枢纽工程安全监测
【船闸高边坡及建筑物】  变形监测 船闸南北高边坡及直立坡,由于开挖卸荷及地应力释放调整,产生向闸室临空方向为主的变形,自1999年4月闸室开挖结束后,边坡变形速率逐渐减小并趋于稳定,2008年12月,船闸南北高边坡最大累计位移分别为68.96mm和56.57mm;中隔墩南北侧向临空面最大累计位移为30.36mm。南北高边坡及直立坡变形稳定。

  各闸室正、倒垂线实测闸首顶部向闸室中心线累积位移在-0.02mm~4.51mm之间;引张线测得各闸室向闸室中心线位移在-0.29mm~5.12mm之间。多数闸首、闸室边墙变形随气温呈现周期性变化,高温季节向闸室中心线位移增加,低温季节向闸室中心线位移量减小。

   渗流监测 高边坡地下水位随闸室开挖逐渐降低,地下水位处于稳定状态,蓄水172.8m高程对高边坡地下水位无明显变化。

  南北坡1~7层排水洞渗压监测成果表明,地下水位多在排水洞底板以下,水位变化多在±1.0m水头内变化,排水洞累计渗流量分别为402.94L/min和231.45L/min,渗流量基本稳定,受降雨有微小变化,172.8m蓄水前后,南北坡排水洞总渗流量分别为875.45L/min和835.21L/min,蓄水前后渗流量下降40.34L/min,说明172.8m蓄水对高边坡渗流量无影响;船闸建筑物挡水前沿渗流量很小,172.8m蓄水前为6.87L/min,蓄水后最大为13.2L/min,截止12月31日为12.39L/min;闸室底板基础排水廊道渗流量受降雨和气温影响,低温时渗流量增大,高温时渗流量减小,呈周期性变化,2008年9月21日,172.8m蓄水前南北线闸底板基础廊道渗流量分别为365.94L/min和291.2L/min,2008年11月9日,172.8m蓄水后南北线闸底板基础廊道渗流量分别为616.29L/min和423.09L/min,渗流量增加与气温下降有关,2008年12月20日,南北线基础排水廊道渗流量分别为634.81L/min和777.3L/min,闸室底板渗流量远小于设计值,高边坡地下水压力小于设计水压力,有利于高边坡稳定。闸室底板渗压一般小于-0.04MPa,172.8m蓄水期间,渗压变化±0.5m水柱,最大渗压-0.0615MPa;闸首和闸室边墙背后渗压一般在-0.01MPa以下,最大渗压为-0.0277MPa。

   应力应变监测 混凝土温度与气温呈周期性变化,闸首混凝土中心温度在19.6℃~21.5℃之间,表面温度在14.1℃~17.8℃之间;闸墙混凝土与基岩接缝开合度变化较小,高程172.8m蓄水前后开合度变化在±0.1mm以内,开合度在-0.80mm~1.93mm之间;混凝土钢筋应力与气温呈周期性变化,一般在±50.0MPa以内变化,最大拉应力133.2MPa,最大压应力-95.47Mpa,钢筋应力在材料允许强度范围内;混凝土应力受自重、温度、水压等因素影响,应力在-2.42MPa~0.45MPa之间,混凝土应力在材料允许强度范围内;直立坡高强锚杆应力在-94.69MPa~132.82MPa之间,77.0%的仪器实测锚杆应力在50MPa以下,锚杆应力随温度呈周期性变化,应力基本稳定。锚杆应力均在允许强度485MPa以内;高边坡锚索测力计的锁定损失平均为-2.9%,锁定后锚固力损失率在-5.6%~-17.2%之间,锚固力为2271.3KN~3364.8KN,锁定后平均损失率为-10.22%,基本上在设计控制范围内。

【临船、升船机及高边坡】  变形监测 坝基水平位移:基础位移较小,在0.72mm~3.22mm之间,变形与温度呈周期性变化,变形基本稳定;坝顶水平位移:坝顶位移也与温度呈周期性变化,升温朝上游位移,降温朝下游位移。172.8m蓄水前后坝顶向下游位移增量在2.17mm~7.73mm之间,2008年12月31日前在-4.18mm~8.02mm之间,升船机上闸首均向上游位移,升左1和升右2分别为-4.18mm和-2.83mm。临船3坝段向下游位移8.02mm;升船机北坡向闸室中心线最大位移52.91mm,临船南坡向闸室中心线最大位移37.48mm,南北坡最大沉降分别为11.18mm和17.60mm,水流向最大变形分别为3.63mm和-14.12mm,边坡变形主要受开挖影响,变形基本稳定。北坡下游引航道最大向闸室中心线位移63.25mm,开挖变形约40mm,时效变形23.25mm。

