小灣拱壩運行初期誘導縫監測成果分析

廖貴能 王順波 吳光耀 陳維東 周健

（華能瀾滄江水電股份有限公司小灣水電廠 云南省大理州 675702）

小灣拱壩運行初期誘導縫監測成果分析

廖貴能 王順波 吳光耀 陳維東 周健

（華能瀾滄江水電股份有限公司小灣水電廠 云南省大理州 675702）

小灣電站壩高庫大，在高水位運行情況下壩踵存有一定范圍的拉應力區，存在開裂的可能。為了改善壩踵應力分布，防止帷幕被拉裂，確保大壩安全，在壩踵人為設置結構縫以釋放壩踵梁向的高拉應力，是解決高拱壩壩踵開裂問題的一種途徑。本文介紹了小灣拱壩誘導縫結構和監測儀器布置情況，根據安全監測實測成果，分析了小灣拱壩運行初期誘導縫的開合度、滲流和應力變化情況，并對變化情況做了原因分析和總結，為國內類似工程提供借鑒和參考。

小灣電站；誘導縫；滲透壓力；開合度

小灣水電站位于云南省西部南澗縣與鳳慶縣交界的瀾滄江中游河段，在干流河段與支流黑惠江交匯處下游1.5km處，系瀾滄江中下游河段規劃八個梯級中的第二級，是瀾滄江中下游河段的龍頭水庫。小灣工程由混凝土雙曲拱壩、壩后水墊塘及二道壩、左岸泄洪洞及右岸地下引水發電系統等組成。混凝土雙曲拱壩最大壩高294.5m，正常蓄水位1240m，總庫容150億m3，工程于2008年12月16日導流洞下閘開始蓄水。

1 小灣工程誘導縫簡介

1.1 結構誘導縫的設置

小灣大壩誘導縫設置在17#～28#壩段，最低高程位于22#、23#壩段，高程為957.5m，距建基面950.5m高程7.0m，縫深10m，縫末端設有1.5m×2.0m的近似橢圓形廊道，其作用一方面是消除縫端應力集中，另一方面是誘導縫的檢查和處理通道。

誘導縫上游設三道止水，其中兩道銅止水、一道橡膠止水，誘導縫止水與拱壩橫縫三道止水成十字交叉連接成完整的封閉止水系統；每個壩段誘導縫左右側和下游檢查廊道前也設有兩道止水。

1.2 小灣誘導縫監測設計布置

根據誘導縫的結構特點，布置縫面滲壓、縫開合度和沿縫面剪切錯動變形、壩體誘導縫處局部應力分布和誘導縫面在施工期和蓄水后的縫面應力變化等監測項目，對誘導縫工作性態進行監測。

在17#～28#壩段誘導縫的上游止水片前后各布置1支滲壓計，在誘導縫壩段結束的16#、29#壩段橫縫旁各布置1支滲壓計，共計26支滲壓計，監測縫面滲壓情況。在17#、22#、23#、28#壩段縫面上游止水片后各布置2支雙向測縫計，在18#～21#、24#～27#壩段縫面上游止水片后各布置1支單向測縫計，監測誘導縫的開合度和縫面沿徑向剪切錯動變形。在17#、22#、23#、28#壩段縫面每組雙向測縫計旁對應布置壓應力計，監測誘導縫在施工期和蓄水后的縫面應力變化過程，結合測縫計、滲壓計的監測資料，監測誘導縫在施工期和蓄水后的縫面應力變化過程，綜合分析誘導縫的工作性態。

2 縫面滲壓監測

2.1 止水前滲壓

截至2014年10月31日1239.19m水位下，16#～29#誘導縫壩段上游壩面止水前滲壓計中，18#、20#、21#、27# 壩段儀器沒有讀數，27#～29#壩段基本處于無水狀態外，其余均處于有水狀態，其中16#、24#止水前滲壓計滲透壓力投入觀測以來基本處于無水壓狀態，但分別在2010年9月9日1196.65m水位及2010年10月19日1210.15m水位下滲透壓力突然增加，約4d后變化趨勢相對平穩，并逐漸減小，目前折減系數分別為0.17、0.20，其他止水前滲壓計折減系數介于0.93～0.97，并隨壩前水位呈正相關性變化。2012～2014年1240m相同水位下，各壩段止水前滲壓計折減系數基本相同。

