丹江口混凝土大坝垂直位移监测初步分析

1、丹江口混凝土大坝垂直位移监测初步分析摘 要：丹江口水利枢纽位于湖北省丹江口市汉江与 其支流丹江汇合处下游 800m 处，是一座具有防洪、发电、 灌溉、航运、养殖效益的大型水利工程。关键词：丹江口；南水北调；监测一、概括 丹江口水利枢纽位于湖北省丹江口市汉江与其支流丹 江汇合处下游 800m 处，是一座具有防洪、发电、灌溉、航 运、养殖效益的大型水利工程。它不仅是治理和开发汉江的 关键工程，而且是“南水北调” 中线水源工程的控制性工程。 1958 年 9 月开工兴建，初期规模正常蓄水位 157m ，坝顶高 程162m,大坝加高后正常蓄水位 170 m,坝顶高程176.6m。 初期工程于 1967

2、 年 11 月下闸蓄水， 1973 年底初期工程全部 建成。 2005 年 9 月 26 日大坝二期加高正式开工，完建后的 正常蓄水位库容由174.5亿m3提高至290.5亿m3 ,校核洪 水位库容由209.7亿m3提高至339.1亿m3，枢纽工程由挡 水建筑物、通航建筑物、灌溉引水渠首建筑物等组成。挡水 建筑物由混凝土坝和两岸土石坝组成。二、垂直位移监测设施布置 丹江口大坝安全监测工作从建坝初期 60 年代施工期间逐渐开始进行，边布设测点边观测，初期工程共设有各类型 测点 3000 多个，这些观测成果为施工期和运行期的工程安 全提供了科学的信息。初期工程的监测项目主要有：变形监 测包括水平位

3、移、坝体挠度、垂直位移、倾斜、裂缝等、渗流监测及水质分析、应力应变及温度监测、水力学、坝体 地震反应及水库诱发地震监测等项目。三、垂直位移测量方法坝基垂直位移观测线路，主线路长3km，左岸起于工作基点“左1-05”，由31-32坝段间的101横向交通廊道进入基础廊道，从 7 坝段横向廊道出口，闭合于右岸工作基点“右I-08”。按二等水准操作方法、一等水准限差要求施测，每二月 观测一次（双月） 。在限差规定中，各测点往返不符值不大 于 2（k 为线路公里数） ；两测点高差往返不符值不大于0.3mm（n 为测站数），由往返不符值算得每公里的偶然中误差不超 过 0.5mm 。四、坝基垂直位移1、坝基

4、水准线路以“左1-05”和“右1-08”为工作基点，线路附合差为观测高差与该两点之间起测高差之差。从多年的监测资料看，左I-05、右I-08两工作基点绝对稳定性与库 水位的变化有关，其沉降量与随库水位的升降而降升，且同 步性好。 两标点间沉降差最大不超过 1mm ，亦可说明两工作基点间相对稳定2、基础垂直位移测点从右 1344#坝段基础廊道，共94 个测点。采用精密水准法进行观测。 按二等水准操作方法， 一等水准限差进行观测，观测频次为大多数测点每两个月观 测一次，少数测点（右 3、 10#、 21#、 35#坝段）每年观测两 次。图为右 4、 10#、 20#坝段基础垂直位移测值过程线。从

5、图中可以看出： 坝基垂直位移呈周期性变化， 受库水位影响。 与上游水位相关性好，库水位上升时，坝体上游荷载增大， 坝基向下沉陷增大。库水位下降时，上游荷载减小，坝基沉 陷量减小。下图为垂直位移典型坝段测点时段位移过程线：3、下图为右 4、 10 坝段垂直位移测点 2003 2013 时段 过程线：从图中可以看出：自 2006 年开始，特别是加高后，荷 载加大， 2006 2008 年测点有明显的不可逆的向下沉降过程， 2009 年后趋于稳定并呈周期性的变化。 但垂直位移年变幅较 加高前有所增大，说明大坝加高后，库水位和气温对坝基的 垂直位移变幅更加明显。从中可以看出：1 ）混凝土坝在库水位及环境温度大致相同的情况下， 受到加高培厚的影响， 普遍产生沉降变形， 且变形趋势一致， 且趋于稳定；2）根据统计， 加高工程后沉降工程量普遍增大 2 3mm左右下图为坝基垂直位移分布图（ 2003 与 2013 年）： 从图中可以看出加高后从岸坡到河床坝段坝基垂直位 移沉降均匀，约为23mm。各坝段间沉降变化幅度基本一 致，相邻坝段未见明显不均一沉降； 沉降监测成果可靠性高。五、坝基垂直位移初步结论 基础垂直位移呈周期性的变化，主要受库水位的变化影 响明显。较加高前的沉降变化明显增大，主要原因是加高培 厚后的荷载变化明显。各坝段垂直位移变化连续、均匀，相 邻坝段位移相差较小。现有的变形监测成