深溪溝電站導(dǎo)流洞原型監(jiān)測及資料

深溪溝水電站導(dǎo)流洞原型監(jiān)測及資料分析【摘要】深溪溝水電站導(dǎo)流洞于2007年10月29日開始運(yùn)行，本文著重對深溪溝水電站導(dǎo)流洞原型監(jiān)測的數(shù)分析，經(jīng)過比較在施工期和運(yùn)行期間的觀測資料，評價導(dǎo)流洞的運(yùn)行安全情況和設(shè)計的合理性?！娟P(guān)鍵詞】導(dǎo)流洞原型監(jiān)測成果及資料分析prototypemonitoringanddataanalysisofShenXiGouHydroelectricStation`sdiversiontunnelYuGuan-FuJiangChun-Hong(CollegeofCivil&HydropowerEngineering,ChinaThreeGorgesUniv.Yichang443002,Hubei)Abstract:ThediversiontunnelofShenXiGouHydroelectricStationstartedrunningonOctober29,2007,thepaperfocusedonthediversiontunnelofShenXiGouHydroelectricStationprototypemonitoringtheanalysis,thecomparisonintheconstructionandoperationduringtheperiodofobservation,evaluationofthediversiontunnelDesignandoperationofthesecuritysituationisreasonable.Keywords:diversiontunnel;Prototypemonitoring;Resultsanddataanalysis1工程概述深溪溝水電站位于四川省大渡河干流大峽谷內(nèi)。是大渡河干流規(guī)劃梯級開發(fā)的22級電站中第18級電站。深溪溝水電站導(dǎo)流洞工程導(dǎo)流洞平行布置，洞中心距56m。導(dǎo)流洞分別長1373.07m和和1506.54m。兩洞斷面均為城門洞型，尺寸均為15.70m×18.50m（寬×高），進(jìn)口高程為616.00m，出口高程為614.00m，施工期做為導(dǎo)流洞，建成后，將作為泄洪洞。導(dǎo)流洞進(jìn)口區(qū)巖體處于弱風(fēng)化狀態(tài)，強(qiáng)卸荷零星分布，弱風(fēng)化弱卸荷水平深度40~50m。進(jìn)口邊坡主要結(jié)構(gòu)面同邊坡走向交角大，且軟弱結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，邊坡巖體質(zhì)量和穩(wěn)定性主要受裂隙控制，因此邊坡整體穩(wěn)定性較好。洞身段圍巖均為中厚層狀白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r，洞室水平埋深50~150m不等，沿線無大的斷層破碎帶，主要軟弱結(jié)構(gòu)面為緩傾層間擠壓破碎帶及陡傾小破碎帶，一般規(guī)模不大，破碎帶寬度0.1~0.6m不等。2安全監(jiān)測儀器布置2.1安全監(jiān)測的目的為了評價施工質(zhì)量，監(jiān)測導(dǎo)流洞在施工期和運(yùn)行期的安全狀態(tài)，確保施工期和運(yùn)行階段工程安全，必須預(yù)防和避免洞身及邊坡可能導(dǎo)致的整體性和局部性關(guān)鍵塊體的失穩(wěn)；為了弄清洞身及邊坡的變形或破壞特性，預(yù)報其安全穩(wěn)定性，檢驗和校核工程設(shè)計，并為洞身及邊坡的加固措施提供依據(jù)。2.2安全監(jiān)測儀器布置大渡河深溪溝水電站導(dǎo)流洞安全監(jiān)測儀器采用南京南瑞集團(tuán)公司大壩工程監(jiān)測分公司生產(chǎn)的鋼弦式儀器，包括多點位移計、錨桿測力計、鋼筋計、測縫計、滲壓計。水力學(xué)儀器采用北京水利水電科學(xué)研究院生產(chǎn)的脈動壓力傳感器和流速儀。在導(dǎo)流洞洞身共安裝了16套三點位移計、16套三點式錨桿測力計、18支滲壓計、116支鋼筋計、12支測縫計。根據(jù)實際開挖揭露的地質(zhì)情況，埋設(shè)鋼筋計116支，用于監(jiān)測導(dǎo)流洞襯砌內(nèi)鋼筋應(yīng)力的變化。典型儀器布置見圖1（1#導(dǎo)K1+270）《1#導(dǎo)K1+270監(jiān)測儀器斷面圖》和表2《深溪溝水電站導(dǎo)流洞安全監(jiān)測儀器布置統(tǒng)計表》。