丹江口大坝加高右联转弯坝段143m高程水平裂缝处理监测成果分析

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(1.中国水利水电第三工程局有限公司，西安 710016；2.中国水利水电建设工程咨询西北公司，西安 712000)

丹江口大坝加高右联转弯坝段143m高程水平裂缝处理监测成果分析

郭伟1，金文华2

(1.中国水利水电第三工程局有限公司，西安 710016；
2.中国水利水电建设工程咨询西北公司，西安 712000)

丹江口大坝加高工程施工过程中，混凝土坝右联转弯坝段高程143m处理采取了锯缝方案。锯缝方案实施后，选择在右联1号、右1号和右2号坝段143m高程水平裂缝布设了监测设施，以进一步的观测锯缝方案的实施效果。本文介绍了监测设施的布置，并通过在大坝加高施工期的观测成果分析，对丹江口大坝右联转弯坝段143m高程水平裂缝处理效果作了监测评价。

裂缝；安全监测；右联转弯坝段；丹江口大坝加高

1 工程概况

丹江口水利枢纽初期工程混凝土坝由58个坝段组成，全长1141m，最大坝高97m。工程于1958年开工建设，1962年初因混凝土质量等问题暂停施工，对已浇筑的大坝混凝土的缺陷进行了全面详细的检查，并有针对性地进行了补强加固处理。工程于1964年底复工续建，1967年开始蓄水，1974年全部建完。2005年大坝加高工程开工建设。

丹江口右岸混凝土坝转弯坝段在平面上呈向下游的反弧形，初期工程中横缝进行了灌浆。在气温影响下，夏季坝体被挤压向下游变形，坝基上游端部受拉，加上库水位作用，拉区发展到帷幕线附近，扬压力增大；冬季挤压消失，变形恢复常态。丹江口初期的大坝施工以及运行期有关技术资料表明：右联转弯坝段在高程143m附近存在混凝土裂缝。大坝加高期间，为消除转弯坝段长期因温度周期性变化而产生的对坝体稳定及应力不利的变形，确保帷幕防渗质量，确定采用消除横缝间连接的“锯缝”方案，在3右～右3坝段之间切割恢复5条横缝，基本恢复各坝段独立变形，解决反拱反向变位问题和缩小坝踵拉应力范围。横缝恢复“锯缝”范围及要求：在初期工程右2～右1坝段、1～右1坝段、1～2坝段之间的3条横缝切缝高程在162～140m；右2～右3坝段、2～3坝段之间设置2条过度缝，切割高程在162～150m。切缝宽度平均1cm，控制最小切缝不小于8mm。切缝宽完成后，采用填塞沥青麻丝或聚硫密封胶处理，堵塞深度不小于20cm。切缝范围：初期工程第二道止水后至下游坝面。

2 监测布置

在丹江口初期大坝1号坝段老混凝土面下游12m和基础廊道底板下1.5m处各布置基岩变形计1支，仪器位置分别为高程117.1m、115.5m；右联1号、右1、右2号坝段坝体布置渗压计5支；右联1号、右1坝段坝体布置渗压计5支，位置在高程143m水平裂缝处、高程156.9m处，共布置仪器11支。右联坝段高程143m水平裂缝监测仪器及编号布置见下表；布置方式见下页图1。

右联坝段高程143m水平裂缝监测布置表

3 监测数据采集

在右联1号、右1号、右2号坝段测缝标点安装完成后，即恢复正常数据观测工作，以首次观测数据平均值作为数据观测基准值，用千分游标卡尺监测三向测缝标点在X方向△X方向开合度(mm)、Y方向△Y方向开合度(mm)、Z方向△Z方向开合度(mm)的开合度变化量。每天准时进行观测数据采集、整理、分析等工作，绘制裂缝变化量曲线图。用于监测裂缝的发展状况。

右联1号、右1号、右2号坝段高程143m水平裂缝监测仪器工作完成后，即恢复数据观测。水平裂缝沿各方向的变化量符号采用：X方向为左右岸方向，Y方向为上下游方向，Z方向为裂缝的抬动或隆起。裂缝受压为负，裂缝开合为正。基岩变形计所监测的变形为孔口与孔底之间岩体沿钻孔方向的压缩变形或拉伸变形。压缩为“-”，拉伸为“+”。渗压计采集数据设备是数字电桥，型号SQ-5。

图1 右1坝段高程143m水平裂缝监测仪器布置

4 现有监测成果及分析

4.1 右联1号坝段监测成果分析

4.1.1 右联1号坝段裂缝计

右联1号坝段高程143m裂缝处理共埋设3支裂缝计，其中143m高程水平裂缝上布置2支，156.9m高程水平裂缝上布置1支。右联1号坝段143m高程水平裂缝长15.2m、宽1.5mm。其上布置的2支裂缝计、编号分别为K01YL1和K03YL1，采用钻孔埋设。K01YL1埋设在距上游坝面3.3m、右边缝5.1m处；K03YL1埋设在距上游坝面8.2m、左边缝8.5m处(见图2)。

图2 143m高程裂缝监测仪器布置

K01YL1测值表明：其裂缝开度变化稳定，不随温度变化而变化，最大变幅约为0.52mm。K03YL1测值变化在-0.25～0.52mm之间，其变化与温度呈负相关，即温度升高，裂缝开度减小，反之增大。K01YL1、K03YL1测值过程线见图3。

比较K01YL1和K03YL1两支仪器测值变化，显然，整条裂缝的开度变化趋势并非一致，处理后的水平裂缝仍有部分缝面处于“活缝”状态。

右联1号坝段156.9m高程水平裂缝长3m、宽1.5mm；其上布置1支裂缝计,编号为K02YL1，采用钻孔埋设；K02YL1埋设在距上游坝面3.3m、右边缝5.1m处。