   渗流监测 帷幕前水位随库水位上升而升高,最高水位161.26m,帷幕后水位在高程65.91m~97.91m之间,排水幕上扬压系数最大值为0.10,均在设计值允许范围内;渗流量除临船3号坝段有9.42L/min渗流量外,其余坝段基本无水;升船机左侧边坡高程99.0m排水洞内测压管水位在79.50m~119.86m之间,地下水位基本稳定。

   应力应变监测 基岩变形在-1.23mm~0.24mm之间,变形基本稳定,基岩温度在18.3℃~18.9℃之间;临船1号和3号坝段混凝土与岩石之间的开合度在-0.20mm~0.40mm之间,升船机坝段混凝土与岩石之间的开合度在0.84mm~2.76mm之间,开合度变化较小;)临船1号、3号坝纵缝灌浆效果良好,灌浆后纵缝开合度年变化在-0.10mm~0.04mm之间变化,年变幅在0.3mm以内。172.8m蓄水前后开合度变化-0.10mm以内;升船机上闸首钢筋应力多受压,应力在-41.26MPa~23.87MPa,35支钢筋计中有12支受拉,最大受拉23.87Mpa;升船机纵缝Ⅰ、Ⅱ灌浆后,缝的开度变化0.08mm~1.88mm之间,宽槽回填后,新老混凝土结合缝面开度在0.10mm~1.45mm之间变化。172.8m蓄水前后高程145m纵缝压缩-0.48mm~-0.72mm。

【二期大坝和电站厂房】  变形监测 坝基水平位移:坝基位移较小,受气温和水压影响,与气温呈周期性变化,冬季向下游位移,夏季朝上游位移。172.8m蓄水前后坝基位移变化在0.23mm(右纵1)~1.05mm(左厂5)之间。2008年12月20日,坝基位移在0.35mm(左厂9 #)~2.97mm(左厂5 #)之间。

   坝顶水平位移: 坝顶位移受温度影响呈周期性变化,冬季朝向下游,夏季朝向上游,每年1月下旬或2月初朝下游位移最大,8月上旬朝上游位移最大,172.8m蓄水前后坝顶向下游位移增量在8.04mm(左厂1)~17.71mm(泄2)之间。2008年12月22日,坝顶位移在7.48mm(左厂1 #)~20.94mm(泄2)之间。

  坝基垂直位移变化:坝基垂直位移主要受砼自重和水压影响,左非1~右纵坝段,垂直位移分布呈现河床中部位移大,两侧位移逐渐减小趋势;同时相邻坝段不均匀沉降差一般在1.0mm以内。最大垂直位移28.41mm(泄5),172.8m蓄水前后,左厂坝平均沉降2.69mm,泄洪坝平均沉降2.77mm。2008年12月,垂直位移在6.48mm(左非1 #)~27.67mm(泄5)之间。

  坝顶垂直位移:坝顶位移随气温呈周期性变化,冬季1~2月沉降最大,夏季上抬沉降最小,年变幅在4.4mm~10.0mm之间,并随坝高而定,坝越高,变幅越大。2008年12月15日,坝顶垂直位移变形在0.36mm(临船2 #)~11.94mm(左非11 #)之间(基准日期不同)。

   渗流监测 蓄水135m高程后,基础最大渗流量为1219.19L/min(含1 #、2 #排水洞渗流量)。2008年9月20日,172.8m蓄水前为379.23L/min,172.8m蓄水后,2008年11月9日,大坝基础渗流量为426.15L/min,172.8m蓄水前后渗流量增量为82.92L/min。2008年12月30日,渗流量为393.01L/min,远小于设计允许值。自蓄水135m高程以来,渗流量总体呈现下降趋势。

  上游基础廊道排水幕上扬压系数截止2008年底设计值0.25以下。(左导~右纵最大扬压系数为0.10,左厂坝最大为0.21,左非坝段最大为0.16(左非15 #坝段)。

  坝基实测扬压力约为设计扬压力62.1%~69.4%,实测扬压力小于设计值,有利于大坝抗滑稳定。

   上游面裂缝监测 左非8 #坝段和右纵2 #坝段,截止2008年底实测上游面裂缝开度在-0.53mm~0.28mm之间,蓄水172.8m高程前后,测值变化在-0.10mm~0.08mm之间,表明上游面裂缝在蓄水期间变化较小。

