乌东德水电站上游围堰应变及渗压监测分析

孙传胜

（贵州省水利投资（集团）有限责任公司，贵州 贵阳 550081）

乌东德水电站上游围堰为混凝土心墙土石围堰，其防渗墙混凝土应变及渗流渗压对围堰工程质量有较大影响。本文通过在混凝土防渗墙上布设应变计、防渗帷幕后布设渗压计以及测压管的方法对乌东德水电站上游围堰的应变及渗压进行监测结果分析。

1 上游围堰概况

上游围堰为心墙土石围堰，围堰防渗采用混凝土防渗墙上接复合土工膜斜墙，堰顶高程为873.0 m，最大堰高67.0 m，堰顶宽度10.0 m。堰基防渗采用塑性混凝土防渗墙，混凝土防渗墙最大深度90.5 m，厚度1.2 m。该部位河床覆盖层下伏基岩为（薄～极薄）层大理岩化白云岩，属微岩溶化岩组；岩层近横河向多陡倾下游，走向与围堰轴线呈小角度相交。岩石多为灰白色，呈微风化状。断层裂隙总体上不发育，局部因揉皱等作用破碎。

2 监测仪器埋设安装

上游围堰分3个主监测断面（1-1、2-2、3-3），3个监测断面共布置7支渗压计、6孔测压管、16支单向应变计及3支无应力计。渗压计（P1～P6）布置于防渗墙下游侧基岩面，采用钻孔方式埋设，P7安装于防渗墙帷幕灌浆检查孔内，渗压计主要用于堰基渗压监测；测压管（BV1～6）布置于围堰轴线下游侧，以监测堰体内的渗水情况；应变计（S1～16）及无应力计（N1～3）布置在2-2监测断面防渗墙内不同高程位置，随防渗墙二期SF27槽孔土建施工安装，用于监测防渗墙混凝土应变情况，监测设施详细布置见图1。

图1 乌东德水电站上游围堰监测布置图

3 监测成果及分析

3.1 防渗墙应变计监测

上游围堰防渗墙中部27#槽段（K0+134.7）内布置了16支单向应变计及3支无应力计，用于监测围堰防渗墙体的应力应变情况，监测仪器于2015年6月5日至6月6日安装完成，正式投入监测工作。

（1）防渗墙温度

混凝土浇筑完成后由于水化热作用导致防渗墙温度上升，其中测点S11（EL.770）最高温度达47.7℃，温度升幅为23.5℃；防渗墙上部及底部温度较高，中部温度较低。防渗墙混凝土温度及应变垂直分布见图2。

图2 上游围堰防渗墙温度及应变垂直分布图

（2）防渗墙混凝土应变监测

上游防渗墙墙厚1.2 m，浇筑材料为塑性混凝土，混凝土浇注在前期成型的防渗墙槽孔内。防渗墙混凝土内埋设小型弦式应变计的目的是监测混凝土垂向应变。根据应变计应变、温度变化过程线（初始值取得时间为埋设后24h）分析。

混凝土在浇筑之后，水化热使温度迅速上升，应变计及无应力计应变主要受温度影响，应变计应变量与温度呈负相关，随着混凝土温度趋于稳定，应变计测值逐渐趋于收敛。

2016年4月～7月，施工平台上覆盖土工膜，填筑石渣料，受石渣重压，防渗墙应变计呈现压应变增大，说明防渗墙混凝土具有低抗压力学特征。随着主围堰施工完成，应变计应变均已收敛，应变计微应变在-666.57με～-38.30με之间。以EL781高程应变计S09、S10为例，其应力计应变、温度时序过程线见图3。

图3 S09、S10应变计温度及应变时序过程线图

3.2 渗流渗压监测

上游围堰分3个渗流渗压监测断面，防渗墙后共布置7支渗压计、主堰体后共布置6孔测压管（测压管采用电测水位计人工测读）用于围堰渗流渗压监测，监测结果以2-2断面为例。

3.2.1 渗压计监测

1-1断面、3-3断面4支渗压计于2016年3月完成安装，安装后渗压计渗压水位与大坝基坑水位一致，2016年3月至9月基坑下挖及基坑抽水，渗压水位随着基坑水位的下降逐渐下降。

埋设在河床中部高程742.0 m、729.9 m（防渗帷幕轴线后2.5 m）及高程729.9 m（防渗帷幕轴线中心线）的3支渗压计（P3、P4、P7），安装后至 2017 年 4 月 P4、P7渗压水位显示，P4、P7渗压水位与上导水位变化一致，结合防渗墙下地质资料分析，该部位存在局部裂隙渗水，2017年5月对该部位进行了二次钻孔补灌，期间P3、P4、P7渗压水位出现无规律上升及下降，主要受防渗墙钻孔灌浆影响。灌浆后监测数据显示，P3、P4、P7渗压水位与上导水位仍有一定的相关性。上游围堰渗压计渗压水位监测时序过程线见图4。

图4 上游围堰渗压计渗压水位监测时序过程线图

3.2.2 测压管监测

上游围堰分3个监测断面共布置6支测压管，于2016年12月完成全部测压管安装工作。监测数据显示上游围堰测压管渗压水位在767.35 m～786.43 m之间，其中BV1、BV6为干孔。近两年的监测数据显示，测压管安装后渗压水位一直比较稳定，主要受降雨影响出现短时间内较小幅度的变化。上游围堰测压管渗压水位监测时序过程线见图5。

图5 上游围堰测压管渗压水位监测时序过程线图

4 结论

（1）乌东德水电站上游围堰渗流渗压、应力应变仪器随主体工程进度及时埋设到位，满足围堰监测需要，为下游大坝基坑安全施工提供了有力保障。

（2）上游围堰防渗墙应变计的变化过程验证了混凝土防渗墙具有低抗压力学特征，水化热过程符合现场条件。施加盖重之前，应变主要与温度有关；施加盖重之后，应变主要受盖重影响。目前应变计应变均显示压应变，防渗墙处于稳定状态。

（3）上游围堰1-1、3-3断面渗压计监测数据显示，前期渗压水位主要受大坝基坑水位影响，后期渗压水位稳定。上游围堰防渗墙中部渗压计监测数据显示，中部渗压计渗压水位与上导水位有一定相关性，结合防渗墙下地质资料、堰后测压管监测数据及围堰巡视检查情况分析，上游围堰中部防渗墙下存在局部岩隙渗水，上下游形成渗流通道，上游围堰防渗墙及堰体整体防渗效果良好。