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国外工程I大型水电站碾压混凝土坝变形监测分析

NamNgum5水电站位于老挝NamNgum河上游右岸支流NamTing河上，电

站坝址距首都万象以北300km左右，位于老挝北部山区。主坝位于万象省，厂房位于

邻近的川蚌省(Xiangkhuang)。流域以1侨口以西分别有7号公路和13号公路通过。坝

址控制流域面积483km2,占全流域面积的2.9%,多年平均流量22.80?/s,年径流量

7.19亿

该工程拦河坝为碾压混凝土重力拱坝，大坝按500年一遇洪水设计，10000年一

遇洪水校核，相应设计洪水位为EL1100.27m,校核洪水位为EL1101.84m;水库正常

蓄水位ELllOO.OOm,最大坝高100.50m。

1安全监测设施布置

老挝南俄5水电站坝体共布设倒垂线3条、正垂线2条。正垂线PL2置在坝右

0+00831ms坝下U.25m,ELI058.000m-EL1010.000m,孔深48m;倒垂线IP3

布置在坝右0+008.31m、坝下12.75m^ELlOlO.OOOm-EL974.000m，孔深36m。

外部变形监测点共布设9点，用于监测坝体水平位移。其中坝顶EL1103.000m布

置DB—TP—01~DB—TP—06测点;坝后EL1058.000m布置DB—TP—07~DB

—TP—09测点。(DB-TP-07测点位置为坝左0+050.762m、DB-TP-08测点位置

为坝右0+00831、口8一丁「-09测点位置为坝右0+50.839。)外部变形监测点DB一

TP-08与大坝内部正垂线PL2安装埋设位置在坝体同一断面故此采用大坝外部变形监

测点DB-TP-08的监测数据进行对比分析。

2安全监测设施施工

2.1正倒垂孔施工

2.1.1造孔

钻孔必须铅直，孔斜要求需达到1/1000的要求。钻孔时，应选择性能良好的钻

机，XY—2C等。钻机滑轨（或转盘）应水平，立轴应竖直，钻杆和钻具必须严格保持平

直。在钻孔处用混凝土滂筑钻机底盘，预埋紧固螺栓。严格调平钻机滑轨,其倾斜度应

小于01%。然后将钻机紧固在底盘上。孔口处埋设导向管，导向管必须调整垂直，并

用混凝土加以固结。更换竖机下接手，选用粗钻杆，钻具尽量加长，钻具上部装设导向

环。导向环外径略小于导向管内径2~4姗。钻进时，采用低转3、小压力、小水量。

在每次一定的进尺深度时，加导向箍。钻孔中，经常险测钻孔偏斜值。每钻进Im检测

孔斜一次，发现孔斜超限时，及时采取措施加以纠正。钻孔做到位置、有效孔径、垂直

度符合设计图纸和有关规范要求。

2.1.2保护管安装

全面冲洗钻孔，去净孔内残留物。测量钻孔偏斜值，确定保护管埋设位置。彳耕管

底部0.5m的内壁应加工为粗糙面，以便用水泥固结锚块。钢管接头处，进行精细力01,

保证连接后保护管平直，不漏水。下管前，在高于孔底0.5m的部位先放入少量水泥浆。

保护管放下后，用钻机或千斤顶加以固定，准确测定保护管的偏斜值，满足要求后用水

泥加以固结。在水泥浆凝固前，保持对保护管采取固定措施，以水泥浆或水泥砂浆将锚

块浇固在保护管底。

浮体组安装时，保持浮子水平、连杆垂直，浮子要在浮桶中心，并处于自由状态。

浮子不可触及浮桶底部。浮体组的浮力要调整到设计浮力。

正、倒垂线观测墩制作时，要使墩边线平行位移坐标轴线。安装时，先安装狈践或

临时测线，再安装坐标仪底盘。根据坐标仪的量程、估计位移量的大小确定底盘的具体

安装位置。保持仪器导轨平行于监测方向，坐标仪底盘要调整水平。

2.2外部变形观测点施工

依据设计图纸位置测量仪器放样，按照观测墩底座尺寸将坝体混凝土斜面进行凿毛

处理，在用手风钻在该位置钻设孔深1.5m的注浆孔，采用25的钢筋注入水泥净浆，

待锚杆凝固后安装底座模板与钢筋，将底座钢筋与观测墩墩体钢筋连接为一个整体。浇

筑底座混凝土待其凝固后凿毛墩体底部，墩体浇筑分为2次浇筑，当混凝土浇筑至舜巨墩

体顶部约30cm时，安装埋设强制对中盘，用水平尺测量强制对中盘的平整度。

大坝初蓄期正垂线PL2、倒垂线IP3与外部变形监测点DB—TP-07-DB-TP

一09测点已经全部投入水平位移监测中，正倒垂线监测工作由A设计院负责。

测量设备：为南京某厂生产的MZ-1垂线瞄准仪，该设备为人工目测位移变化。

测量原理：移动游标尺，通过瞄准孔用目视线将瞄准孔与垂线钢丝及瞄准针三点瞄

准排列在一条直线上。利用左、右标尺的刻度值来确定垂线位置的坐标值。

外部变形监测点的监测工作由B设计院负责。

测量设备：测角和测距采用某2003机器人、由于正倒垂线测量采用人工目测位移

变化量，与精密仪器设备测量方面有一定的误差。

现将两种测量仪器设备的主要技术参数做一对比见表1

表1两种测■仪器设备的主要技术*效对比

序号设番名移主鬟技术皮格餐注

渊量范围，向(上F游)15至75、Y18・方泣，

1MZ-1垂线敲准仪向(左右向)-10至"th最小分辨率值(®),人工目测位移交化量.

