沃卡河一級水電站原型觀測儀器的

摘要：壩體內(nèi)部觀測儀器的埋設(shè)質(zhì)量對觀測資料的分析及成果的可靠性、準(zhǔn)確性有著重要的影響。西藏沃卡河一級水電站處于高缺氧地區(qū)，通過對原型觀測儀器的埋設(shè)及運(yùn)行期的監(jiān)測成果分析說明混凝澆筑質(zhì)量、施工工藝是好的。目前運(yùn)行狀況良好。．

1  工程概況

沃卡河一級水電站位于西藏山南桑日縣境內(nèi)，海拔3720.00m，年平均氣溫8.4℃，氣溫30℃，氣溫-18.2℃。電站有兩個首部樞紐和一個廠房。兩個首部樞紐均為混凝土重力壩。許莫首部樞紐1999年6月10日下閘蓄水，1999年9月10日機(jī)組發(fā)電。原型觀測儀器布置在許莫首部樞紐、白堆首部樞紐、壓力前池、廠房引水壓力鋼管和廠房；其儀器種類有：引張線、滲壓計、鋼板計、測縫計、三向測縫計、測壓管、量水堰等7種。

2  電站原型觀測設(shè)計

沃卡河一級水電站由西北勘測設(shè)計研究院和西藏水利電力勘測設(shè)計院共同設(shè)計，觀測儀器的埋設(shè)于1998年開始進(jìn)行，2000年全部安裝完成。

原型監(jiān)測主要有變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變和溫度監(jiān)測。其監(jiān)測項目分述如下。．

2.1  變形監(jiān)測系統(tǒng)

(1)壩體變形監(jiān)測系統(tǒng)。在許莫、白堆大壩壩頂均設(shè)有平行于壩軸線的引張線及沉陷觀測點，許莫壩頂引張線總長216.5 m，共15個測點，沉陷觀測點與引張線測點對應(yīng)。引張線用讀數(shù)顯微鏡進(jìn)行觀測，沉陷觀測點用精密水準(zhǔn)儀配合銦鋼尺按一等水準(zhǔn)精度進(jìn)行觀測。．

(2)前池、廠房變形監(jiān)測系統(tǒng)。由于壓力前池處于地質(zhì)條件復(fù)雜的斷層帶上，在前池邊墻分縫處埋設(shè)有測縫計，監(jiān)測施工縫的開合度；在前池總渠段邊墻的周邊縫安裝4套三向測縫計，測量周邊縫的三向位移；在電站廠房各施工縫處安裝測縫計。．

2.2  滲流監(jiān)測系統(tǒng)

(1)大壩滲流監(jiān)測系統(tǒng)。在許莫樞紐左副壩壩左0+070.50斷面處(3 702.5 m高程)安裝3支滲壓計，主要用來觀測壩基滲透壓力，檢查混凝土防滲墻的防滲能力；在壩基3693.0m高程廊道和3704.0m高程廊道共埋設(shè)11根測壓管，用于觀測右副壩壩基揚(yáng)壓力；在3 693.0m高程廊道內(nèi)排水溝安裝2座三角形量水堰，觀測壩基總滲流量。在白堆壩右0+004．75(3 703．0 m高程)斷面處埋設(shè)滲壓計3支；在壩左0+004．25(3 702．00～3 704．00m高程)斷面處埋設(shè)5支滲壓計；在壩左0+014．75(3 702．00～3 704．00．m高程)埋設(shè)5支滲壓計。．

(2)前池滲流監(jiān)測系統(tǒng)。在前池邊墻基礎(chǔ)埋設(shè)12支滲壓計，用于觀測前池蓄水后的基礎(chǔ)滲透壓力；在觀測排水洞內(nèi)安裝1個三角形量水堰，用于觀測壓力前池底部總滲流量。

2．3　應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測系統(tǒng)

該系統(tǒng)由鋼板計組成，在引水壓力鋼管2號叉管處5個斷面共安裝了30支鋼板計。

2．4　溫度監(jiān)測系統(tǒng)

在一級電站的設(shè)計中，壩基和壩體混凝土內(nèi)部溫度變化的測量主要是由滲壓計、測縫計和鋼板計監(jiān)測，其監(jiān)測精度為0．5℃。

3　觀測儀器埋設(shè)

根據(jù)設(shè)計要求和工程需要，內(nèi)部觀測儀器選用南京電力自動化設(shè)備總廠生產(chǎn)的差動電阻式儀器。引張線選用新都飛翔測繪工具廠生產(chǎn)的YZD-1型引張線全套設(shè)備。其儀器技術(shù)指標(biāo)均符合設(shè)計要求。．

根據(jù)設(shè)計圖紙、規(guī)范和現(xiàn)場施工進(jìn)度安排各種儀器的埋設(shè),并結(jié)合高原的特殊情況處理施工中出現(xiàn)的問題。

3．1 埋設(shè)時的注意事項

儀器的埋設(shè)必須按照規(guī)范進(jìn)行施工。對于差動電阻式儀器，在混凝土澆筑過程中，儀器周圍50 cm范圍內(nèi)不得用機(jī)械振搗，須用人工搗實。電纜在儀器附近、跨縫及拐角處均留一定余度，特別是處于拐角處的電纜必須用布條纏3～4層，所有的電纜線均固定起來，電纜跨縫時通過伸縮節(jié)。．

由于西藏冬季氣溫低，引張線測點箱內(nèi)的水用不易揮發(fā)、穩(wěn)定性好、凝固點低的液壓油代替（或水中加防凍液）。

3．2  儀器埋設(shè)記錄

對儀器的埋設(shè)位置、電纜走向、埋設(shè)前后的檢查、混凝土澆筑過程中對儀器加以保護(hù)的情況、埋設(shè)過程中發(fā)生的問題和處理措施及儀器埋設(shè)的時間和現(xiàn)場監(jiān)測情況，應(yīng)做詳細(xì)的記錄。