   纵缝开合度监测 大坝纵缝下部处于闭合状态,上部在水压作用下呈闭合趋势,172.8m蓄水后泄洪坝段纵缝开度闭合在-0.01mm~-0.67mm之间;泄2、泄18在高程135m处分别闭合-0.50mm和-0.67mm,泄洪坝段2008年12月20日灌浆后纵缝开度变化在0.02mm~1.09mm之间,开度变化主要受温度和蓄水水位上升的影响。

   坝踵应力 坝踵部位垂直应力为压应力,2008年9月20日,172.8.0m蓄水前应力在-1.41MPa(左厂3)~-6.28MPa(泄2)之间,2008年11月12日,蓄水172.8m后应力为-1.19MPa~-5.14MPa,蓄水前后压应力减小0.22MPa~1.14MPa。实测压应力在-0.99MPa~-5.57MPa之间。

【茅坪溪土石防护坝】  变形监测 基础廊道蓄水前(2008年9月18日)沉降在23.46mm~28.65mm之间,蓄水后(2008年11月12日)日沉降在24.35mm~29.38mm之间,蓄水前后变化0.17~0.90mm,表明基础无不均匀沉降,变形在24.82mm~30.2mm之间。坝体表面最大向下游水平位移75.8mm,最大沉降192.62mm。

  蓄水前2008年9月10日的坝顶水平位移在0.79mm~47.79m之间,蓄水到172.8m后,2008年11月14日的位移在4.06mm~61.77mm之间,蓄水前后位移增量在1.68mm~14.71mm之间,其位移分布河床中部向下游位移最大,两岸位移逐渐减小,截止2008年底坝顶水平位移在4.42mm~61.66mm之间;坝顶垂直位移蓄水前后变化0.15mm~2.41mm之间。2008年12月25日,沉降在25.82mm~145.85mm之间。

  沉降环实测坝体累计最大沉降1220mm,沉降率为1.34%;水管式沉降仪测得坝体最大沉降788.6mm,约占坝高0.76%。

   渗流监测 渗流量:坝基渗流量在406.1L/min~2017.1L/min之间变化,172.8m蓄水后(2008年11月12日)测得渗流量为1677.4L/min,较蓄水前(2008年9月19日)渗流量1115.0L/min增加562.4L/min;2008年12月20日,渗流量为1187.0L/min,在设计允许范围内,渗流量增加与降雨和库水位上升有关。心墙防渗性能:心墙防渗性能良好,防渗墙前后水位分别为168.41m和99.76m,防渗墙水头差达68.65m。基础廊道帷幕后测压管水位在109.9m~132.41m之间,桩号0+700~0+750m之间水位在127.40m~132.41m之间;0+580~0+640桩号之间的水位为109.9m~121.13m,172.8m蓄水后,渗压水位均有上升,上升3.88m~15.97m,0+640和0+750处分别上升15.97m和9.38m。测压管水位在设计允许范围内。

   应力应变监测 茅坪溪土石防护坝沥青混凝土心墙上下游面均受压,172.8m蓄水前,上下游面平均应变分别为-24.611Kμε和-20.588Kμε,蓄水后平均应变分别为-26.72Kμε和-20.887Kμε,蓄水前后增加-2.109Kμε和-0.299Kμε,截止2008年底平均应变分别为-27.05Kμε和-21.03Kμε,变形均匀。最大压应变-57.473Kμε。心墙底座压应力在-1.34MPa~-1.49MPa之间。

【右岸三期工程】  变形监测 坝基位移:坝基位移较小,172.8m蓄水前后,坝基向下游最大位移增量为0.97mm。2008年12月20日,坝基位移在-0.55mm(右非7)~2.54mm(右厂24)之间。

  坝顶位移:172.8m蓄水前2008年9月20日,坝顶位移在-1.27mm~8.60mm之间,蓄水后2008年11月12日,位移在-1.24mm~21.94mm,蓄水前后变化0.03mm~13.34mm。172.8m蓄水后,2008年12月22日,位移在-0.63mm(右非1号)~21.91mm(右厂17号)之间。垂直位移:2008年9月15日,172.8m蓄水前垂直位移在2.83mm~12.97mm之间,蓄水后垂直位移在4.09mm~15.29mm之间,蓄水前后变化0.89mm~3.04mm,平均沉降2.33mm。垂直位移在5.24mm(右非6号)~16.4mm(右厂22号)之间。

   渗流监测 渗流量:172.8m蓄水前渗流量为379.23L/min,172.8m蓄水后渗流量为462.15L/min,蓄水前后增加82.92L/min。2008年12月30日,右岸大坝渗流量为441.92L/min(包含排水洞渗流量131.67L/min和右厂房渗流量为55.97L/min)。

