小洪那海水庫大壩施工期監測資料分析

田 偉

（新疆水利水電科學研究院 新疆烏魯木齊 830049）

1 工程概況

小洪那海水庫位于新疆昭蘇縣小洪那海出山口上游6.6km處，是一個具有灌溉和防洪效益的綜合利用工程，水庫總庫容585.77萬m3，壩高46.38m，工程等別為Ⅳ等小（1）型工程，水工建筑物級別為：主要建筑物大壩、溢洪道和放水導流隧洞為4級，次要建筑物和臨時建筑物為5級。

水庫攔河大壩為混凝土面板砂礫石壩，最大壩高46.38m。壩頂長度262m，趾板水平投影長313m，壩頂高程 2136.50m，上游壩坡 1：1.5，下游壩坡1：1.6，在高程2126.50并設置一級2m寬馬道，馬道下游壩坡為11.4，下游綜合壩坡1：1.54。壩頂寬度6.0m，設“L”型鋼筋混凝土防浪墻，防浪墻頂高程2137.70m，墻高3.0m。壩體采用分區填筑，自上游向下游分為墊層區、主砂礫石區。墊層區水平寬度 3m，采用堆砂礫石料場篩分。墊層料由砂礫石料場篩分制備。

2 監測設計

2.1 監測項目

根據《土石壩安全監測技術規范》及參考國內外面板壩監測設計經驗，并結合小洪那海水庫工程的具體情況，設置了以下監測項目：1）壩體、壩基滲流監測；2）滲透量監測；3）繞壩滲流監測；4）壩體垂直位移監測；5）外部變形監測；6）周邊縫變形監測。

2.2 監測項目的測點布置

2.2.1 滲流監測

（1）滲透水壓力監測

該壩共有 10個滲流監測測點。選擇大壩0+160m斷面作為典型滲流監測斷面，壩基共布置6個測點（P3～P8），分別埋設在該斷面壩軸線上、下游用來觀測不同區域滲水情況。采用鉆孔埋設共布置4個測點（P1、P2、P9、P10）用來觀測帷幕灌漿效果，其中 P1、P2分別在0+160m 斷面帷幕上、下游；P9、P10分別在0+110m、0+200m斷面帷幕下游。具體布置見圖1。

（2）滲流量監測

將壩體滲水引出壩后，排入下游河道，在河床處設置一個量水堰，量測相對滲水流量。

（3）繞壩滲流監測

在兩壩肩巖石上及壩下游坡線之外的山體上布置6根測壓管觀測繞壩滲流情況。

2.2.2 垂直位移變形監測

選擇壩體最大斷面0+160斷面為觀測斷面，在高程2111米、2121米分別設置了兩層水管式沉降計（SSC-1型），其中2111米高程4個測點，2121米高程3個測點，共埋設 7支沉降計測點觀測不同高程、不同部位壩體的沉降量。

2.2.3 周邊縫變形監測

沿周邊縫在2098.0m、2118.0m、2126.0m高程共布設 5組（SDW-200型）三向測縫組，用于監測趾板與面板間的位移。具體布置如圖1。

2.2.4 壩體表面變形監測

表面變形監測設計沿壩軸線2個斷面，即壩頂下游側、下游壩坡2112.5m高程各一排。在壩體下游及兩岸選擇適當點位建立專三級水平位移監測網。水平位移和豎向位移共用一個測點，基點和測點均采用整體鋼筋混凝土結構，共布設基點7個，變形標點9個。

2.2.5 閘門監控系統

控制中心設在水庫管理站，在放水出口閥門處設有1套現地控制單元（現地LCU單元）。控制中心監控主機通過光纜與現地控制單元的通信，遠程監控閥門門及啟閉設備。

2.2.6 視頻監控系統

水庫視頻監控系統設有4個圖像監控點，分別設在放水閘閥室、左右壩肩及下游放水洞出水處。各處圖像點的圖像信號采用光纜、視頻電纜、雙絞線傳輸到下游放水閘工作門閘房。再通過光端機和光纜傳輸到水庫管理站來完成云臺、攝像機的控制。

3 施工期觀測資料分析

3.1 壩體滲流監測

小洪那海水庫大壩滲透水壓力監測共有 10個滲流監測測點。河床0+60米斷面作為滲流監測斷面，共布置10個測點（P1～P10），其中P1、P2、P9、P10在趾板上下游采用鉆孔埋設用來觀測帷幕灌漿效果，其余6個測點分別埋設在該斷面壩軸線上、下游用來觀測不同區域滲透水壓力情況。