2.2 止水后滲壓

2014年10月31日1239.19m水位下17#、20#、24#壩段P-02止水后滲壓計儀器沒有讀數，18#、26#壩段的滲透壓力隨壩前水位呈正相關性變化，當前折減系數分別為0.11、0.10，其余壩段止水后滲壓計基本處于無水壓狀態。目前隨水位降低，滲透壓力測值減小，折減系數降低。2012～2014年1240m相同水位下，各壩段止水后滲壓計折減系數變化不大。

3 滲流量監測

自2012年7月13日（庫水位1215.83m）后，誘導縫檢查廊道滲漏總量與庫水位總體相關性較好，截止2014年10月29日（庫水位1239.37m）滲流量為427.29mL/s，2012～2014年1240m相同水位下滲漏量分別為641.98mL/s、381.90mL/s、379.08mL/s。

4 縫面開合度監測

4.1 縫面垂直開合度

目前誘導縫頂面與底面鉛直向隨著水位抬升，有相對擠壓變形減小趨勢或向張開變形發展趨勢，水位下降則反之；2012～2014年1240m相同水位下測縫計開合度分別介于：-0.58～0.85mm、-0.59～1.18mm，-0.54～1.21mm，測值變化不大，截止2014年10月31日1239.19m水位下，測縫計測值介于-0.54～1.19mm，導流底孔下閘后變化量介于-0.14～1.03mm之間。

4.2 水平徑向開合度

誘導縫徑向剪切變形隨著水位抬升，總體表現為頂面相對底面向下游錯動趨勢，但變化量很小，2012～2014年1240m相同水位下測縫計開合度分別介于：-0.98～0.43mm、-1.03～0.44mm，-1.08～0.44mm，測值變化很小，截止2014年10月31日1239.19m水位測值介于-1.08～0.45mm之間，導流底孔下閘蓄水以來變化量介于-0.37～0.06mm之間。

5 縫面接觸壓應力監測

誘導縫壓應力與水位相關性較好，水位上升壓應力呈減小趨勢，水位下降壓應力呈增加趨勢（除17#壩段A17Y-C-01壓應力計以外）。2012～2014年1240m相同水位下誘導縫應力分別介于：-1.41～-9.07MPa、-1.30～-9.32MPa、-1.29～-8.97MPa，測值變化不大。截止 2014年 10月 31日1239.19m水位誘導縫壓應力介于-1.31～-9.01MPa，其壓應力及增量最大值均位于22#壩段誘導縫。

17#壩段A17Y-C-01在導流底孔下閘蓄水前，隨大壩混凝土壓重增加測值基本不變，估計是壓應力計與混凝土接觸面存在脫空現象；導流洞底孔下閘蓄水后，壓應力隨水位上升呈增加趨勢，隨水位下降呈減小趨勢，結合縫面滲壓情況，應是受水壓因素影響。

6 結論

綜上所述，誘導縫頂面與底面鉛直向隨著水位抬升，有相對擠壓變形減小趨勢或向張開變形發展趨勢，水位下降則反之；徑向剪切變形隨著水位抬升，總體表現為頂面相對底面向下游錯動趨勢，但變化量很小。正常蓄水位下誘導縫縫面開合度測值變化很小。結合目前誘導縫檢查廊道巡視檢查情況，測縫計、滲壓計監測成果和誘導縫滲水量等綜合來看，誘導縫設計布置合理，目前的工作性狀基本正常。

[1]陳秋華.碾壓混凝土拱壩成縫新技術[J].水力發電，2002（1）：23～26.

TV642.4

A

1004-7344（2016）23-0137-01

2016-7-23

廖貴能（1988-），男，云南楚雄人，助理工程師，本科，從事水電站水工建筑物運行維護、大壩安全監測技術管理工作。