   渗压 帷幕前水位随库水位上升,截止2008年底最高水位152.62m,比库水位169.31m低;大坝坝基上游排水幕处扬压系数均在设计范围内(最大为0.15,右非4 #坝段所测),右岸厂房下游封闭帷幕后排水幕处的扬压系数多在设计范围内,最大为0.36(右安Ⅲ所测),大于设计值0.3,但不影响结构稳定;右厂17 #坝段实测扬压力为设计扬压力54%,实测扬压力小于设计扬压力,有利于大坝稳定。

   应力应变监测 基岩变形计均受压,且坝踵处压缩变形大于坝趾处压缩变形,截止2008年底基岩变形在-0.69mm~-5.55mm之间;混凝土入仓温度在5.8℃~17.6℃之间,平均为13.1℃,混凝土最高一般在21.1℃~32.0℃之间,水化热温升平均为15℃;坝体中心温度在17.4℃~19.8℃之间,表面温度在16.2℃~16.9℃之间,混凝土温度在设计控制范围内;基岩温度在18.9℃~19.4℃之间;坝踵、坝趾混凝土应力均为压应力,且坝踵压应力大于坝趾应力,172.8m蓄水前后,坝踵垂直向压应力减小0.06MPa~0.30MPa。截止2008年底坝踵、坝趾应力分别为-4.81MPa和-3.31MPa,混凝土应力在材料允许强度范围内;纵缝开合度变化:右厂坝17 #坝段纵缝Ⅰ172.8m蓄水前开合度在1.1mm~4.92mm之间,蓄水后开合度在1.19mm~4.88mm之间,蓄水前后开合度变化-0.09mm(右厂17 #坝段83m高程)~0.09mm。灌浆后开合度变化最大为0.81mm,其余开度变化在-0.21mm~0.46mm;引水钢管、排漂孔、冲沙孔、栏污栅处混凝土钢筋应力在-38.16MPa~46.06MPa之间,应力在材料允许强度范围。

【右岩地下厂房】 右岸地下厂房位于右岸白云尖岩体下面,主厂房开挖尺寸311.3m×32.6m×87.5m(长×宽×高),地下洞室开挖规模大,洞顶高程105.3m,为了解地下厂房工作性态,布置有安全监测系统,截止2008年底埋设安装多点位移计67孔,测斜孔3孔,收敛测点39个,渗压计10支,测压管56根,钢筋计34支,锚杆应力计161支,锚杆测力计31支,测缝计38支,锚索测力计57台,温度计4支,应力计2支,钢板计2支,计502支,仪器安装埋设工作已经结束。

   变形监测 拱顶围岩最大变形在-0.48mm~2.03mm之间。6 #机组拱顶变形最大为2.03mm;上下游拱座变形多为拉伸变形,上游拱座变形在-0.47mm~7.98mm之间,下游拱座变形在-0.08mm~5.01mm之间;上游边墙最大变形拉伸15.34mm,发生在4 #机组高程76.15m,由开挖引起,最大压缩变形为-12.02mm,发生在1 #机组高程76.74m,预裂爆破引起;下游边墙最大拉伸变形26.04mm,发生在4 #机组高程62.03m处,其次为1 #机组高程92.7m的拉伸变形为14.43mm,除上述部位变形较大外,其余变形多在10.0mm以内。岩体变形随下层开挖深度增加而逐渐增大,由于开挖结束,变形逐渐趋于稳定;1 #机组、4 #机组、6 #机组钻孔测斜仪测得孔口累计变形在-9.0mm~-25.91mm,位移方向朝向山体,孔内相对位移在0.45mm~1.54mm,变形不大,在观测误差范围内,表明岩体稳定;上下游边墙之间的收敛监测,测得岩体最大收敛变形-12.57mm,其余在-8.22mm~-11.01mm之间;▽45.0m岩台面回弹监测,测得回弹最大变形-9.5mm。

   渗流监测 厂房周围排水洞布设56支测压管,测压管水位均低于孔口高程,地下水位在72.57m~128.94m之间,地下水位高低与排水洞位置高低有关,排水洞高程较高,其地下水位就高,如A排水洞高程在129.0m左右,其地下水位在114.90m~128.94m之间,C排水洞高程在75.0m左右,其地下水位在72.57m~74.49m之间,截止2008年底地下水位正常。