圖1《1#導(dǎo)K1+270監(jiān)測儀器斷面圖》序號監(jiān)測項目儀器名稱單位進(jìn)口邊坡1#導(dǎo)監(jiān)測斷面2#導(dǎo)監(jiān)測斷面出口邊坡備注1滲流監(jiān)測滲壓計支-810-2應(yīng)力監(jiān)測鋼筋計支-5759-錨桿應(yīng)力計套58883巖體位移三點位移計套6888測縫計支-66-裂縫計套---34水力學(xué)監(jiān)測脈動壓力盒套-44-流速儀套044-5水位監(jiān)測自記水位計套2---表2深溪溝水電站導(dǎo)流洞安全監(jiān)測儀器布置統(tǒng)計表3、安全監(jiān)測成果及資料分析3.1位移監(jiān)測成果分析導(dǎo)流洞洞身位移監(jiān)測主要通過安裝三點位移計和測縫計監(jiān)測巖體內(nèi)部深層相對位移變化情況和混凝土與巖體間的接（裂）縫開度情況。三點位移計監(jiān)測巖體內(nèi)部深層三點位移（mm）是指以錨固點為基點，以傳感器穩(wěn)定后的初始測值為基準(zhǔn)值，傳感器與基點間的位移相對于基準(zhǔn)值的變化情況，分別以“1#”、“2#”、“3#”來表示，同時表示不同傳感的編號，它們所代表的測桿長度分別為5米、17米、29米，“+”表示張開，“—”表示收斂。位移計監(jiān)測成果典型變化過程曲線圖見圖4：測縫計按設(shè)計要求在圍巖巖體中鉆孔，將帶有加長桿的套筒安裝在孔內(nèi)與鉆孔孔口平齊，再回填灌漿。在砼澆注前預(yù)拉1/4量程。在混凝土覆蓋后，取觀測基準(zhǔn)值,主要監(jiān)測監(jiān)測巖體內(nèi)部深層相對位移變化情況和混凝土與巖體間的接（裂）縫開度。測縫計埋設(shè)方法如圖3：圖4洞身位移計監(jiān)測成果典型變化曲線圖設(shè)計布置在導(dǎo)流洞洞身的共16套三點式位移計，設(shè)計孔深30m，測桿長度分別為：1#測點5m、2#測點17m、3#測點29m。經(jīng)過儀器安裝后數(shù)月來的觀測數(shù)據(jù)分析：巖體位移數(shù)值較小，變幅也較穩(wěn)定。數(shù)月來1#導(dǎo)流洞測得最大位移數(shù)值（K0+170斷面M34-1）為-2.84mm,該數(shù)值為收斂值。其它測點位移數(shù)值較小，均在1.0mm內(nèi)，且變化幅度也很小，巖體內(nèi)部的深層位移變化已基本穩(wěn)定。設(shè)計在導(dǎo)流洞洞身布置了18支測縫計，通過測縫計觀測成果分析混凝土與巖體間的接（裂）縫開度。經(jīng)過安裝以來的監(jiān)測成果分析：在混凝土的澆筑和凝固過程中，測縫計受混凝土的擠壓或水泥水化熱作用而導(dǎo)致部分測點的數(shù)值逐漸變?。ɑ虺手饾u收斂狀態(tài)）；測得最大裂縫開度（07.11.21日測得J2）數(shù)值為1.13mm，2#導(dǎo)流洞K0+370監(jiān)測斷面裂縫開度雖有增大趨勢，但變幅較小，且裂縫開度數(shù)值實測值很小。其它大部分測點的裂縫開度數(shù)值在1mm內(nèi)，襯砌混凝土與巖體間的接（裂）縫開度數(shù)值很小。3.2應(yīng)力監(jiān)測成果分析導(dǎo)流洞應(yīng)力監(jiān)測設(shè)計布置了錨桿測力計和鋼筋計來監(jiān)測巖體圍巖和襯砌混凝土內(nèi)部的應(yīng)力變化。錨桿測力計的應(yīng)力是指錨桿計安裝就位、以灌注的水泥砂漿凝固時的測值為基準(zhǔn)值，錨桿受力相對于該基準(zhǔn)值的變化情況，“+”表示錨桿承受軸向拉應(yīng)力，“—”表示錨桿承受軸向壓應(yīng)力或軸向拉應(yīng)力減小。錨桿應(yīng)力計監(jiān)測成果典型變化過程曲線圖見圖5：圖5錨桿應(yīng)力計監(jiān)測成果典型變化曲線圖通過監(jiān)測成果分析：大部分測點的巖體應(yīng)力數(shù)值較小，且變幅也較穩(wěn)定。測得最大拉應(yīng)力數(shù)值（Rr8）為98.36MPa，最大壓應(yīng)力為數(shù)值（Rr2）為-41.42MPa。這主要受導(dǎo)流洞施工期爆破的影響，導(dǎo)流洞運(yùn)行以來應(yīng)力變化已逐漸穩(wěn)定，變幅較小。其它各測點應(yīng)力數(shù)值都很小，大都均在30MPa內(nèi)，月內(nèi)變幅也很小，巖體應(yīng)力變化已基本穩(wěn)定。鋼筋計用來監(jiān)測導(dǎo)流洞襯砌混凝土內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋的應(yīng)力變化情況。