三峽工程二期圍堰滲流安全監(jiān)測

三峽工程二期圍堰滲流安全監(jiān)測

0基礎(chǔ)地質(zhì)特點第二階段的上游巖土壩是三峽工程最重要的臨時建筑之一，使用時間為7年。它的作用是切斷長江的主要河床。它與混凝土的垂直大壩和下游大壩共同保護著建造二期工程的任務(wù)。大壩材料包括風(fēng)化砂、礫石刺、過渡材料和其他材料。圍堰軸線長1137m,堰頂高程88.5m,堰型采用低雙墻接土工膜心墻,風(fēng)化砂殼堰體。最大墻高74m,土石方填筑總量約為691.96萬方。圍堰的施工具有工程量大、施工質(zhì)量要求高、施工強度高、水下拋填量大等特點。長江主河床及漫灘地段基礎(chǔ)地質(zhì)情況復(fù)雜,除漫灘上部局部基巖裸露外,還有沖積粉細砂、砂卵石層、塊球體、深槽陡坎及基巖裂隙發(fā)育等重要工程地質(zhì)問題。確保二期圍堰的安全具有重要意義,為此安全監(jiān)測工作就顯得尤為重要,文章主要介紹二期圍堰的滲流安全監(jiān)測。1體潤線、滲流量觀測監(jiān)測內(nèi)容包括堰體浸潤線觀測、堰基覆蓋層滲壓觀測、滲流量觀測及水質(zhì)分析。堰體潤線觀測主要采用測壓管和電測水位計;堰基覆蓋層滲壓觀測采用差阻式滲壓計及SQ—2型數(shù)字電橋;滲流量觀測采用容積法。觀測及巡視頻度為一般情況下,每月觀測4次～8次(汛期8次,枯水期4次),特殊情況下,按監(jiān)理指示進行觀測。2深風(fēng)化槽段滲流監(jiān)測二期圍堰布置有測壓管18支,滲壓計11支,分別監(jiān)測雙墻間水位、防滲墻后堰體水位、防滲墻底部滲壓力及堰基覆蓋層內(nèi)部滲壓力,平面布置如圖1所示。主要有5個監(jiān)測斷面:a.0+133斷面,處于左岸岸坡部位,埋設(shè)測壓管及滲壓計各1支,布置于堰軸線下游7m處。b.0+320斷面,處于左岸漫灘部位,埋設(shè)測壓管及滲壓計各2支,分別布置于堰軸線下游7m、堰軸線下游40m。c.0+501斷面,處于河床深槽部位,此斷面為圍堰安全監(jiān)測最重要的部位,布置測壓管4支、滲壓計2支,分別布置于雙墻間、堰軸線下游5m、堰軸線下游20m、堰軸線下游40m。d.0+930斷面,處于深風(fēng)化槽部位,是監(jiān)測深風(fēng)化槽段滲流狀態(tài)的典型斷面。布置測壓管2支、滲壓計2支。分別布置于堰軸線下游7m、堰軸線下游40m。e.1+139斷面,處于二期圍堰與混凝土縱向圍堰的結(jié)合部位,布置測壓管2支、滲壓計2支。分別布置于堰軸線下游7m、堰軸線下游40m。由于現(xiàn)場條件所限,滲流量采用容積法監(jiān)測。具體方法為:在集水坑邊合理位置處立一水尺,將坑內(nèi)集水抽至下限水位時測繪出集水坑的相對高程～容積曲線。施測時與泵房約定將抽水泵同時停機15min～30min,其間測讀水尺的水位上升速率,記下觀測時段。用容積曲線計算觀測時段內(nèi)的水體總量,最后求出堰體滲流量值。3監(jiān)測結(jié)果3.1基坑降水期水位變化二期圍堰至目前的運行狀態(tài)大致可分為二個階段:基坑抽水階段和穩(wěn)定運行階段。因0+501斷面處于河床深槽關(guān)鍵部位,因此以該斷面作為典型斷面進行分析。該斷面從埋設(shè)儀器至1999年底的觀測成果曲線如圖2所示。由圖2可見,雙墻段水位在基坑抽水時期主要是隨基坑水位下降而下降的,而在穩(wěn)定運行期與上游庫水位變化呈現(xiàn)較好的相關(guān)性,且有一定的遲后現(xiàn)象?