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      吉牛水電站安全監(jiān)測綜述

      2014-08-29 05:56:40衡,華,
      四川水力發(fā)電 2014年1期
      關(guān)鍵詞:測壓管變幅統(tǒng)計(jì)表

      顏 志 衡, 符 愛 華, 羅 濤

      (四川革什扎水電開發(fā)有限責(zé)任公司,四川 丹巴 626300)

      1 概 述

      吉牛水電站位于四川省丹巴縣革什扎河干流上,為低閘引水式電站,裝機(jī)240 MW(2×120 MW),工程主要由首部樞紐、引水系統(tǒng)和廠房樞紐等組成。首部樞紐最大壩高22 m。引水隧洞全長22.377 km,最大水頭507.25 m。閘址區(qū)出露基巖為震旦系下統(tǒng)(Za)厚~巨厚層變粒巖,偶夾中~薄層二云英片巖,覆蓋層最大深度80.8 m,為軟基建壩。引水隧洞穿越的地層巖性為震旦系厚~巨厚層變粒巖、志留系茂縣群第1~4巖組中~厚層二云英片巖、大理巖、石英巖及中~薄層二云片巖等,圍巖遇水易軟化。引水隧洞沿線山體雄厚,谷坡陡峻。電站廠房位于革什扎河口上游約0.2 km的大金川河右岸Ⅰ級(jí)階地上,出露地層為志留系第四巖組(Smx4)薄~中層二云英片巖、二云片巖夾石英巖。廠基覆蓋層較深厚,為軟基建廠。因此,首部樞紐的變形及滲流滲壓監(jiān)測、引水隧洞及壓力管道充水后的變形及應(yīng)力監(jiān)測、廠房樞紐的變形沉降監(jiān)測就顯得尤為重要。

      2 監(jiān)測設(shè)計(jì)布置

      工程監(jiān)測布置及施工情況見表1。

      2.1 首部樞紐

      變形監(jiān)測:在閘壩頂布置真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng),發(fā)射端在壩頂右岸灌漿平洞內(nèi),接收端位于左岸擋水壩段,各壩段共布置9個(gè)測點(diǎn),在右岸灌漿平洞發(fā)射端前方布置一輔助端點(diǎn)(LA10)校準(zhǔn)(圖1)。

      滲流監(jiān)測:沿壩軸線布置一縱向監(jiān)測斷面,斷面上每個(gè)壩段設(shè)1個(gè)直徑75 mm的測壓管。在泄洪閘閘墩布置1個(gè)監(jiān)測橫斷面,斷面的上、中、下游各設(shè)一根測壓管。在鋪蓋下、防滲墻前后設(shè)1個(gè)監(jiān)測斷面,布置3支滲壓計(jì)觀測防滲效果。大壩左右岸防滲帷幕下游側(cè)共布置8個(gè)繞滲孔用以監(jiān)測兩岸壩肩地下水繞滲情況(圖2)。

      表1 吉牛水電站安全監(jiān)測儀器統(tǒng)計(jì)表

      2.2 引水系統(tǒng)

      引水隧洞設(shè)置2個(gè)監(jiān)測橫斷面,分別位于4#施工支洞下游(K9+883.85)、8#施工支洞上游(K17+650),分別處于大桑、水子斷裂帶。每個(gè)斷面布置3套三點(diǎn)式多點(diǎn)位移計(jì),3套單點(diǎn)式錨桿應(yīng)力計(jì),3支測縫計(jì),3支鋼筋計(jì)和2支滲壓計(jì)。

      調(diào)壓豎井設(shè)置1個(gè)縱剖面,2個(gè)監(jiān)測橫斷面。上下橫斷面分別高出底板42 m、7 m,每個(gè)橫斷面布置4套單點(diǎn)式錨桿應(yīng)力計(jì),4支測縫計(jì),4支鋼筋計(jì)和2支滲壓計(jì)??v剖面上室頂拱布置2套三點(diǎn)式多點(diǎn)位移計(jì),2支測縫計(jì),1支滲壓計(jì)。

      圖1 首部樞紐變形監(jiān)測真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)平面布置圖

      圖2 首部樞紐滲流監(jiān)測平面布置圖

      在壓力管道中設(shè)置了3個(gè)監(jiān)測橫斷面,自上而下分別位于中二平段、下平段、岔管段。前2個(gè)斷面各布置3套單點(diǎn)式錨桿應(yīng)力計(jì),3支測縫計(jì),4支鋼板計(jì)和2支滲壓計(jì),岔管段布置了3支測縫計(jì),3支鋼板計(jì)和2支滲壓計(jì)。

      2.3 廠房樞紐

      廠區(qū)布置了9個(gè)變形監(jiān)測水準(zhǔn)測點(diǎn),2個(gè)雙金屬標(biāo)水準(zhǔn)基點(diǎn),主副廠房左右臨河側(cè)各布置了1個(gè)滲流監(jiān)測測壓管(圖3)。