P1、P2、P9、P10采用鉆孔埋設用來觀測帷幕灌漿效果，從過程線可以看出：0+160m斷面上、下游P1、P2滲壓水位起初均呈下降趨勢，上游水位高于下游，帷幕上下游滲壓水位變化趨勢基本一致，0+110m斷面帷幕下游P10滲壓水位起初呈下降趨勢，后水位在儀器埋設位置趨于一條直線。0+200m斷面帷幕下游 P9埋設時間較短，滲壓水位變化不大。鉆孔埋設的滲壓計有待于蓄水期間監測其水位的測值再做分析。

過程線如圖2、圖3所示：

圖1 0+160斷面監測儀器布置

圖2 P1、P2、P9、P10、P3滲透水位過程線

圖3 P4、P5、P6、P7、P8、P3滲透水位過程線

從過程線可以看出，大壩基礎各部位滲壓計其滲壓水位在施工期，主要受上、下游水位及降水的影響較大，在2012年7月中旬至8月下旬壩基滲壓水位最高。

3.2 壩體垂直位移變形監測

壩體垂直位移監測選擇壩體最大斷面0+160m斷面為觀測斷面，在高程2112m、2122m分別設置了二層水管式沉降儀（XNSC-100型）。其中2112m高程4個測點，分別是軸上32米V1-1、軸上20米V1-2、軸線處V1-3、軸下20米處V1-4；2122m高程 3個測點，分別是軸上 19米V2-1、軸線處V2-2、軸下19米V2-3。

2112m高程水管式沉降儀于2012年7月16日安裝，2012年 8月 2日觀測房施工完成后開始觀測，由過程線可以看出在填筑期沉降速率較大，在2012年8月13日～2012年10月5日壩體停止填筑后沉降相對平緩。到2012年10月5日，2112m高程水管式沉降儀4測點V1-1、V1-2、V1-3、V1-4的沉降量分別為：18mm、30mm、48mm、36mm，位于壩軸線處V1-3沉降量最大，沉降 48mm；2122m高程水管式沉降儀于 2012年8月1日安裝，2012年8月20日觀測房施工完成后開始觀測，2122m高程水管式沉降儀3測點V2-1、V2-2、V2-3的沉降量分別為：55mm、82mm、53mm，位于壩軸線處V2-2沉降量最大，沉降82mm。

以上所有測點沉降量包含觀測房沉降量：1412m觀測房累計沉降11mm，1428觀測房累計沉降46mm，受觀測房施工工期影響，監測成果中壩體沉降量要小于實際沉降量。

2112m和2112m高程沉降計相對 1#、2#觀測房沉降過程線見圖4與圖5。

3.3 結論

P1、P2滲壓水位起初均呈下降趨勢，上游水位高于下游，帷幕上下游滲壓水位變化趨勢基本一致，P9滲壓水位起初呈下降趨勢，后水位在儀器埋設位置趨于一條直線。P10埋設時間較短，滲壓水位變化不大。鉆孔埋設的滲壓計有待于蓄水期間監測其水位的測值再做分析；大壩基礎各部位滲壓計其滲透水位在施工期，主要受上、下游水位及降水的影響較大；小洪那海面板堆石壩施工期的最大累計沉降量為 121mm，受觀測房施工工期影響，監測成果中壩體沉降量要小于實際沉降量。

4 建議

1）水庫管理單位應加強大壩安全管理工作,配備相對固定和專業的觀測人員，對大壩安全監測工作進行深入了解，包括監測儀器的觀測、原理和計算方法等；對各項觀測儀表進行定期保養、校正、定時觀測，并及時對觀測數據進行處理和分析，隨時掌握測值的走勢。

2）負責工程監測的工作人員應定期檢查采集數據的正確性，有沒有異常值和突變值的出現，若存在須及時查明產生的原因，采取相應的措施予以解決。另外管理人員應根據監測點數據的變化情況，適當的調節觀測頻次。

3）加強現場巡視檢查，考慮到儀器監測在空間上和時間上的不連續性，不可避免地會使一些工程安全隱患在儀器監測的范圍和時間內漏掉。巡視檢查和儀器監測各自都有局限性以及相互之間的不可替代性，只有把兩者有效地結合起來，才能更好地監視大壩安全運行。

圖4 2112m高程沉降計相對1#觀測房沉降過程線

圖5 2122m高程沉降計相對2#觀測房沉降過程線