；映樗畷r期水位特征是由深槽段防滲墻施工工序決定的,其工序是:在73m高程處形成防滲墻施工平臺后,先施工上游墻,同時填筑渡汛子堰,上游墻施工完畢,在下游墻封閉之前,即開始基坑限制性抽水,因而雙墻段水位在基坑抽水時期主要是隨基坑水位下降而下降。防滲墻軸線后堰體的水位在基坑抽水期始終處于下降(僅在基坑暫停抽水的一段時間表現(xiàn)為持平),而在穩(wěn)定運行期則變化極小,說明防滲墻的阻滲作用良好。圖3給出了1999年最高上游庫水位條件下(1999年7月20日)0+501斷面的堰體浸潤線圖,從中亦可看出,防滲墻的截滲效果較明顯,墻體前后水位差達51.58m,有效降低了堰體下游側(cè)的水位及下游坡的出逸比降,有利于下游邊坡的穩(wěn)定。3.2滲流變形控制堰基滲壓力監(jiān)測采用滲壓計監(jiān)測,滲壓計是利用測壓管鉆孔加深后埋設(shè)的,一般埋設(shè)于堰基覆蓋層以下3m。堰基覆蓋層一般由葛洲壩建成蓄水后的新淤積粉細砂組成,在基坑抽水的條件下,新淤砂可能與其上部接觸的石碴料、風(fēng)化砂之間發(fā)生滲透變形破壞,因此通過對基滲壓力的監(jiān)測而控制基坑的抽水速度,使新淤砂的滲透比降控制在其允許比降以內(nèi)。據(jù)以往長江科學(xué)院對二期圍堰結(jié)合段基礎(chǔ)中粉細砂滲透穩(wěn)定性的研究,新淤砂滲透變形建議值為:新淤砂干密度為1.51g/cm3～1.63g/cm3時,垂直破壞比降為1.13～2.28。由于在抽水期間嚴格控制抽水速度,實測最大垂直比降僅約0.07,遠小于破壞比降。3.3觀察邊界條件因基坑集水坑水邊線面積較大(達3200m2～3500m2),集水坑的邊界條件又不封閉,所以用此法觀測滲流量還是比較粗糙。據(jù)1999年10月～11月所測結(jié)果,集水坑匯流量約為0.026m3/s～0.039m3/s,與長江科學(xué)院二維計算的結(jié)果在數(shù)量級上是接近的,反映出滲流量沒有大的異常現(xiàn)象。3.4基坑水水質(zhì)分析1999年10月10日分別采取堰前長江水、堰體滲出水、基坑水各一個,進行了水質(zhì)分析,結(jié)果見表1所示。水樣均呈弱堿性,未檢測到侵蝕性CO2,各結(jié)晶鹽含量也不高,表明堰體地下水對防滲墻無侵蝕性。3.5基坑水位下降的影響在使用各種儀器進行監(jiān)測的同時,加強現(xiàn)場巡視工作也是非常必要的,通?？芍苯影l(fā)現(xiàn)一些不安全現(xiàn)象,以便及時采取處理措施。在二期圍堰的安全監(jiān)測中,始終定期或不定期地進行巡視。如1998年10月2日,隨著基坑水位的下降,二期上游圍堰下游坡腳出露明顯的滲水現(xiàn)象,出水點約十幾處,出水點高程約21.49m,出水為清水,其中一較大滲水點流量約5L/s～7L/s,其余水量均較小。在隨后的一周內(nèi)對圍堰深槽段的滲流監(jiān)測加密至一天一次,并加強現(xiàn)場巡視。觀測情況表明,堰體水位仍呈下降趨勢,未出現(xiàn)明顯異?，F(xiàn)象。為加強下游坡腳的穩(wěn)定性,對出滲處用砂卵石料進行了壓坡反濾處理。對深槽段雙墻間的調(diào)壓井的觀察表明,當(dāng)上游水位超過73m時,井內(nèi)有滲水,調(diào)壓井內(nèi)壁出流量加大,井水位上升,說明柔性截滲墻與土工膜搭接處存在缺陷是極有可能的。所以當(dāng)上游水位超過73m時,應(yīng)加強雙墻段的監(jiān)測。4進一步加強土工膜與墻體接合部位周邊的水位監(jiān)測工作經(jīng)過1998年和1999年大汛,二期上游圍堰經(jīng)受了嚴峻的考驗