老挝南俄5水电站碾压混凝土坝变形监测资料分析.pdf

水利技术监督 2 0 1 4 年第 1 期 老挝南俄 5水电站碾压 混凝土坝 变形监测 资料 分析 常 亮 ( 中国水 电十五局科研设计院，陕西咸阳 7 1 2 0 0 0 ) 【 摘要】 介绍了老挝南俄 5水电站碾压混凝土大坝安全监测设施布置及施工，并通过两设计院 ( 文中简称 A 设计院和 B设计院)的监测数据对比对产生数值误差的原因进行了分析。 【 关键词】 正倒垂线；变形监测；位移 D O I 编码】 1 0 3 9 6 9 j i s s n 1 0 0 8 1 3 0 5 2 0 1 4 O 1 0 0 4 【 中图分类号】 T V 6 4 2 2 ；T V 6 9 8 1 【 文献标识码】 B 【 文章编号】 1 0 0 8 1 3 0 5( 2 0 1 4 )O 1 0 0 1 卜0 2 N a m N g u m 5 水电站位于老挝 N a m N g u m 河上游右 岸支流 N a m T i n g河上，电站坝址距首都万象以北 3 0 0 k m左右，位于老挝北部山区。主坝位于万象省， 厂房位于邻近 的川圹省 ( X i a n g k h u a n g ) 。流域 以北 和 以西分别有 7号公路和 1 3号公路通过 。坝址控 制流域面积 4 8 3 k m 2 ，占全流域面积 的 2 9 ，多年 平均流量 2 2 8 m 。 s ，年径流量 7 1 9亿 m 。 。 该工程拦河坝为碾压混凝土重力拱坝，大坝按 5 0 0年一遇洪水设计，1 0 0 0 0年一遇洪水校核，相 应 设 计 洪 水 位 为 E L 1 1 0 0 2 7 m， 校 核 洪 水 位 为 E L 1 1 0 1 8 4 m ；水库正常蓄水位 E L 1 1 0 0 O O m ，最大坝 高 1 0 0 5 0 m 。 1 安全监测设施布置 老挝南俄 5 水电站坝体共布设倒垂线 3 条、正 垂线 2条。正垂线 P L 2 置在坝右 0 + 0 0 8 3 1 m 、坝下 1 1 2 5 m ，E L l 0 5 8 O 0 0 m - E L I O I O O 0 0 m ，孔深 4 8 m ；倒 垂线 I P 3布置在坝右 0 + 0 0 8 3 1 m 、坝下 1 2 7 5 m ， E L I O I O O 0 0 m E L 9 7 4 O 0 O m ，孔深 3 6 m 。 外部变形监测点共布设 9点，用于监测坝体水 平位移。其中坝顶 E L 1 1 0 3 O 0 0 m布置 D B T P 一 0 l D B T P 一 0 6测点； 坝后 E L 1 0 5 8 O 0 0 m 布置 D B T P 一 0 7 D B T P o 9 测 点 。 ( D B - T P - 0 7 测 点 位 置 为 坝 左 0 + 0 5 0 7 6 2 m 、D B - T P 一 0 8测点位置为坝右 0 + 0 0 8 3 1 、 D B T P - 0 9测点位置为坝右 0 + 5 0 8 3 9 。 )外部变形监 测点 D B T P - 0 8与大坝内部正垂线 P L 2安装埋设位 置在坝体 同一断面，故此采用大坝外部变形监测点 D B T P - 0 8的监测数据进行对比分析 。 2 安全监测设施施工 2 1正倒垂孔施工 2 1 1造孔 钻孔必须铅直，孔斜要求需达到 1 1 0 0 0的要 求。钻孔时，应选择性能 良好 的钻机，X Y 一2 C等。 钻机滑轨 ( 或转盘)应水平，立轴应竖直 ，钻杆和 钻具必须严格保持平直。在钻孔处用混凝土浇筑钻 机底盘，预埋紧固螺栓 。严格调平钻机滑轨，其倾 斜度应小于 0 1 。 然后将钻机紧固在底盘上。 孔口 处埋设导向管 ，导向管必须调整垂直，并用混凝土 加 以固结。更换竖机下接手 ，选用粗钻杆，钻具尽 量加长，钻具上部装设导向环 。导向环外径略小于 导向管内径 2 4姗。钻进时，采用低转速、小压 力、 小水量。 在每次一定的进尺深度时， 加导向箍。 钻孔中，经常检测钻孔偏斜值。