QFQH水利樞紐工程變形監(jiān)測(cè)與運(yùn)行維護(hù)分析

朱 亮

（新疆伊犁河流域開發(fā)建設(shè)管理局，新疆 伊犁 830000）

QFQH樞紐工程，由黏土心墻堆石壩、中孔泄洪洞、深孔排沙放空洞、表孔溢洪洞、發(fā)電引水洞及聯(lián)合進(jìn)水口、電站廠房等主要部分組成。該工程以灌溉為主，兼有發(fā)電、防洪等綜合效益，為（1）型1等工程。多年來，針對(duì)該工程的變形情況，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了多次的測(cè)量，獲得了多年來各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平面位移及垂直位移等移動(dòng)變形數(shù)據(jù)，為該工程各部位的穩(wěn)定性判斷及危害發(fā)現(xiàn)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

1 基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性分析

1.1 平面基準(zhǔn)點(diǎn)

本工程采用2016年成果對(duì)基準(zhǔn)網(wǎng)采用多種組合平差方式進(jìn)行二維約束平差，并將2018年平差成果與2016年成果進(jìn)行比對(duì)分析，限差按SL551—2012《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》2倍最弱點(diǎn)位中誤差限差來控制［7］，結(jié)果如表1。

表1 平面基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性

續(xù)表1

從表1可看出，綜合比較后基準(zhǔn)點(diǎn)QB1，QB5，QB6，QB7的點(diǎn)位變化值均小于限差，同時(shí)相對(duì)于其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)而言點(diǎn)位較穩(wěn)定，因此利用QB1，QB5，QB6，QB7做為二維網(wǎng)平差起算點(diǎn)最為可靠。本文參考了2016年起算點(diǎn)分布，最終確定采用QB1，QB5，QB7作為二維平差起算點(diǎn)。

1.2 高程基準(zhǔn)點(diǎn)分析

水準(zhǔn)測(cè)量前對(duì)水準(zhǔn)基點(diǎn)QS1，QS2進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)精度統(tǒng)計(jì)如表2。

表2 高程基準(zhǔn)點(diǎn)高差檢測(cè)

由表2可見，檢測(cè)段較差值滿足規(guī)范要求，證明兩個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)的相對(duì)位置關(guān)系沒有發(fā)生變化，點(diǎn)位穩(wěn)定可靠，故高程控制網(wǎng)以QS1點(diǎn)作為起算點(diǎn)。

2 變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移分析

2.1 平面位移

平面位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)的精度以最弱點(diǎn)位中誤差為精度指標(biāo)，本次平面位移監(jiān)測(cè)最弱點(diǎn)為CK4，點(diǎn)位中誤差為±1.3mm，限差為±2.0mm。

將2018與2016年的測(cè)量成果進(jìn)行做差處理并分析比較。其中，現(xiàn)場(chǎng)平面位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)共計(jì)12個(gè)，分別是：聯(lián)合進(jìn)水口監(jiān)測(cè)點(diǎn)（JK1，JK2，JK3，JK4，JK5，JK6），隧洞出口監(jiān)測(cè)點(diǎn)（CK1，CK2，CK3，CK4），廠房高邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)（CF1，CF2），如圖1。

通過圖1發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合進(jìn)水口位置處的監(jiān)測(cè)點(diǎn)除JK1，JK4，JK5外其他點(diǎn)位差值均較小，可認(rèn)為這些點(diǎn)基本穩(wěn)定。

圖1 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)平面位移量

JK1號(hào)點(diǎn)存在橫向上的位移量-5.6mm，縱向方向不明顯。

JK5點(diǎn)存在橫向上的位移量微妙-4.8mm，縱向方向不明顯。

JK4號(hào)點(diǎn)存在橫向上的位移量-4.2mm，縱向上的位移量6.5mm。上述點(diǎn)位除JK4號(hào)點(diǎn)外，視場(chǎng)較為開闊，JK4號(hào)點(diǎn)位于高聳閘房邊1m的位置，對(duì)GPS接收機(jī)接收信號(hào)有較大影響，無法獲得優(yōu)質(zhì)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，所以本期JK4監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化量稍大，不利于變形監(jiān)測(cè)分析。

在隧洞出口處的監(jiān)測(cè)點(diǎn)除CK4外其他點(diǎn)點(diǎn)位差值均較小，可以認(rèn)為這些點(diǎn)位穩(wěn)定。CK4號(hào)點(diǎn)存在橫向上4.0mm的位移量，縱向上1.1mm的位移量。上述點(diǎn)位除CK4外，均位于山坡西北側(cè)，接收機(jī)采集數(shù)據(jù)信號(hào)一般，CK4號(hào)點(diǎn)位于高聳閘房邊1m的位置，對(duì)GPS接收機(jī)接收信號(hào)有較大影響，無法獲得優(yōu)質(zhì)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，本次CK4監(jiān)測(cè)點(diǎn)變化量稍大，不利于變形監(jiān)測(cè)分析。