K02YL1测值过程线见图4，从中可以看出，测值变化表明裂缝开度趋于闭合，不随温度变化，变化幅度小于0.2mm。

图4 156.9m高程裂缝计K02YL1测值过程线

4.1.2 右联1号坝段渗压计

右联1号坝段布设了2支渗压计，其编号分别为P01YL1和P02YL1。P01YL1于2007年12月9日通过上游左侧的裂缝检查孔内在高程143m水平裂缝处埋设，P02YL1渗压计通过裂缝检查孔内在高程156.9m水平裂缝处埋设。P01YL1测值表明：其水压力测值为-0.01～0.01MPa。渗压计P02YL1最大渗水压力为0.36MPa，2013年3月18日监测渗水压力测值为-0.14MPa。 156.9m高程水平裂缝P02YL1渗压计测值过程线见图5。

图5 156.9m高程水平裂缝P02YL1渗压计测值过程线

4.2 右1号坝段监测成果分析

4.2.1 右1号坝段基岩变形计

右1坝段Ⅰ-Ⅰ断面布设2支基岩变形计，其编号分别为MJ01Y1和MJ02Y1。MJ01Y1于2007年1月19日在高程117.11m处纵向廊道内钻孔埋设，MJ02Y1于2006年3月在高程115m处钻孔埋设，其测值过程线见图6。MJ01Y1和MJ02Y1实测基岩变形趋势各不相同。MJ01Y1测值表明：坝踵处基岩呈张拉变形，其最大值为0.64mm；MJ02Y1测值表明：坝趾处基岩呈压缩变形，其最大值为-0.33mm。从基岩变形计(MJ02Y1)监测结果看：基岩变化趋于平稳，变形量很小，表明坝体基础基岩部位无异常变化情况，基岩变形情况趋于稳定。实测基岩变形测值变化范围在-0.33～1.06mm之间。

图6 基岩变形计MJ02Y1测值过程线

4.2.2 右1号坝段渗压计

右1号坝段布设2支渗压计，其编号分别为P03Y1和P04Y1。P03Y1和P04Y1在右1坝段上游侧和下游侧的裂缝检查孔内高程143m高程裂缝处埋设。P03Y1测值表明：其水压力测值为-0.01～0.03MPa。渗压计P04Y1最大渗水压力为0.03MPa，当前水压力测值为-0.01MPa。P04Y1渗压计测值过程线见图7。

4.2.3 右1号坝段测缝计

右1号坝段布设1支渗压计，其编号为K01Y1，布设在右1坝段上游右侧的裂缝检查孔内高程143m裂缝处。K01Y1测值表明：其裂缝开度变化稳定，不随温度变化而变化，最大变幅约为0.02mm，测值变化在-0.23～0.02mm之间。

图7 143m裂缝P04Y1渗压计测值过程线

4.3 右2号坝段监测成果分析

右2号坝段布设1支渗压计，其编号为P01Y2，布设在右2坝段上游左侧的裂缝检查孔内的143m高程裂缝处。P01Y2测值表明：其水压力测值在-0.01～0.10MPa之间。

5 结 语

通过对大坝加高施工期5～7年监测成果的分析，发现右联转弯坝段基岩变化趋于平稳，变形量很小，实测基岩变形测值变化范围在-0.30～0.65mm之间，坝体基础基岩部位无异常变化情况，基岩变形趋于稳定。渗压计(P01Y2、P03Y1、P04Y1、P01YL1、P02YL1)的监测数据表明：渗压计渗透水压力测值变化范围在-0.01～0.36MPa之间。其中渗压计最大值P02YL1(0.36MPa)近期测值出现逐步增大趋势，判断该监测部位出现渗水现象。高程143m水平裂缝部位无明显张开现象，裂缝变形情况趋于稳定。

埋设在高程143m处水平裂缝的3支裂缝计(K01YL1、K03YL1和K01Y1)的监测成果表明：143m水平缝处理后， K01YL1、K01Y1两支仪器处裂缝开度变化稳定，最大变化幅度小于0.2mm；但K03YL1测值与温度呈负相关变化，即温度升高，裂缝开度减小，反之增大；目前测得裂缝开度最大值为0.71mm，最大变幅为0.8mm。表明右联坝段锯缝方案处理后，高程143m水平裂缝仍有缝面处于“活缝”状态。

AnalysisofDanjiangkouDamHeighteningRight-connectionTurning-damSection143mElevationHorizontalCrackTreatmentMonitoringResults

GUO Wei1, JIN Wen-hua2

(1.ChinaWaterConservancyandHydropowerNo.3EngineeringBureauCo.,Ltd.,Xi’an710016,China;2.ChinaWaterConservancyandHydropowerConstructionEngineeringConsultingNorthwestCo.,Ltd.,Xi’an712000,China)

Kerf program was adopted in processing concrete dam right-connection turning-dam section elevation 143m in the construction process of Danjiangkou Dam Heightening Project.After the kerf program was implemented, monitoring facilities are distributed in horizontal cracks of 143m elevation in right-connection No.1, right No.1 and right No.2 dam sections, thereby further observing the implementation effect of the kerf program.The layout of the monitoring facilities is introduced in the paper.The observation results in the dam heightening construction period are analyzed for monitoring analysis on treatment effect of Danjiangkou Dam Right-connection Turning-dam Section 143m Elevation Horizontal Crack.

crack; safety monitoring; right-connection turning-dam section; Danjiangkou Dam Heightening

TV697

B

1673-8241(2014)1-0042-06