下坂地水利工程沥青混凝土心墙坝工作性态分析.pdf

第 2 5卷 第 2期 2 0 1 3年 6月 浙江水利水 电专科 学校 学报 J Z h e j i a n g Wa t Co n s& Hy d r Co l l e g e Vo 1 2 5 No 2 J u n 2 01 3 下坂地水利工程沥青混凝 土心墙坝 工作性态分析 戴灿伟 ( 新疆水利水电科学研究院 ， 新疆 乌鲁木齐8 3 0 0 4 9 ) 摘 要 ： 以新 疆下坂地水利枢纽 工程 中沥青混凝土心墙坝的设计 、 施 工及监 测成果为例 ， 对施 工期沥青混凝 土心墙 变形和温度安全监测 资料进行 了分析 ， 并 对下游坝体 内部 变形 的安 全监 测资料 也进行 了较详 细的分析探 讨 结果 表 明下坂地水利枢纽 工程 沥青混凝 土心墙砂砾石堆石坝 的工程 质量及 结构的稳 定安全 可靠 此 结果可为相 关工程 提 供 借 鉴 关键词 ： 下坂 地水利工程 ； 沥青混凝土心墙 ； 安 全监 测 ； 温度 ； 变形 中图分类号 ： T V 6 4 2 文献标志码 ： A 文章编 号： 1 0 0 8 5 3 6 X( 2 0 1 3 ) 0 2 0 0 0 1 0 5 W o r k i n g S t a t u s An a l y s i s o n As p h a lt Co n c r e t e Co r e Da m i n W a t e r Co n s e r v a n c y En g i n e e r i n g DAI Sa n we i ( X i j i a n g S c i e n c e A c a d e m y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y a n d H y d r o p o w e r ，U r u m c h i 8 3 0 0 4 9 ，C h i n a ) Abs t r a c t ： The d e f o r mat i o n o f a s p ha l t c o nc r e t e c o r e wa l l u nd e r c o n s t r u c t i o n a n d t h e d a t a o f t e mp e r a t u r e s a f e t y mo ni t o r i n g a r e a na l y z e d，t a k i ng t he d e s i g n，c o n s t r u c t i o n a nd mo n i t o r i ng o f a s p ha l t c o nc r e t e c u r e da m i n Xi a b a nd i wa t e r c o ns e r v a n c y h ub p r o j e c t ，Xi j i a n g，f o r e x a mp l e T h e d a m s a f e t y mo n i t o r i n g d a t a o f i n t e r n a l d e f o r ma t i o n i n d o wn s t r e a m i s a l s o a n a l y z e d i n de t a i l Re s u l t s s ho w t ha t t h e c o ns t r u c t i o n qu a l i t y a n d t h e s t r uc t u r e s a f e t y o f t h e s a n dy g r a v e l a s ph a l t c o n c r e t e c o r e wa l l i n Xi a b a n d i wa t e r c o n s e r v a n c y h u b p r o j e c t i s s t