每钻进 l m 检测孔 作者简介：常亮( 1 9 8 1年一 ) ，男，工程师。 水利技术监督 2 0 1 4年第 1 期 斜一次， 发现孔斜超限时， 及时采取措施加以纠正 。 钻孔做到位置、有效孔径、垂直度符合设计图纸和 有关规范要求。 图 1坝体水平位移监测仪器布置图 2 1 2保护管安装 全面冲洗钻孔，去净孔内残留物。测量钻孔偏 斜值，确定保护管埋设位置。保护管底部 0 5 m的 内壁应加工为粗糙面，以便用水泥固结锚块。钢管 接头处，进行精细加工，保证连接后保护管平直 ， 不漏水。下管前，在高于孔底 0 5 m的部位先放入 少量水泥浆。保护管放下后，用钻机或千斤顶加以 固定，准确测定保护管的偏斜值，满足要求后用水 泥加以固结。在水泥浆凝固前，保持对保护管采取 固定措施，以水泥浆或水泥砂浆将锚块浇固在保护 管底。 浮体组安装时，保持浮子水平、连杆垂直 ，浮 子要在浮桶中心，并处于自由状态。浮子不可触及 浮桶底部。浮体组的浮力要调整到设计浮力。 正、倒垂线观测墩制作时，要使墩边线平行位 移坐标轴线。安装时，先安装测线或临时测线，再 安装坐标仪底盘。根据坐标仪的量程、估计位移量 的大小确定底盘 的具体安装位置。保持仪器导轨平 行于监测方向，坐标仪底盘要调整水平 。 2 2外部变形观测点施工 依据设计 图纸位置测量仪器放样，按照观测墩 底座尺寸将坝体混凝土斜面进行凿毛处理，在用手 风钻在该位置钻设孔深 1 5 m的注浆孔，采用 2 5 的钢筋注入水泥净浆，待锚杆凝固后安装底座模板 与钢筋，将底座钢筋与观测墩墩体钢筋连接为一个 整体。浇筑底座混凝土待其凝固后凿毛墩体底部， 墩体浇筑分为 2次浇筑，当混凝土浇筑到距墩体顶 部约 3 0 c m时，安装埋设强制对中盘，用水平尺测 量强制对中盘的平整度。 大坝初蓄期正垂线 P L 2 、倒垂线 I P 3与外部变 形监测点 D B T P 一 0 7 D B T P 一 0 9测点 已经全部投入 水平位移监测中，正倒垂线监测工作 由 A设计院负 责。 测量设备：为南京某厂生产的 M z 一 1垂线瞄准 仪，该设备为人工 目测位移变化。 测量原理：移动游标尺 ，通过瞄准孔用 目视线 将瞄准孔 与垂 线钢 丝及瞄准针三 点瞄准排列在一 条直线上。利用左、右标尺的刻度值来确定垂线位 置的坐标值。 外部变形监测点的监测工作 由 B设计院负责。 测量设备：测角和测距采用某 2 0 0 3机器人、 由于正倒垂线测量采用人工 目 测位移变化量，与精 密仪器设备测量方面有一定的误差。 现将两种测量仪器设备 的主要技术参 数做一 对 比见表 1 。 表 1 两种测量仪器设备的主要技术参数对比 序号 设备名称 主要技术规格 备注 测量范围：( 衄)X向 ( 上下游)一 1 5至+ 1 5 、Y 测量方法 ： 1 M Z 一 1垂线瞄准仪 向 ( 左右向)一 1 0 至+ 1 0 ；最小分辨率值 ( 衄 ) ： 人工 目测位移变化量。 0 1 ；测量误差 ( n l 1 ) ：0 3 0 。 放大倍率；3 0 x ；测角精度：0 5 s ；测距精度 ： 2 2 0 0 3机器人 l + l p p m ；测程 ：3 5 k m 。 3 测量成果对比 从测量结果可以看出， 截止 2 0 1 2 年 7 月2 4日随 着坝体蓄水高度的增加大坝整体向下游方向有所位 移。A设计院人工测量出正垂线 P L 2目前坝体的位移 1 2 量为+ 7 5 8 m m ( 下游方向) 、+ 0 1 2 ra m ( 左岸方向) 。B设 计院精密仪器测量出大坝外部位移监测点 D B - T P 一 0 8 的位移量为十 8 。 4 5 n n n ( 下游方向) 。两组测量数据的位 移方向相 同都是向下游方向位移， 但是两者存在一定 的数值误差。数值误差为 0 8 7 m m 。 ( 下转第1 5页) 水利技 术监督 2 0 1 4 年第 1 期 通过计算，水库大坝在度地震作用下，右坝 段 0 + 2 0 0 、0 - 2 3 0上下游坝坡 、稳定安全系数大于 规范要求，大坝在地震作用下抗滑稳定。 