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      漢江王甫洲土石壩豎向位移變形分析

      2012-07-12 00:50:22龍輝海
      關(guān)鍵詞:石壩壩頂心墻

      □龍輝海 程 欣

      一、工程概況

      王甫洲水利樞紐位于湖北省老河口市近郊的漢江干流上。上距丹江口水利樞紐30km,是漢江中下游銜接丹江口水利樞紐的第一個發(fā)電航運梯級。于1995年2月開工,2000年1月13日正式下閘蓄水。主要建筑物包括谷城土石壩、主河床土石壩、泄水閘、老河道左右岸圍堤、船閘、重力壩和電站廠房。

      主河床土石壩位于主河道上,全長1251.51m。為混凝土防滲墻與土工膜防滲心墻結(jié)合防滲的砂礫石壩。主河床兩個監(jiān)測斷面壩頂?shù)膲屋S線上布置2個精密水準點,并在斷面基礎(chǔ)布置測斜兼沉降管2根。

      老河道兩岸圍堤位于漢江老河道兩岸的高漫灘上,左右岸長分別為6184.63m、6442.80m,圍堤由砂礫石填

      二、豎向位移監(jiān)測資料分析

      (一)壩頂豎向位移監(jiān)測資料分析

      在土石壩壩頂壩軸線上共布設(shè)15個豎向位移觀測標點,編號分別為:左1~左6、右1~右7、主河床1~主河床2,于1999年11月開始觀測,表1列出土石壩各斷面從工程竣工后1999年11月至2010年12月間的沉陷量統(tǒng)計成果,從中可看出如下規(guī)律:

      1.各測點沉陷量在壩蓄水期、運行初期發(fā)展較快,近期沉陷量則發(fā)展緩慢,現(xiàn)巳基本穩(wěn)定。

      粘土心墻壩頂左1、右1兩測點兩聯(lián)接段粘土心墻沉陷量大,蓄水后第一年左1的沉陷量為185.26mm,沉陷率為0.814%,右1沉陷量為262.5mm,沉陷率為1.235%,都大于0.5%,屬過大沉陷,致使有可能在壩殼與心墻筑而成,防滲采用土工膜防滲斜墻加土工膜水平鋪蓋,堤腳設(shè)有排水溝。在老河道左右岸圍堤13個監(jiān)測斷面壩頂?shù)膲屋S線上共布置13個精密水準點,13個監(jiān)測斷面基礎(chǔ)共布置測斜兼沉降管13根,用以監(jiān)測土石壩表面變形和內(nèi)部變形。的結(jié)合處出現(xiàn)不均勻沉陷的縱向裂縫。2000年蓄水期巡視檢測在壩頂左1處也發(fā)現(xiàn)了心墻與壩殼的結(jié)合部出現(xiàn)了0.5cm縱向裂縫和錯位現(xiàn)象。同年底對左1進行加固處理。經(jīng)近幾年的巡查,壩頂未發(fā)現(xiàn)裂縫和錯位現(xiàn)象。初期(1999~2004年)年沉陷量分別為:229.12mm、301.360mm,相應(yīng)的沉陷率分別為:1.007%、1.418%;運行期2005~2010年沉陷量分別為:14.16mm、11.09mm,相應(yīng)的沉陷率分別為:0.062%、0.052%;2010年年沉陷量分別為:1.92mm、0.78mm,相應(yīng)沉陷率分別為:0.008%、0.004%。11年來壩殼沉陷穩(wěn)定,心墻仍繼續(xù)固結(jié)沉陷,故砂礫料對粘土心墻的沉陷起到鉗制頂托作用,即稱為“拱效應(yīng)”現(xiàn)象,有導(dǎo)致心墻發(fā)生水平裂縫的不利趨勢。但從近幾年左1、右1觀測資料來看,沉陷量較小,“拱效應(yīng)”破壞可能性不大。從表中還可以看出年沉陷率都小于0.02%,按照土壩穩(wěn)定期沉陷量定義,年遞增的沉陷量不大于壩高的0.02%,則判斷土壩為穩(wěn)定的。

      土石壩歷年沉陷量統(tǒng)計表(1999~2010年)

      左右岸勻質(zhì)壩壩頂各測點初期1999~2004年沉陷量在12.87~39.73mm之間變化,運行期2005~2010年在0.85~7.08mm之間變化,相應(yīng)速率分別為0.011mm/月和0.098mm/月,表明壩頂豎向位移已穩(wěn)定。

      主河床1、主河床2兩測點初期1999~2004年沉陷量分別為11.31mm、10.10mm,相應(yīng)的沉陷率分別為:0.098%、0.082%;運行期2005~2010年沉陷量分別在3.87mm、3.63mm,相應(yīng)平均速率分別為0.054mm/月和0.050mm/月。說明兩測點豎向位移已穩(wěn)定。

      2.運行期2004年以后勻質(zhì)壩壩頂平均沉陷量為3.289mm,年平均沉陷量為0.548mm,平均速率為0.046mm/月,說明土壩已穩(wěn)定。

      (二)土石壩內(nèi)部豎向位移

      僅取左1(0+040)壩軸線上分層固結(jié)觀測資料。由表2可看出:80.080 m,發(fā)生在相應(yīng)壩高的59%,占相應(yīng)壩高的0.516%。這說明心墻的壓實度較高,該時段沉降沿壩高的分布近乎拋物線,而運行期完成的沉降則是近乎線性分布,從表2可看出沉陷最大值發(fā)生在H15處,高程為89.147 m,最大沉降值為202mm,向壩底逐漸減少,底部H3的沉降量自1999年10月20日至2010年11月18日累計只變化了45mm。觀測結(jié)果基本正常,符合一般規(guī)律。

      2.心墻沉降點的沉降量隨時間而變化,從1999年10月20日~2010年11月18日總沉降值為202mm,其中從1999年10月20日~2000年12月25日沉降值為176mm,占87%;2000年12月25日~2004年12月14日沉降值為20mm,占總沉降量的9.5%;2004年12月14日~2010年11月18日沉降量僅為6mm,占3%。

      3.心墻從1999年10月20日~2010年11月18日為止,總壓縮量為187mm,平均壓縮率為0.81%,最大壓縮量發(fā)生在填土高度的59%部位,向壩頂及壩底逐漸減少,呈拋物線分布;壓縮率隨壩高的增加而減少,觀測結(jié)果比較合理,壩體壓縮巳穩(wěn)定。

      三、結(jié)論與建議

      王甫洲土石壩豎直變型主要集中在1999年至2004年,以后逐漸減小。時效分量是土石壩變形的主要部分,占沉陷的95%左右,庫水位對土石壩影響很小,溫度變化對土石壩變形沒有直接影響。

      目前壩體趨于穩(wěn)定的運行狀態(tài)中。鑒于目前壩體變形較小,要保證觀測資料精確度和準確性,建議采用更精密的測量儀器和更科學(xué)的觀測手段,以便進一步監(jiān)測大壩

      表2 ESZ1心墻內(nèi)部測點觀測值統(tǒng)計(沉降管法)mm

      1.ESZ1施工壩高為20.75 m,蓄水初期(2000年1月15日測值)最大沉降值為107mm、發(fā)生在H9處,高程為工程,確保水庫的安全運用。

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