a b l e a n d r e l i a b l e ，w h i c h c a n p r o v i d e r e f e r e n c e for r e l a t e d p r o j e c t s Ke y wo r ds： Xi a ba nd i wa t e r c o n s e r v a n c y e ng i n e e r i n g；a s p ha l t c o n c r e t e c o r e wa l l ；s a f e t y mo n i t o r i n g；t e mpe r a t ur e；de f o r ma t i o n 1 工 程 概 况 新疆下坂地水利枢纽工 程位于新疆 塔里木河 源流叶尔羌河 主要支流之一 的塔 什库尔干河 中下 游 主要任务是 以生态补水及 春旱供水 为主 ， 结合 发电的综合性 等大 ( 2 ) 型工程 水库正 常挡水位 2 9 6 0 1 3 1 ， 总库容 8 6 7亿 m ， 电站总装机 1 5 0 MW 枢纽 建 筑 物 由拦 河 坝 、 导 流泄 洪 洞 、 引 水 发 电洞 和 电站厂房四部分组成 大坝为 沥青混凝土心墙砂砾 石坝 ， 坝顶高程 2 9 6 6 O 0 m， 最大坝高 7 8 m 导流泄 洪 洞 布 置 在 右 岸 ， 引水 发 电 洞 布置 在 左 岸 ， 地 下 电 站厂 房 布置 在坝 址下 游 8 5 k m 河道 的左 岸 坝址 区位于塔什库尔干河河谷 中， 周 围高山环 绕 ， 远离 海洋 ， 受 帕米 尔 、 喀 喇 昆仑 山及 大 沙漠 的影 响 ， 呈典 型 的大陆性高原气候 冬 季寒冷且持续时 收稿 日期 ： 2 0 1 3 0 4 1 2 作者 简介 ： 戴灿 伟( 1 9 7 7一) ， 男 ， 新疆奎屯人 ， 工程 师 主要研 究 方向 ： 大坝安全监测 间长 ， 夏季短 而炎热， 气候 的年 、 日变化显 著， 日温 差高达 2 0左右 ， 极端最高气温 3 2 5 c I = 极端最低 气温 一 3 9 1 o C 多年 平 均最 大风 速 1 6 9 m s ， 最 大 风速 2 3 m s 历年 最 大冻 土深 度 1 7 7 0 m l n 坝 址 区 地震 基本 烈度 为 度 2 监测项 目布置 设 计 依据 本工 程 地形 、 地 质 情 况 及研 究 沥 青 混 凝土 心墙 的工 作性 态 ， 在 左 右岸 坡 心 墙基 座 的布 设 两向位移计用于监测心墙相对基座的错动位移 ， 分 别在 2 9 0 0 m、 2 9 1 0 m、 2 9 3 0 1 3 1 、 2 9 5 0 i n 、 2 9 6 0 in高 程处 ； 在 大坝 0+ 0 6 2 in、 0+ 2 2 0 in、 0+ 3 7 8 in三个 监 测断面布设 9支温度计用于沥青心墙温度监测 ， 布 置图见 图 1 为了了解下游坝体 的沉降和水平位移 变形对心墙造成 的影响 ， 在大坝下游侧 0+ 2 2 0 m监 测断面 2 8 9 7 m、 2 9 1 0 m、 2 9 3 0 I n 、 2 9 4 5 m高程布 设 4组水管式沉降仪 ， 在相同监测断面的 2 9 1 0 in、 2 9 3 0 in、 2 9 4 5 in 高程 布设 引张线水 平位 移计 3组 2 浙江水利 水电专科 学校 学报 第 2 5卷 在大 坝 下 游 侧 0+0 6 2 m、 0+2 2 0 m、 0+3 0 0 m、 0+ 3 7 8 m四个 监 测 断 面 的 坝 下 1 0 m、 7 0 IT I 、 1 4 0 n l 处布设沉降管和测斜管用以监测坝体 内部沉降和 水平位 移变形 ， 典 型坝体 内部 变形 监测 项 目见 图 2 下坂地 监测 设 计 原 则 基 本 和冶 勒 沥 青 混 凝 土 心 墙 设计类 似 图 1 沥青混凝土心墙 监测仪器布置示意 图 图 2 典型坝体监测仪器布置剖面示意图 