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大坝工程安全评估与管理

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:根据处理后的各种实验检测及施工期坝基沉降观测,能够满足工程安全运行要求。

大坝工程安全评估与管理

1.8.1.1 大坝观测资料分析

1.坝体沉降

根据大坝沉降观测埋设仪器,在大坝0+140.00断面,基础高程170.00m,埋设了水平固定测斜仪,用于监测大坝基础沉降,在大坝坝体223.50m、241.50m高程,不同桩号0+080.00、0+140.00、0+220.00断面、在260.00高程桩号0+140.00断面分别埋设有水管式沉降仪,用于观测大坝坝体沉降。其中241.50m和260.00m高程的沉降仪埋设较晚,观测资料很少。因此这一次主要统计了223.50m高程以下的观测资料。

大坝基础沉降观测从2012年5月初开始观测,根据坝基水平固定测斜仪观测资料,见图1.8-1;坝基最大沉降量约为100cm,位于坝轴线下游约130m。其中坝基旋喷桩范围沉降值约24cm,并且该范围坝基沉降基本呈稳定状态,体现出坝基上游段高压旋喷桩的加固效果,能够确保大坝上游防渗墙—连接板—趾板及周边缝的变形在设计控制范围之内。但从坝轴线上游约50m坝基沉降开始呈逐渐加大趋势,这也和大坝坝轴线上游原河床下挖10m(原河床上游高程175.00m,下挖到165.00m),挖除了第一层坝基壤土夹层有很大关系,也说明坝轴线上游挖除10m(挖除第一层壤土夹层)是合适的,这一层挖除后减缓了坝轴线上游大坝的沉降,提高了坝轴线上游的整体抗变形能力。由于坝轴线下游基础仅清除表面,坝轴线下游坝基下4层壤土夹层未有挖掉,造成坝轴线下游沉降加大,这也是和坝基的实际地层状态相吻合,但由于坝轴线下游距离上游面板较远,同时施工期大坝加速了沉降,提高了坝轴线下游坝基的整体抗变形能力,运行期对坝体上游面板影响不大。

根据大坝三维有限元计算,大坝竣工期和运行期(坝基及坝体总沉降)最大沉降分别为117.9cm和119.6cm,施工期最大沉降位置大约在坝轴线下游45m左右。坝体沉降观测从2013年1月底开始观测,截止到2013年10月29日,坝体223.50m高程以下沉降约233.15mm,223.50m高程以上坝体沉降(目前大坝填筑高度278.00m),虽然观测资料较晚较少,但从已观测资料分析,223.50m以上坝体沉降不大,约有几cm,也就是说目前已填筑坝体沉降最大约为30cm左右。对应大坝三维有限元计算最大沉降位置的坝体观测沉降约为233.15mm,考虑223.50m高程以上坝体沉降,该位置坝体总沉降约为28cm,这个位置对应大坝基础沉降最大值约854.7mm,累计该处坝体及坝基总沉降量为113cm,未超过大坝施工期计算值(117.9cm)。该位置原坝基开挖后原河床高程为170.00m,坝基覆盖层底部高程约为131.00m(覆盖层深度约39m),大坝目前填筑高程约278.00m左右,如果从目前填筑高程起算,该位置大坝坝体实际填筑高度108m,如加上坝基覆盖层,现有坝体至基岩高度约为147m,按照这个计算,实际观测的坝体及坝基沉降为该处坝体及坝基总高度的0.76%,未有超过正常堆石坝沉降的1%,也说明坝体沉降属于正常。

综合上述说明,大坝埋设监测仪器可靠,可以检测到施工期和运行期本工程的安全状况,使安全监测真正起到工程的耳目作用,同时也说明大坝沉降变形处于可控状态,大坝施工正常。

2.坝体内部变形

在大坝主体210.00m高程和230.00m高程各埋设一系列土体位移计,从观测成果来看,各测点位移量随着坝体填筑高度的增加在逐渐增大。在大坝3个典型断面分别埋设了引张线式水平位移计,从观测成果来看,大部分测点变形都不大。