而在廠房高邊坡位置處的監(jiān)測(cè)點(diǎn)CF1，CF2位移量很小，可認(rèn)為這些點(diǎn)位穩(wěn)定。

2.2 垂直位移

將本次測(cè)量成果與往期測(cè)量結(jié)果做比較，獲得長期監(jiān)測(cè)以來的變形變化情況，如圖2。

圖2 聯(lián)合進(jìn)水口監(jiān)測(cè)點(diǎn)隨時(shí)間的垂直位移量變化

通過圖2看出，JK1～JK5號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)由2005年初始觀測(cè)以來，一直呈下沉趨勢(shì)，但是前期在2005～2007年間的下沉速率較快，而后在2015～2018年基本進(jìn)入穩(wěn)定期，無明顯沉降；JK6位置處附近則有石塊等長期堆放，分析認(rèn)為，現(xiàn)場(chǎng)材料的擠壓導(dǎo)致該監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置上移，但后期一直保持穩(wěn)定狀態(tài)。

圖3 隧洞出口及廠房高邊坡監(jiān)測(cè)點(diǎn)隨時(shí)間的垂直位移量變化

通過圖3可看出，CK1，CK2，CK3，CK4號(hào)監(jiān)測(cè)由2005年初始值一直呈下沉趨勢(shì)，其中，前期于2005～2007年間，該位置監(jiān)測(cè)點(diǎn)下沉較快，最大下沉了近3mm，2007～2013年間則趨于穩(wěn)定，期間變形不大于1mm，2013～2015年間下沉程度加大，下沉變化量達(dá)4mm，隨后于2015至今趨于穩(wěn)定狀態(tài)，基本無變化，認(rèn)為基本穩(wěn)定。相比較而言，廠房附近的兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)則沒有隧洞出口附近監(jiān)測(cè)點(diǎn)的變形下沉量大，整個(gè)監(jiān)測(cè)期間從數(shù)據(jù)可看出，該位置附近基本無下沉情況，表明該工程部位的結(jié)構(gòu)體穩(wěn)定性好。

為分析大壩頂部整體下沉變化情況，對(duì)監(jiān)測(cè)獲得的壩頂數(shù)據(jù)進(jìn)行呈圖，其變化曲線如圖4，

圖4 水庫大壩壩頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)隨時(shí)間的垂直位移量變化

通過圖4可看出，BI1～BI5則由2013年開始逐漸下沉，在2016年出現(xiàn)了輕微上升，而后又在2018年最大下沉了7.2mm。2014年作業(yè)時(shí)間為10月，2015年作業(yè)時(shí)間為6月，2016年作業(yè)時(shí)間為11月，2018年作業(yè)時(shí)間為10月，由作業(yè)時(shí)間可看出，所有作業(yè)時(shí)間均在10～11月，僅2015年作業(yè)時(shí)間為6月，逐年沉降量與觀測(cè)時(shí)間存在一定關(guān)聯(lián)，也與庫容量的大小存在著關(guān)系。為了保證此次壩頂垂直位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的可靠性，對(duì)壩頂高程出現(xiàn)異常變化的測(cè)段高差于10月初和11月底分別進(jìn)行了兩次獨(dú)立觀測(cè)，結(jié)果顯示兩次觀測(cè)高差較差不大，最大值0.6mm，可以認(rèn)為本次觀測(cè)質(zhì)量是可靠的。因此認(rèn)為壩頂垂直位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)BI1～BI5有下沉，最大沉降量7.2mm，最小沉降量4.8mm，綜合分析壩頂各監(jiān)測(cè)點(diǎn)下沉數(shù)據(jù)，建議現(xiàn)場(chǎng)加強(qiáng)對(duì)壩頂垂直位移的監(jiān)測(cè)及提前做好相應(yīng)的維護(hù)措施。

3 結(jié)語

（1）通過對(duì)廠房、進(jìn)水口及隧洞變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)成果分析，各點(diǎn)之間的相對(duì)關(guān)系基本穩(wěn)定，水平、垂直均無明顯位移。JK4，CK4兩點(diǎn)距閘房太近，受觀測(cè)環(huán)境影響，無法獲得優(yōu)質(zhì)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，影響本期變形分析的準(zhǔn)確性。

（2）水庫大壩壩頂變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)中，垂直位移壩頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)（BI1～BI5）有下沉，根據(jù)QFQH水利樞紐大壩的位置可以看出，庫區(qū)庫容的作用力集中在壩體中央，所以可能會(huì)導(dǎo)致BI1～BI5號(hào)監(jiān)測(cè)點(diǎn)存在下沉或上升現(xiàn)象。

（3）按規(guī)范要求定期對(duì)QFQH水利樞紐工程進(jìn)行巡檢及內(nèi)、外觀變形監(jiān)測(cè)；也可在外部變形監(jiān)測(cè)時(shí)將壩頂監(jiān)測(cè)點(diǎn)納入到水平位移監(jiān)測(cè)網(wǎng)中，以分析壩體水平和垂直兩方面的綜合變形情況，同時(shí)結(jié)合滲流、地質(zhì)、水文數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，防患未然。