3 沥青心墙 温度监测 沥青混凝土施工过程中对温度控制要求高 ， 受 气候条件制 约大 ， 下坂 地水利枢 纽大坝工程 海拔 高 ， 冬季寒冷漫长 ， 日温差大 ， 风速大 ， 对沥 青混凝 土的温度控制 、 工艺水平要求更加严格 在允许气 候条 件下 ， 为了加快施工进度 ， 采用大摊铺层厚和 压实厚度 ， 摊 铺厚度 为 2 8 02 0 mm， 压实厚 度为 2 8 02 0 l l m 心墙温度监测可直接埋人高温温度计 进行监测控制， 心墙温度监测 的主要 目的是监测施 工期沥青混凝土防渗墙温度的消散过程 ， 蓄水及运 行期防渗墙温度场 的变化 下坂地沥青混凝土混合 料入仓温度一般为 1 5 5 1 6 5 ， 从摊铺到碾压 沥青混 凝 土 温度 变 化 非 常快 ， 3 h降为 7 0 o 【 = 左 右 ， 碾压后变化也很迅速 ， 3 d后降到 4 0左右 从心墙实测 内部温度特征值及温度过程线 可 以看出， 蓄水前心墙各高程温度相对稳定 ， 受外 界 温度影 响不大 2 9 2 7 m 高程 处温 度计 0 1 0 5 T 1 7 、 0 1 0 5 T 1 8 、 0 1 0 5 T 1 9 和 2 9 4 0 m 高 程 处 温 度 计 0 1 0 5 T 2 0 、 0 1 0 5 T 2 1 、 0 1 0 5 T 2 2受 库 水 温 影 响 较 小 。 至 2 0 1 1 1 1 0 9各温度计监测数据为： 2 9 1 0 m高程 处心墙温度为 7 1 7 5左右 ， 2 9 2 7 r n高程处 第 2期 戴灿伟 ： 下坂地水利工程 沥青混凝 土心墙 坝工作 性态分析 心墙温度为 7 6 7 9左右， 2 9 4 0 m高程处心 的温度过程线及见图 3图 5 ， 温度特征值见表 1 墙 温 度 为 1 1 1 o C 1 3 1 o C 心墙 0+6 2三 个 断 面 6 0 5 0 4 0 3O 2O 1 0 O 6 O 5 0 40 3 O 2 O l 0 0 6 O 5 0 40 3 0 2 0 l O O 图 3 沥青心墙 0+ 6 2 0 m断面温度计过程线 青心墙 0+ 3 7 面 温 度 计 过 程 线 29 45 2 9 4 0 291 O 2 9 0 5 2 9 0 0 眦 *楚 5 O 5 0 5 O 5 O 旧 叭 叭 期 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2日 赠 0_l = 0 寸 0 6 一 _【 0 卜 0 _【 0 卜 0 _【 0 卜 0 寸 0 一 _【 0 0 0 = 0 【 0_【 0 o _ I 0 0 0 0 0 _I m 卜 0 0_1 0 _I 0 0 0 0 0_【 0N 鲁 兽 0H 0 一 ， 0 0_【 0 一I _【 0 0 寸 0 0 _【 0 0 l l I 丑 楚 5 0 5 O 5 O 5 O 巧 如 期 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2日 赠 寸 0 H _I 一 0 寸 0 0 _I _1 0 一 卜 0 _【 一 0 卜 0 【 l 0 卜 0 寸 0 一 一 0 _【 N 0 ll 0 T 詈 王 。1 0 _【 。6 o -0_【 。 O _【 g- 0 _【 。 墙 = 。 _0 l o N 考_ 0 l 。 沥 0 c 。 - 0 _【 。 图 _【 0 0_1 0 n I _【 0 0 寸彳 f ) H 6 0 0 量 *燎 5 O 5 0 5 3 3 2 2 1 9 9 9 9 2 2 2 2 2 _ 赠 寸 0 _【 _【 一 0 寸 0 0 一 _1 0 T g 醚 I s 。 _ l _l 。 N 过 汁 0 寸 0 一 _【 0 度 温 H 0 - I _f 。 面 ol 0 。 - I 。 叭 一 0 0 _【 0 n o l - o【 0 一 H H 0 0_【 0 N 士-ol 。 