      圖3 廠房樞紐及岔管監(jiān)測儀器布置圖

      3 安全監(jiān)測成果分析

      吉牛水庫于2013年11月15日開始蓄水,18日蓄水至正常蓄水位2 378 m高程。12月15日至17日,引水隧洞及壓力鋼管一次充水成功。12月24日,機(jī)組成功并網(wǎng)運(yùn)行。

      3.1 首部樞紐

      (1)變形分析。

      自2013年10月取得初始值至蓄水前,大壩水平位移變幅為-0.27~0.29 mm,最大水平下移0.29 mm,垂直位移變幅為-0.41~1.04 mm,最大垂直沉降1.04 mm,大壩整體安全穩(wěn)定(表2)。

      表2 蓄水前后大壩變形觀測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表 /mm

      注:下移、沉降數(shù)值為正,反之為負(fù)。

      蓄水后,壩頂水平、垂直位移隨水位上升分別向下游、沉降增大。蓄水至正常蓄水位時(shí)位移變化達(dá)到最大值,最大水平變形(4.36 mm)小于設(shè)計(jì)最大允許值(±20 mm);最大沉降(2.17 mm)小于設(shè)計(jì)最大允許沉降值(±30 mm);相鄰壩段水平和垂直變形最大值分別為3.29 mm、1.13 mm,不存在不均勻變形。

      (2)基礎(chǔ)滲壓。

      蓄水后,防滲墻上游測點(diǎn)P1增長明顯,與上游水位變化同步,最大滲壓 換 算 水 位 高 程 為2 376.19 m;防滲墻下游測點(diǎn)P2、P3增幅較小,最大值為高程2 361.49 m且穩(wěn)定,表明防滲墻防滲效果良好(表3)。

      表3 蓄水前后大壩基礎(chǔ)滲壓計(jì)測值變幅統(tǒng)計(jì)表

      (3)閘基揚(yáng)壓力。

      蓄水后,各測壓管測值隨壩前水位上升有增長,與壩前水位上升幅度對(duì)比增幅較小,最大值為高程2 365.17 m(表4),符合監(jiān)測規(guī)律,表明壩軸線揚(yáng)壓力較小。泄洪閘閘墩監(jiān)測橫斷面上測壓管測點(diǎn)值從上游到下游逐漸降低(UP6>UP7>UP8),符合揚(yáng)壓力的分布特性。

      表4 蓄水前后大壩測壓管測值變幅統(tǒng)計(jì)表 /m

      表5 蓄水前后大壩繞滲孔測值變幅統(tǒng)計(jì)表 /m

      (4)繞壩滲流。

      蓄水后,各繞滲孔測點(diǎn)值隨壩前水位上升同步增長,與壩前水位上升幅度對(duì)比增幅較小,最大值為高程2 365.45 m(表5),符合監(jiān)測規(guī)律,表明壩肩繞壩滲流較小。

      3.2 引水系統(tǒng)

      (1)變形分析。

      充水前多點(diǎn)位移計(jì)測點(diǎn)最大 位 移 變 幅 為

      1.29 mm,單向最大位移為0.97 mm。充水后僅有3個(gè)測點(diǎn)位移增幅大于0.3 mm,最大增幅0.49 mm。隧洞充水前后多點(diǎn)位移計(jì)測點(diǎn)位移增幅小于0.5 mm,且充水后測點(diǎn)位移總變幅小于1.4 mm(表6),表明引水系統(tǒng)圍巖變形量較小,整體穩(wěn)定。

      表6 多點(diǎn)位移計(jì)測點(diǎn)位移變幅統(tǒng)計(jì)表 /mm

      充水后,在25支測縫計(jì)測點(diǎn)中,22個(gè)測點(diǎn)值小于1 mm,占88%,2個(gè)測點(diǎn)在1~1.5 mm間,占8%(表7),表明混凝土與圍巖間隙較小。壓力管道9個(gè)測點(diǎn)中有6個(gè)測點(diǎn)值小于0.5 mm,表明回填混凝土與壓力鋼管接觸相對(duì)密實(shí)。

      表7 測縫計(jì)測點(diǎn)開合度變幅統(tǒng)計(jì)表 /mm

      表8 錨桿應(yīng)力計(jì)測點(diǎn)應(yīng)力變幅統(tǒng)計(jì)表 /MPa

      (2)應(yīng)力分析。

      充水后,20支錨桿應(yīng)力計(jì)測點(diǎn)中,16個(gè)測點(diǎn)應(yīng)力小于15 MPa,占80%,2個(gè)測點(diǎn)監(jiān)測應(yīng)力在30~45 MPa間,占10%(表8),測點(diǎn)最大壓應(yīng)力為9.17 MPa,最大拉應(yīng)力為34.66 MPa。目前,各錨桿應(yīng)力計(jì)測點(diǎn)值基本趨于穩(wěn)定。

