国外工程|大型水电站碾压混凝土坝变形监测分析

Nam Ngum5水电站位于老挝Nam Ngum河上游右岸支流Nam Ting河上，电站坝址距首都万象以北300km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(Xiangkhuang)。流域以北和以西分别有7号公路和13号公路通过。坝址控制流域面积483km2，占全流域面积的2.9％，多年平均流量22.8m3／s，年径流量7.19亿m3。
　　该工程拦河坝为碾压混凝土重力拱坝，大坝按500年一遇洪水设计，10000年一遇洪水校核，相应设计洪水位为EL1100.27m， 校核洪水位为EL1101.84m；水库正常蓄水位EL1100.00m，最大坝高100.50m。
　　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PL2置在坝右0+008.31m、坝下11.25m，ELl058.O00m-EL1010.O00m，孔深48m；倒垂线IP3布置在坝右0+008.31m、坝下12.75m，EL1010.O00m～EL974.O0Om，孔深36m。
　　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EL1103.O00m布置DB—TP一0l～DB—TP一06测点；坝后EL1058.O00m布置DB—TP一07～DB—TP—09 测点。(DB-TP-07测点位置为坝左0+050.762m、DB-TP一08测点位置为坝右0+008.31、DB—TP-09测点位置为坝右0+50．839。)外部变形监测点DB—TP-08与大坝内部正垂线PL2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DB—TP-08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1／1000的要求。钻孔时，应选择性能良好的钻机，XY一2C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lm检测孔斜一次，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。
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0.5m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0.5m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1.5m的注浆孔，采用25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30cm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PL2、倒垂线IP3与外部变形监测点DB—TP一07～DB—TP一09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MZ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2003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

3 测量成果对比
　　从测量结果可以看出，截止2012年7月24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PL2目前坝体的位移量为+7.58mm(下游方向)、+0.12ram(左岸方向)。B设计院精密仪器测量出大坝外部位移监测点DB-TP一08的位移量为十8.45nnn(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0.87mm。
　　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PL2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PL2的观测站EL1010．000m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(0.87mm)。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。

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