3 4地基液化判定 根据 中国地震动参数区划 图 ，该区地震动 峰值 加速度为 0 1 5 g ，地震 动反应谱特 征周 期为 0 4 0 s 。相应的地震基本烈度为 7度，按 水利水 电工程地质勘察规范( G B 5 0 2 8 7 - 9 9 )H 附录 N土的 液化判别对坝基 的饱和无粘性土和少粘性土进 行 初判，坝基地层年代饱和无粘性土和少粘性土均属 第 四系全新统地层 ，相应于地震设防烈度 ( 7度) 不小于 1 6 时，可判为不液化。 其粘粒含量粒径小 于 0 O 0 5 m m的颗粒含量为 5 3 5 5 ，坝基的饱和 低液限粉土，粉土质砂存在液化的可能。 根据标准贯入试验锤击数进行复判，因标准贯 入试验贯入深度和地下水位在试验地面以下的深 度与工程正常运用时的深度相同，按 水利水 电工 程地质勘察规范 附录 N第 N 0 4条的规定，实 测标准贯入锤击数不必进行校正。 ， 1 、 =N 0 9 + 0 1 ( d 一 d ) 】 V P c 式中： P 为土中粘粒颗粒含量质量百分率( ) ， 当 小于 3 ， 取 3 ； 为液化判别标准贯入锤 击数临界值 ； 为工程正常运用时，标准贯入点在 当时地面以下的深度 ( m ) ； 为液化判别标准贯入 锤击数基准值； 为工程正常运用时，地下水位在 ( 上接第 1 2页) 4 误差原因分析 通过监测数据的对比，笔者对可能产生测量数 据误差的原因提出下述几点看法 。 ( 1 )测量仪器设备不同导致测量数据的误差， 正垂线 P L 2测量设备为人工 目测位移变化量，不同的 观测人员与不同观测时间会造成测量数据的误差。 ( 2 )内部安全监测与外部观测的观测周期不 同。 A设计院观测周期为 1次 天 ， 而 B设计院的观 测周期为 1次 周。两者的周期不同会对监测数据 造成误差 。 ( 3 )由于大坝目前还在施工尤其正垂线 P L 2 的观测站 E L I O I O O 0 0 m 观测廊道中有施工人员与设 备，因此避免不了人为和机械对测量仪器设备的轻 当时地面 以下的深度 ( m ) ，当地面淹没于水面 以下 时 取 0 。 符合下式要求的土应判为液化土：6 3 5 c 地震液化判别详见表 3 。 由表 3 数据分析可知，坝基饱和低液限粉土和 粉土质砂经判别一 8 一 1 0 5 m有一液化层。 4 结 论 ( 1 )水库场区地震烈度为度，需要对坝体、 坝基进行抗震复核。 ( 2 )通过对大坝抗震稳定的复核计算 ，水库 大坝在度地震作用下，右坝段 0 + 2 0 0 、0 - 2 3 0上 下游坝坡稳定安全系数大于规范要求，大坝在地震 作用下抗滑稳定。 ( 3 )坝基液化判别结果：坝基饱和低液限粉 土和粉土质砂经判别一 8 一 1 0 5 m有一层液化层， 因 此需要采取有效的抗液化措施。 参考文献 1 G B 1 8 3 0 6 - 2 0 0 1中 国地震动参数 区划 图 S 北京 ： 中国标 准出 版社， 2 0 0 1 2 3 S L 2 5 8 - 2 0 0 0水库大坝安全评价导则 s 北京： 中国水利水电出 版社出版， 2 0 0 1 3 S L 2 0 3 - 9 7 水工建筑物抗震设计规范 s 北京： 中国水利水电出 版社 出版， 1 9 9 7 4 J G B 5 0 2 8 7 9 9 水利水电工程地质勘察规范 S 北京： 中国标准出 版社， 1 9 9 9 微扰动 ，造成测量数据的误差 。 ( 4 )正垂线的工作原理是假设锚固端 与固定 端的位移量是不变量为零，但是实际情况建筑物是 个整体也许会有受力位移不均匀的位移变化。这样 就导致锚 固段与固定端部分的位移量丢失 。造成测 量数据的误差 。 5 结 论 通过两设计院的监测数据对 比和对产生数值 误差的原因进行分析，上述数据误差产生的原因有 些是人为造成的，可以消除和避免的。建议固定时 间、固定人员与固定监测周期，“ 三固定 ”进行平 时的监测工作 。两方数值 的误差还是很 小的 ( 0 8 7 ra m ) 。监测数据真实、可靠，基本能反映出 大坝初蓄期的位移变化情况。 1 5