3.坝体渗流渗压

由于目前尚未蓄水,大坝主体内渗压计渗压较小或处于无水状态,渗压较大的测点位于埋设于较低的166.00m高程,埋设高程较高的测点基本无渗压。

4.大坝防渗墙、连接板、高趾墙

在防渗墙前后、连接板下面及高趾墙附近都埋设有渗压计,从观测成果来看,各测点在埋设后,折算水位波动较小,雨季的6—7月折算水位较高,枯水季节的1—2月较低。

在防渗墙上游侧布置了13支土压力计,从观测成果来看,墙体浇筑初期受混凝土挤压影响各测点测值突然增大,随着墙体施工结束,压应力逐渐下降,并趋于稳定,除极个别测点外,其他断面均显示随着埋设高程的降低压力逐渐增大的规律。

在防渗墙墙体内及左右岸高趾墙分别布置了混凝土应变计及相应的无应力计,从观测结果来看,防渗墙内应变测值变化与温度呈负相关关系。大部分无应力计测值均为负值,为收缩性混凝土,从观测结果来看,无应力计测值变化与温度呈正相关关系。(www.xing528.com)

为监测防渗墙体变形情况,在防渗墙内部布置了垂直固定测斜仪,在防渗墙顶部的连接板内布置一组水平固定测斜仪,由于连接板刚刚浇筑,水平固定测斜仪已取得基准值,垂直固定测斜仪自从埋设后受连接板处积水较深影响,一直无法观测,本次蓄水前已取得基准值,本次不作分析。

5.混凝土面板

在混凝土面板分别布置有电平器、脱空计、单向测缝计、钢筋计、双向应变计、三向应变计、土压力计、温度计等仪器。电平器用于监测混凝土面板挠度,脱空计和测缝计用于监测面板脱空变形,钢筋计用于监测面板钢筋应力变化情况,应变计用于监测面板应力应变变化情况,温度计用于监测面板温度变化情况。电平器和单向测缝计监测设备部分安装完成,已取得基准值,因测点序列较短,未进行监测成果分析。

从观测成果来看,脱空计测值较稳定,未见明显异常;钢筋受力与温度呈负相关关系,测值较稳定,未见明显异常;两向应变计及三向应变计测值较稳定,未见明显异常;在趾板和连接板底部埋设的渗压计测值较稳定,未见明显异常;面板内的温度计测值受混凝土水化影响较大,待测值稳定后,与环境季节温度变化正相关关系,测值符号一般规律,未见明显异常。

1.8.1.2 大坝安全评价结论

(1)大坝设计所采用的工程等级及设计安全标准满足有关要求。

(2)大坝基础处理设计均满足规程、规范规定,大坝基础采用高压旋喷桩加固处理地基是合适的。根据处理后的各种实验检测及施工期坝基沉降观测,能够满足工程安全运行要求。

(3)水库正常蓄水位为275.00m,坝顶防浪顶高程为289.00m,经坝顶超高计算分析,大坝坝顶超高满足有关规范的要求。

(4)大坝最大坝高122.50m,采用混凝土面板堆石坝坝型,上游坝坡坡比为1∶1.5,下游坝坡坡比220.00高程平台以上为1∶1.5,220.00m高程以下为堆渣平台,类比已建工程,以及通过大坝整体稳定分析计算及三维有限元静动力计算,可知大坝稳定安全系数符合现行规范的要求,坝体内的应力水平均在设计允许值以内,因此,坝体本身的抗滑稳定是安全的。

(5)大坝坝体采用混凝土面板防渗、基础设置混凝土防渗墙防渗方案是可靠的。

(6)大坝趾板边坡根据地质情况进行了合理坡率的放坡开挖,并进行了边坡喷锚支护,根据边坡稳定计算,满足稳定要求。

(7)大坝的抗震设计及抗震措施处理满足现行规范要求。

(8)大坝监测项目设计符合规程、规范要求。

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