作好埋設(shè)儀器的編號、儀器的出廠編號、率定檢驗資料、出廠卡片、電橋更換及電纜加長、剪短等記錄。

4  施工期及運(yùn)行初期安全監(jiān)測

4．1  接收儀器的選擇

各類差動電阻式儀器的接收設(shè)備選用SBQ-5型水工比例電橋，三向測縫計選用游標(biāo)卡尺，測壓管用壓力表，量水堰用鋼直尺，引張線采用讀數(shù)顯微鏡配以讀數(shù)尺，沉陷觀測點用精密水準(zhǔn)儀配以銦鋼尺。

4．2  觀測數(shù)據(jù)的整理

(1)觀測數(shù)據(jù)的檢驗。

對采集回來的數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過檢驗，對超過限差的數(shù)據(jù)必須剔除。同時對異常測值做出正確的分析和判斷。

(2)物理量的計算。

差動電阻式儀器的物理量計算，選用能源部、《混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》SDJ336-89中的公式。

5  監(jiān)測成果分析

沃卡河一級電站自1998年開始安裝支儀器起，陸續(xù)進(jìn)行各部位的內(nèi)部觀測，1999年6月蓄水后進(jìn)行外部觀測，1999年9月電站機(jī)組投入運(yùn)行。由于觀測資料比較完整，從而為大壩的安全運(yùn)行提供了可靠的保證。

5．1 許莫監(jiān)測成果分析

許莫大壩壩右E1～E6測點（壩右0+001．00～壩右0+058．00）的水平位移自蓄水以來均小于5 mm，各測點所對應(yīng)的進(jìn)水閘壩段、溢流壩段、泄洪排沙壩段及右副壩段基礎(chǔ)均為主河床，各壩段建在基巖上，因此位移較小，均在設(shè)計規(guī)范要求以內(nèi)。

許莫大壩壩左E7～E15測點（壩左0+013．00～壩左0+153．00）所對應(yīng)的壩段均建基在砂礫石層上，采用混凝土防滲墻防滲，各壩段壩頂水平位移較大，值接近12mm。這是因為左副壩基礎(chǔ)在水庫水重作用下發(fā)生擠壓沉降位移，同時水壓力使壩向下游產(chǎn)生剪切、彎曲變形，壩體向下游位移增大且抬高，左副壩一些壩段沉降位移為負(fù)值，也能說明這一點。量水堰測得滲流量值2．228 L／s，小于設(shè)計值4 L／s。右副壩繞壩滲流量值為1．205 L／s，．遠(yuǎn)小于設(shè)計值。壩基滲透壓力隨庫水位升高而增大，從上游至下游滲透坡降大，說明防滲墻起到了良好的止水作用。

5．2  前池監(jiān)測成果分析

前池滲壓計在電站運(yùn)行期的滲透壓力在0～5 kPa，說明前池底板基礎(chǔ)的防滲達(dá)到了預(yù)期的要求，有效地減少了前池復(fù)雜地質(zhì)基礎(chǔ)的滲透變形。

前池邊墻測縫計的開合度始終穩(wěn)定在1．5mm左右，說明前池基礎(chǔ)在水壓力作用下的沉降比較均勻，已趨于穩(wěn)定。

5．3  主、副廠房監(jiān)測成果分析

主、副廠房分縫處埋設(shè)的測縫計，其開度在0．7 mm左右，Jc5～Jc 10從左到右呈規(guī)律性變化，其中Jc8的開度為0（位于主廠房施工縫附近）。

副廠房和壓力鋼管鎮(zhèn)墩處埋設(shè)的測縫計（均在壓力鋼管軸線上方），Jc1～Jc4從左至右開合度逐漸增大，其值在-0．4～0．7mm左右。


5．4  壓力鋼管應(yīng)力監(jiān)測成果分析

埋設(shè)在2號鋼管叉管處5個斷面的30支鋼板計，其觀測的值見表1。

從廠房鋼板計實測的溫度及應(yīng)力過程線可知：施工初期應(yīng)力、應(yīng)變主要由混凝土水化熱決定，受氣溫影響。施工后期混凝土水化熱影響應(yīng)力較小，應(yīng)力、應(yīng)變主要由鋼管的殘余應(yīng)力和氣溫產(chǎn)生的溫度應(yīng)力疊加產(chǎn)生(殘余應(yīng)力為定值)，應(yīng)力的變化主要由溫度變化產(chǎn)生。施工期的應(yīng)力曲線和溫度曲線趨勢一致，施工期均集中表現(xiàn)為壓應(yīng)力。

在運(yùn)行期應(yīng)力主要由水壓力產(chǎn)生，鋼管的殘余應(yīng)力為定值，混凝土水化熱和混凝土自生變形較小，因此鋼板計測得的溫度成為影響應(yīng)力變化的主要因素。

6  結(jié)語

沃卡河一級水電站的兩個首部樞紐及前池、廠房所處的地質(zhì)狀況較為復(fù)雜，原型觀測數(shù)據(jù)為大壩的安全運(yùn)行提供了可靠的保證；從觀測成果來看，電站各部位的位移、變形均在正常范圍內(nèi)，且均趨于穩(wěn)定狀態(tài)；壩基滲流量、繞壩滲流量較少。巡視整個電站無明顯變形，這些情況表明電站混凝土的澆筑質(zhì)量、施工工藝是好的，電站經(jīng)受了初蓄水期和試運(yùn)行期的考驗，目前的運(yùn)行狀況是安全、正常的。