   应力应变监测 锚杆应力:1 #机组、4 #机组上的28支锚杆应力计有8支实测应力大于100MPa,4 #机组有6处应力超过100MPa,最大的是4 #机组上游拱端的R23DC04,2008年12月20日,实测应力为211.7Mpa,其余实测应力在-1.42MPa~162.05MPa之间;主厂房顶拱14个地质结构块体上已经安装埋设的45支锚杆测力计,其中19根张拉锚杆上26支应力计的最大实测轴向应力为216.83MPa(顶拱22号块体的R35DCDG),其余各仪器实测应力未见明显变化,应力在32.02MPa~97.36MPa之间。9根砂浆锚杆上19支应力计截止2008年底实测应力在2.13MPa~40.28MPa之间。4 #~6 #机组尾水洞交叉洞口肘管处锚杆应力较大,在300.92MPa~382.8MPa之间。预应力锚索:主厂房安装30台锚索测力计,实测预应力在2108.9KN~2622.4KN之间,总损失率在-4.0%~-25.4%,平均总损失率-11.58%,满足设计要求损失率15%;尾水洞安装9台锚索测力计,预应力在1613.6KN~2116.6KN之间,预应力总损失率在-5.1%~14.4%,平均总损失率-10.92%。岩锚梁监测:岩锚梁内钢筋应力在-0.32MPa~22.63MPa之间;岩锚梁上31台锚杆测力计的受力在170.0KN~277.4KN,相应锚杆应力211.44MPa~345.02Mpa;岩锚梁与岩体接缝开合度在0.0mm~0.43mm之间,交通洞顶最大为0.43mm。

【电源电站】 电源电站为地下电站,布置2台50MW的发电机组,地下厂房开挖尺寸58.5m×16.2m×39.58m(长×宽×高),在地下厂房拱顶、支座及边墙布置有多点位移计,在岩锚梁处布置有测缝计、锚杆应力计,在引水钢管布设有钢板计、钢筋计等监测仪器。

   围岩变形监测 主厂房在1号、2号高程84.0m以上拱顶各布置多点位移计1套,测得岩体变形均为压缩变形,截止2008年底最大压缩变形分别为-4.64mm和-7.18mm。测孔是从地面高程118.65m打至拱顶,造成这一现象是地面有10多米的回填开挖料层所致。变形基本稳定;上下游拱座处水平多点位移计反映多受压,上游拱座受压-1.71mm,下游拱座受压-7.18mm;岩锚梁高程71.0m多点位移计反映,1 #机组上游墙受拉0.46mm,下游墙受拉0.04mm,而2 #机组上下游墙均受压,分别受压-0.49mm和-4.32mm;高程59.8m处的多点位移计测得岩体变形多受压,1号机上下游边墙的变形分别-1.17mm和-0.77mm,2号机上下游边墙变形分别为-1.7mm和0.18mm。

   渗流监测 1 #机组、2 #机组的厂房基岩面和引水管及肘管周边各布置一支渗压计,截止2008年底测得厂房基岩面渗压最大,分别为-0.1908MPa和-0.1970MPa,相应渗压水位60.28m和60.92m。引水管1号、2号管底部渗压分别为-0.1397MPa和-0.1306Pa,其水位分别为62.40m和61.47m,肘管渗压分别为-0.1194MPa和-0.1221MPa,折算水位分别为61.13m和61.05m。

   应力应变监测 接缝:1号和2号中心线在岩锚梁高程71.5m,混凝土与基岩胶结面处各布置一支测缝计,1 #机组上下游岩锚梁混凝土与岩石结合面张开分别为0.37mm和0.50mm;2 #机组缝面张开较小,分别为0.14mm和0.17mm。1 #机组张开较大,可能与附近设置伸缩缝有关,目前缝面稳定;钢筋应力:在引水管竖直段和水平段各布置一个监测断面,共8支钢筋计,截止2008年底应力除1支受拉109.06MPa外,其余受拉27.81Pa~43.97Pa,钢筋应力与钢管充水发电和温度有关,应力基本处于稳定状态。锚杆应力:1 #机组中心线上游岩锚梁处靠近岩面应力较大,分别为61.98MPa和78.03MPa,距岩面3.0m处应力分别为-0.63MPa和43.77MPa,而下游岩锚梁处靠岩面拉应力也较大,达到60.94MPa和126.67MPa,距岩面3.0m处应力为27.83MPa,锚杆应力与岩体卸荷松驰和温度变化有关,截止2008年底应力稳定;2 #机组中心线上游岩锚梁处靠近岩面锚杆应力受拉38.36MPa和36.18MPa,离开岩面3.0m处拉应力33.45MPa和67.77MPa,即内部拉应力比边缘大,而下游岩锚梁的锚杆应力较小,在-9.04MPa~3.58MPa之间;交通洞上部岩锚梁锚杆应力受拉,截止2008年底应力为28.44MPa。

  三峡工程各建筑物的变形、渗流、应力应变工作性态正常。

(冯兴常)
信息来源:中国三峡建设年鉴
发布日期:2009年03月17日