設(shè)計在導(dǎo)流洞共布置了32支鋼筋計，后根據(jù)導(dǎo)流洞開挖揭露的地質(zhì)狀態(tài)，設(shè)計又在導(dǎo)流洞內(nèi)新增了84支鋼筋計，共計116支鋼筋計。經(jīng)過導(dǎo)流洞施工期和運(yùn)行期的監(jiān)測成果統(tǒng)計分析：施工期主要受混凝土襯砌后的鋼筋應(yīng)力數(shù)值受砼溫度等變化影響較明顯，大部分測點的應(yīng)力數(shù)值為壓應(yīng)力，但日增幅較小；運(yùn)行期，鋼筋計的應(yīng)力由壓應(yīng)力逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槔瓚?yīng)力。數(shù)月來測得最大拉應(yīng)力數(shù)值R102為42.74MPa，其它測點的鋼筋應(yīng)力數(shù)值均在25MPa內(nèi)，鋼筋應(yīng)力較小，相對較穩(wěn)定。3.3滲流監(jiān)測成果分析導(dǎo)流洞滲流監(jiān)測通過安裝滲壓計來達(dá)到監(jiān)測目的，設(shè)計在洞身典型的斷面共布置了18支滲壓計，滲壓計埋設(shè)方法見圖6，按設(shè)計要求在滲壓計埋設(shè)位置鉆孔，檢驗合格后在孔內(nèi)填入小石，然后填入40cm的粘土。將裹有滲壓計的細(xì)沙包放在集水孔上。砂包用砂漿糊住，待砂漿凝固后，即可澆筑混凝土，在測值穩(wěn)定的一段時間內(nèi)取基準(zhǔn)值。滲壓計監(jiān)測成果典型變化過程曲線見圖7：圖6滲壓計埋設(shè)示意圖圖7滲壓計監(jiān)監(jiān)測成果典典型變化過過程曲線圖通過導(dǎo)流洞運(yùn)行的監(jiān)監(jiān)測成果統(tǒng)統(tǒng)計分析：：安裝在底底板的6支滲壓計計測得的滲滲透水壓力力數(shù)值均大大于頂拱測測點的滲水水壓力數(shù)值值，且變幅幅也大于頂頂拱測點。測得最大滲透水壓力數(shù)值（2#導(dǎo)K0+40斷面）P10為88.60kPa，底板測點透水壓力大多在60kPa~70kPa，由此判斷導(dǎo)流洞襯砌混凝土防水性非常好，襯砌混凝土的透水壓力很小。4結(jié)語深溪溝水電站導(dǎo)導(dǎo)流洞布置置了較為全全面完善的安全全監(jiān)測系統(tǒng)統(tǒng)，對監(jiān)視視導(dǎo)流洞施施工期和運(yùn)運(yùn)行期的工工程安全起起著重要作作用。安全全監(jiān)測儀器器埋設(shè)安裝裝工作自2006年4月開始以以來，克服服了施工強(qiáng)強(qiáng)度高、施施工干擾大大等諸多影影響因素，取得得了大量監(jiān)監(jiān)測數(shù)據(jù)，為為導(dǎo)流洞安安全高效率率施工提供供保障，導(dǎo)導(dǎo)流洞于22007年10月29日開始運(yùn)行行，通過運(yùn)行期期觀測成果果的分析，可可以得出以以下幾點認(rèn)認(rèn)識：1、設(shè)計較為全面面完善的安安全監(jiān)測系系統(tǒng)，包括括：巖體圍巖的應(yīng)力力和位移變變形監(jiān)測，襯砌混凝土于巖體的接縫開度監(jiān)測、滲流水壓監(jiān)測。2、位移監(jiān)測，分別別用來監(jiān)測測巖體不同同深度的位位移變化和和巖體應(yīng)力力變化。數(shù)數(shù)月來的監(jiān)監(jiān)測成果表表明，三點點位移計不不同深度的的各測點位位移絕對值值均很?。?lt;3mm）,且變化速速率很小，巖巖體內(nèi)部的的深層位移移變化已基基本穩(wěn)定。測縫計安裝后的運(yùn)行時間相對較短，監(jiān)測的物理量數(shù)值較小，且變幅也很小。3、應(yīng)力監(jiān)測，錨錨桿測力計計的測值顯顯示，錨桿桿測力計的的最大拉應(yīng)應(yīng)力為38.888MPa，應(yīng)力數(shù)數(shù)值較小，且且目前應(yīng)力力狀況已基基本穩(wěn)定。錨桿測力計的最大拉應(yīng)力數(shù)值為38.88MPa；其它測點的應(yīng)力數(shù)值大都均在10MPa以內(nèi)，應(yīng)力數(shù)值較小，且變幅也較穩(wěn)定。鋼筋計應(yīng)力值最大為43.06MPa，數(shù)值較小，變化穩(wěn)定。4、滲流監(jiān)測，滲滲透水壓力力數(shù)值均大大于頂拱測測點的滲水水壓力數(shù)值值，但滲透透壓力都較較小。5、導(dǎo)流洞運(yùn)行以來來結(jié)合導(dǎo)流流洞洞身的的巖體位移移，錨桿應(yīng)應(yīng)力，鋼筋筋應(yīng)力、裂裂縫開度，滲滲透壓力的的監(jiān)測成果果，表明導(dǎo)導(dǎo)流洞在運(yùn)運(yùn)行期洞