      充水后,在14支鋼筋計(jì)測點(diǎn)中,13個(gè)測點(diǎn)應(yīng)力值小于30 MPa,占93%,僅1個(gè)測點(diǎn)大于50 MPa(表9)。最大拉應(yīng)力(52.17 MPa)為8#支洞上游監(jiān)測斷面左邊墻測點(diǎn)值,目前該測點(diǎn)應(yīng)力開始緩慢減小。引水系統(tǒng)鋼筋應(yīng)力計(jì)測值及變幅較小,鋼筋受力整體穩(wěn)定。

      表9 鋼筋計(jì)測點(diǎn)應(yīng)力變幅統(tǒng)計(jì)表 /MPa

      壓力管道充水后,監(jiān)測斷面鋼板計(jì)均表現(xiàn)為拉應(yīng)力大幅度增加。11個(gè)測點(diǎn)中,6個(gè)測點(diǎn)最大應(yīng)力在80~120 MPa間,占55%,4個(gè)測點(diǎn)最大應(yīng)力在120~160 MPa間,占36%。中二平段監(jiān)測斷面底板GB4測點(diǎn)在充水初期受水流重力作用,其壓應(yīng)力增大至130.68 MPa(表10),隨著壓力管道中的水充滿,水頭增加近500 m,GB4測點(diǎn)壓應(yīng)力逐漸減小并開始轉(zhuǎn)變成拉應(yīng)力,達(dá)到27.83 MPa。壓力管道充水后,各監(jiān)測斷面鋼板計(jì)測點(diǎn)值拉應(yīng)力的增加符合高水頭水流對(duì)壓力鋼管外膨脹的力學(xué)作用特點(diǎn)。截至2013年12月,各測點(diǎn)應(yīng)力在最大拉應(yīng)力附近微小波動(dòng),且均小于155 MPa,符合電站運(yùn)行規(guī)律。

      表10 壓力管道鋼板計(jì)測點(diǎn)充水前后應(yīng)力變化表 /MPa

      (3)滲壓分析。

      充水后,引水系統(tǒng)15支滲壓計(jì)最大滲壓測值為0.4 MPa,其中5個(gè)有效測點(diǎn)滲壓值為0 MPa,占33%;11個(gè)測點(diǎn)滲壓小于0.22 MPa,占73%(表1)。豎井最大滲壓值為0.22 MPa,壓力管道最大滲壓值為0.08 MPa。各測點(diǎn)值及變幅微小,趨于穩(wěn)定,引水系統(tǒng)防滲良好。

      表11 滲壓計(jì)測點(diǎn)滲壓變幅統(tǒng)計(jì)表 /MPa

      3.3 廠房樞紐

      廠房水準(zhǔn)觀測點(diǎn)于2013年5月取得初始值。機(jī)組運(yùn)行前,廠房樞紐區(qū)域緩慢沉降變形整體表現(xiàn)為向東向北傾斜。水準(zhǔn)測點(diǎn)EM4、EM5、EM6沉降相對(duì)偏大,累積最大沉降值為9.1 mm(EM4)(表12)。從測點(diǎn)沉降規(guī)律分析可見:廠房建筑物沉降量略高于擋墻沉降量,表現(xiàn)為主副廠房基礎(chǔ)沉降向西向北傾斜。廠房樞紐沉降變形量在設(shè)計(jì)允許沉降值(±30 mm)范圍內(nèi),整體安全穩(wěn)定;機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行后,廠房樞紐區(qū)域整體沉降有所增加,最大增幅為0.5 mm,但最大沉降值9.4 mm仍小于設(shè)計(jì)允許值的32%,目前整體安全穩(wěn)定。

      表12 廠房樞紐水準(zhǔn)測點(diǎn)累積最大沉降表 /mm

      受大金川枯水期來水影響,廠址測壓管水位整體表現(xiàn)為下降趨勢。自2013年10月取得初始值以來,測壓管內(nèi)的水位下降最大幅度為0.546 m,廠址基礎(chǔ)滲流基本穩(wěn)定。

      4 結(jié) 語

      吉牛水電站安全監(jiān)測項(xiàng)目的布置滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求,監(jiān)測設(shè)施運(yùn)行正常,能夠準(zhǔn)確、及時(shí)地反映工程建筑物的工作性態(tài)。大壩蓄水后變形、滲流滲壓滿足設(shè)計(jì)要求,蓄水安全穩(wěn)定;引水系統(tǒng)充水后,變形與滲壓變化微小、混凝土與圍巖及壓力鋼管接觸緊密;壓力管道鋼管應(yīng)力變化明顯,符合電站運(yùn)行規(guī)律;廠房樞紐整體變形基本穩(wěn)定。

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