小灣水電站壩頂表觀點平面變形規律研究分析

王 川，楊關發，王亞男 ，王 婷

（1.中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南省昆明市 650051；2.華能瀾滄江水電股份有限公司，云南省昆明市 650214；3.海洋石油工程股份有限公司檢驗公司，山東省青島市 266520；4.云南能投對外能源開發有限公司，云南省昆明市 650228）

0 引言

小灣水電站壩址位于云南省大理白族自治州南澗縣和臨滄地區鳳慶縣交界的瀾滄江中游河段上，在其支流黑惠江交匯口下游1.5km處，系瀾滄江中下游河段規劃八個梯級中的第二級。目前，國內已建成的300m級的雙曲高拱壩相對比較少，且水庫庫容均達上百億立方米，壩頂監測成果顯示，在修建特大型高拱壩的過程中，通過的反反復復的蓄水使得巨大的水推力作用致使大壩產生一定的變形。水位上升壩體向下游傾倒，水位下降壩體向上游傾倒。由于大壩的雙曲結構使得大壩左、右岸兩端以及中間壩段的變形規律和量級都不一樣。因此，本文結合小灣水電站壩頂表觀點變形監測資料，對小灣高拱壩壩頂平面變形的規律、量級進行了深入的研究，為高拱壩壩體安全監測及監測設計等提供借鑒。

1 大壩壩頂表觀點監測布置圖

小灣水電站壩頂一共43個壩段，壩頂高程為1245m。除了1號壩段每個壩段上都設計有一個表觀點，其中利用GNSS監測有15個，全站儀監測有27個。2011年6月下旬開始對壩頂EL.1245m實施外部變形監測，初始值觀測時間為2011年6月20日，獨立觀測兩遍取中值作為初始值。截至2015年10月12日共進行了61次復測。圖1為大壩壩頂表觀點監測點布置圖。

2 平面監測成果分析

2.1 監測方法及位移分布圖

2011年6月20日對壩頂表觀點利用徠卡TM30全站儀采用前方交匯的方法進行了初始測量，此后從2011～2015年10月期間，一共進行了61次復測。下面通過各年最高水位和最低水位的變形分布圖，來展現出大壩壩頂的變化規律和量級。圖2、圖3和圖4，分別為各年最高水位和最低水位時X和Y方向的累計變形分布圖。

圖1 大壩壩頂表觀點監測布置圖

通過高水位和低水位壩頂表觀點X方向和Y方向變形分布圖可以看出，拱壩的壩頂變形量主要是受水位升降影響，水位在上升的過程中X方向是向著兩岸方向移動，右壩段測點向右岸位移，左壩段測點向左岸位移，中間壩段則基本不往左右岸移動，變化很小。Y方向則是中間壩段變形最大，越靠近壩中間Y方向變形越大，反之越小。

圖2 2012年最高水位和最低水位時壩頂

圖3 2013年最高水位和最低水位時壩頂

圖4 2014年最高水位和最低水位時壩頂

2.2 典型測點過程線圖

為了更加清晰和方便的指出大壩的變化規律和量級，下面選取了大壩左岸端、右岸端、中間壩段的表觀點位移隨時間過程曲線，并結合水位的變化充分地展現了拱壩壩頂受水位升降的影響大壩所產生的變化規律。圖5～圖7分別為大壩右岸端3號壩段測點X和Y方向位移隨時間過程曲線圖，大壩右岸端23號壩段測點X和Y方向位移隨時間過程曲線圖，大壩左岸端42號壩段測點X和Y方向位移隨時間過程曲線圖。

2.3 成果表統計分析

圖5 大壩右岸端3號壩段測點

圖6 大壩中間23號壩段測點

由于水位升降的變化而導致大壩平面發生位移變化，而拱壩壩頂平面位移變化最大的部位在大壩中間部位，表1為中間21、23號壩段測點分別在高水位和低水位時X方向的變化量統計；表2為中間21、23號壩段測點分別在高水位和低水位時Y方向的變化量統計。

圖7 大壩左岸端42號壩段測點

從表1和表2可以看出壩頂21、23號壩段測點X方向上，無論水位在高水位還是低水位（每年高水位和低水位相差約60m左右）壩頂X方向上的位移變化量不大；而在Y方向上每年高水位較低水位的值都相差較大。從2012年開始到2014年，隨著各年水位的升降變化，其高水位較低水位的相對變化量值有逐漸增加的趨勢。

3 結束語

（1）小灣水電站壩頂表觀點平面變形監測研究表明，巨大的水推力作用會使整個大壩產生平面位移變形，使得高拱壩產生向左右岸及下游變形。水位的升降是整個壩頂平面產生變形的主要因素。

表1 壩頂21、23號壩段測點分別在高水位和低水位時X方向的變化量統計

表2 壩頂21、23號壩段測點分別在高水位和低水位時Y方向的變化量統計

（2）整個壩頂一共布置了43個平面監測測點，表觀點28個、GNSS測點15個。對于X方向壩頂變形最小的點是位于壩中間及左右岸兩端測點；而變形最大的點右壩段在10～13號壩段、左壩段在31～34號壩段。對于Y方向壩頂變形最小的點是位于大壩兩端測點；而變形最大的點在大壩中間壩段（22、23號壩段），越靠近壩中間Y方向變形越大，反之越小。

（3）受高拱壩自身結構特點的約束，小灣水電站壩頂表觀點分布的位置不一樣其變化規律也不一樣。特別是大壩中間壩段的點，無論水位在高水位還是低水位（每年高水位和低水位相差約60m左右）壩頂X方向上的位移變化量不大；而在Y方向上受巨大的水推力作用每年高水位較低水位的變形值都相差較大，考慮到時效變形影響，從2012年開始到2014年其高水位變化量值有增加的趨勢。

（4）大壩壩頂表觀點每年在基本相同的高水位下監測時，其累計變形值逐年增加，一方面是受大壩時效變形的影響；另一方面則是監測工作基準點的校正滯后所造成，因此必需（特別是在水位上升或下降的過程中）利用樞紐區平面控制網基準點對監測工作基準點進行定期或不定期的校準。

[1] 顧沖時，吳中如. 大壩與壩基安全監控理論和方法及其應用[M]. 南京：河海大學出版社，2006.

[2] 趙志仁.大壩安全監測設計.鄭州：黃河水利出版社，2003.

[3] 《水利水電工程測量規范》（規劃設計階段）SL 197—2013

[4] 周建平，黨林才. 水工設計手冊（第2版）第5卷混凝土壩[M]. 北京：中國水利水電出版社，2011.