N 沥 5 鲁_ c 。 0 1 0 N 图 乙I 一 0 0_【 0 n 一 昏 0 0 寸 0 ( 1 _I 0 0 4 浙江水利水 电专科 学校 学报 第 2 5卷 01 0 5 T1 4 01 0 5 T1 5 01 0 5 Tl 6 0l O 5 TI 7 01 0 5 Tl 8 Ol 0 5 T1 9 01 0 5 T 2 O 01 0 5 T 2 1 01 0 5 T 2 2 0 +6 2 0 -I- 2 2 0 O +3 7 8 0+6 2 0 +2 2 0 O4 - 3 7 8 0 +6 2 O+2 2 0 O +3 7 8 4 沥青心墙 与基座错动位 移监测 下坂地 工 程 心 墙 与 基 座 的 错 动 位 移 变 形 是 在 心墙左 右 岸 坡 基 座 的 2 9 0 0 n l 、 2 9 1 0 m、 2 9 3 0 m、 2 9 5 0 m、 2 9 6 0 m高程处布设两 向位移计 ， 用于监测 心墙 相对基座 的错动位移 两向位移计 布置 图见图 6 图 6两向位移计 布置图 从 2 0 0 90 71 2 2 0 1 11 11 7， 2 9 0 0 m、 2 9 1 0 m、 2 9 3 0 m、 2 9 4 5 m、 2 9 6 0 m 四个 高程 沥青 心 墙 与趾 板之 间开 合度 均 表 现为 挤压 变 形 ， 挤 压 变形 范 围在 一 0 4 5一1 3 5 m m 之 间 ， 其 中右 岸 挤 压 变 形最大值发生在 2 9 3 0 m高程处 0 1 0 5 J 7 ， 变形值为 一 1 3 5 mm， 其 中， 2 9 0 0 m高程处挤压变形量为 一 0 9 3 m 左岸挤 压 变形 最 大 值 发 生在 2 9 3 0 m 高 程 处 0 1 0 5 J 3 ， 变形值为 一 0 8 7 mm 相同观测时间内， 沥青心墙与趾板之 间剪切位 移均表现为向河槽方 向位移， 变化范 围在 一 0 8 2 一 2 3 7 mm之间 其中右岸剪切变形量最大 的点位 于右岸 2 9 3 0 i n高程处 J 9 ， 位移值为 一 2 3 7 mm 左 岸剪切位移最大值位于 2 9 1 0高程处 0 1 0 5 J 4， 位移 值 为 一1 8 2 mm 开合量和剪 切量 变形较大 的时期主要发生在 坝体填筑期 ， 并随心墙填筑高程 的增大而增大 从 2 9 6 0 O O 2 95 0 0 0 2 93 0 o o 2 91 o 0 0 2 9 0 0 0 0 钢筋混凝土 位移值大小的分布看无论是开合度变形量 ， 还是剪 切变形量在相 同高程 的情况下右岸数值普遍大 于 左 岸 的数 值 ， 初 步估 计 这是 由于左 右岸 坡 度 的差 异 造成的， 其中左岸坡 比 1： 0 9 2 ( 水平角为 4 7 。 ) ， 右 岸 坡 比 1 ： 0 3 5 ( 水平 角为 7 1 。 ) 5 大坝下游坝体监测 5 1 下游 坝体 沉降变 形 坝体沉降量随坝体填筑高度的增加而增大， 截止 到 2 0 1 1 年 1 1 月 ， 大坝沉降监测的 8 个沉降管整管累 计 沉 降 量 分 别 为 ： E S 0 1 ： 1 1 4 m m、 E S 0 2 ： 1 3 4 m m、 ES 03： 1 0 7 mi l l 、 ES 0 4： 7 6 mm 、 ES 0 5： 1 5 6 mm 、 ES 0 6： 2 2 6 m m、 E S 0 7 ： 9 8 m m、 E S 0 8 ： 1 6 3 m m， 其 中 ， 0+ 3 0 0 m 距坝轴距 3 5 6 11 1 处 E S 0 6整管累积沉降量最大， 达 到 2 2 6 m m， 约占填土坝高的 0 3 0 ； 最大单点磁环 累计沉降量 1 1 2 m m( E S 0 71 2 ) ， 各管最大沉降量 5 1 5 9 6 7 l 1 l 7 7 7 7 7 7 1 2 3 9 6 8 8 8 4 l 6 5 7 7 7 9 9 O 6 6 