壩肩UP-Y5測(cè)點(diǎn)出處無(wú)繞壩滲流外，其余各處均存在不同程度穩(wěn)定的繞壩滲流，越靠近上游，繞壩滲流水位越高，測(cè)得水位和庫(kù)水位相關(guān)性明顯。右壩肩UP-Y1測(cè)點(diǎn)水位較大，可能有地表水引入，建議在兩岸壩頭加強(qiáng)對(duì)山體地表水的治理。