7 3 4 l 9 4 3 7 3 5 8 8 8 加 ii 6 6 6 3 3 3 4 4 4 O O O l l l O O O 一 一 一 一 一 一 一 一 一 O O 0 5 5 5 7 7 7 l l 1 O O 0 0 O O 一 一 一 一 一 一 一 一 一 9 9 9 O O O 0 0 O O 0 0 l 1 l 1 l l O O O O O O O 0 O 2 2 2 2 2 2 2 2 2 ；vvv 3 2 2 7 3 5 7 3 5 ， ， 1 7 1 6 7 8 8 9 1 5 5 5 4 4 4 4 4 5 O 0 O 7 7 7 O O O 虬 舛 舛 舛 2 2 2 2 2 2 2 2 2 第 2期 戴灿伟 ： 下坂地水利工程 沥青混凝 土心墙 坝工作性 态分析 5 埋设桩号 坝下 4 5 m 埋设 高程 m 2 8 9 7 填 土高程 m 6 9 距 1 # 高度 m 2 0 9 5 单环最大沉降量 ra m 8 8 单环最大沉 降 环数 E S 0 1 8 单环最大沉降量发生在坝高 1 3 整管累积沉降量 m m 1 1 4 0+2 2 0 坝下 3 5 5 n l 坝下 7 9 9 m ) 0 0 +3 8 5 坝下3 5 6 m坝下 7 9 1 0 n l 坝下 4 5 m 2 8 8 8 2 8 8 8 2 8 8 8 7 8 7 8 7 8 2 9 7 6 5 2 9 8 2 3 2 3 5 7 8 1 1 2 7 2 8 9 E S 0 6 1 2 ES 0 7一 l 2 Es o 8 1 0 3 8 3 8 l 3 2 2 6 9 8 1 6 3 5 2 下游 坝体 水 平位移 变 形 在大坝 0+ 6 2 n l 、 0 + 2 2 0 m、 0+ 3 7 8 m及 0+ 3 0 0 l B ( 坝下 8 0 ) 断面 6支沉降管右岸 1 5 m的位置同时 布置铝合金测斜管 ， 0+ 3 0 0 m( 坝下 3 4 5 m、 7 9 9 m) 两个位置各布置一个沉降测斜一体管， 用于监测坝 体水 平位 移监测 蓄水期 数据表 明坝体最 大断 面 0+ 3 0 0 m、 0+3 7 8 m两个断 面的挠度位 移是 向下 游 、 右 岸 位移 上下 游位 移量 在 一 4 5 6 9 7 2 m m之 间 ， 左右岸累积位移量在 一 5 3 4 6 7 8 m m之间 6 结 语 下坂地水利 枢纽工程沥青混凝 土心墙砂砾石 堆石坝已进行了 3年施工期监测工作 ， 获得了大量 施工期观测资料 ， 为及时 了解心墙工作状态和指导 现场施工发挥 了积极作用 根据多年工作对下坂地 大坝的施工和目前变形有以下几点认识 ( 1 )下坂地沥青混凝 土心墙 施工温度控制对 保证期 良好力学性能及正常变形具有重要作用 ； ( 2 )沥 青 心 墙 岸 坡 心墙 基 座 与 心 墙 及 过 渡 料 的位错变形较小 ， 坡度较陡的右岸变形值大于岸坡 较缓的左岸 ， 符合心墙 自重及坝壳料作用下 的变形 规律 ， 与国内已建成 的尼尔基、 茅坪溪等沥青混凝 土 tl , 墙 的位 错监 测成果 相 同 ； ( 3 )下游坝 体 的水 平 位 移 和竖 向 位移 均 不 大 ， 竖 向沉降量小于设计指标的坝高的 1 ； ( 4 )通过对下坂地坝底廊道 的巡视， 心墙下游 底部廊道对应的心墙段并无渗流情况 ； ( 5 )蓄水期 间， 大坝下游坝体并无突变的内部 变形情 况 从观测资料分析可以看出， 下坂地水利枢纽工 程沥青混凝土心墙砂砾石堆石坝 的工程质量及结 构 的稳定是安全可靠的 参考 文献 ： 1 徐岩彬 士石 坝沥青混凝 土防渗 tl , 安 全监测设计 研究 J 水 利规划与设计， 2 0 0 7 ( 6 ) ： 3 03 3 2 荣冠 三峡茅坪溪 防护 坝沥青混凝 土心墙变形 监测 J 人 民长江， 2 0 0 3 ， 4( 4 ) ： 1 01 2 6 8 罟8 一 7 4 O 一 一 百 5 7 4 O 一