0.1»测量同丝(»)(0.30.

放大倍率：30xi制角精度：0.5s,测朋精度：

22003机电人

l*]pfNDt洌程：3.5kB.

3测量成果对比

从测量结果可以看出，截止2012年7月24日随着坝体蓄水高度的增加大坝整体

向下游方向有所位移。A设计院人工测量出正垂线PL2目前坝体的位移量为

+7.58mm(下游方向)、+0.12ram(左岸方向)。B设计院精密仪器测量出大坝外部位移

监测点DB-TP-08的位移量为十8.45nnn(下游方向)。两组测量数据的位移方向相同

都是向下游方向位移，但是两者存在一定的数值误差.数值误差为0.87mm。

4误差原因分析

通过监测数据的对比,笔者对可能产生测量数据误差的原因提出下述几点看法。

(1)测量仪器设备不同导致测量数据的误差，正垂线PL2测量设备为人工目测位移

变化量，不同的观测人员与不同观测时间会造成测量数据的误差。

(2)内部安全监测与外部观测的观测周期不同。A设计院观测周期为1次/天，而B

设计院的观测周期为1次/周。两者的周期不同会对监测数据造成误差。

(3)由于大坝目前还在施工尤其正垂线PL2的观测站EL1010.000m观测廊道中有

施工人员与设备，因此避免不了人为和机械对测量仪器设备的轻微扰动，造成测量数据

的误差。

(4)正垂线的工作原理是假设锚固端与固定端的位移量是不变量为零但是实际情况

建筑物是个整体也许会有受力位移不均匀的位移变化,这样就导致锚固段与固定端部分

的位移量丢失。造成测量数据的误差。

5结论

通过两设计院的监测数据对比和对产生数值误差的原因进行分析，上述数据误差产

生的原因有些是人为造成的，可以消除和避免的。建议固定时间、固定人员与固定监测

周期，"三固定”进行平时的监测工作。两方数值的误差还是很小的087mm）。监测

数据真实、可靠，基本能反映出大坝初蓄期的位移变化情况。来源：中国水电十五局科

研设计院

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河淤泥道治理工程设计简述（案例赏析）

1概况

大同市新荣区位于大同盆地北部山地丘陵区，属永定河水系，东西宽53km,

2

南北长31km，总面积1018km0淤泥河是海河流域永定河水系御河一级支

流，发源于内蒙古凉城县红石崖山，于左云县管家堡乡徐达窑村北进入新荣区境

内，总流域面积743.1km2。下游为赵家窑水库，坝址以上控制流域面积717km2。

淤泥河于大同市南郊区山底村注入御河。

2工程建设必要性分析

本工程位于淤泥河中游，新荣区南部约500m处、同云路新荣区桥上下游

两侧。淤泥河经过新荣镇段两岸岸坡较缓，河道宽80~390m。

大呼高速公路桥上游4.1km,光明村段2.7km河道两岸没有堤防,淤根严

重,灌木、杂草丛生，局部有杨树疏林地，严重影响河道行洪能力，防洪标准不

足5年一遇，给当地防洪安全带来威胁。淤泥河从大呼高速公路桥经迎宾桥（新

荣桥）至下游光明桥，总长6.5km,虽经过治理，但局部地段堤防缺失，城镇段

不能满足20年一遇的防洪标准。该河段两岸有3.0万人口,0.13万hm?耕地，

保护城镇居民的生命财产安全已迫在眉睫。

3工程建设规模及总体布置

3.1工程任务

根据新荣区建设和河道现状，确定工程建设任务是防洪，主要内容为堤防建

设和河道疏浚，新建或加固淤泥河治理段河道堤防，彻底解决两岸居民的洪水之

患；对淤泥河治理段河道进行疏浚。

3.2工程建设规模

治理段范围：淤泥河治理段新建堤防6.82km，旧堤防加固、加高2.75km,

治理段桩号YS0+00YX2+720，总长9.57km。

根据《防洪标准》，大同新荣区淤泥河段的防洪标准为农村段10年一遇,

城镇段为20年一遇。治理段河道基本维持现状宽度，河堤高程根据河道天然纵

坡进行布置，既能满足河道行洪，又能满足新荣镇的远期规划。

3.3工程总体布置

本工程治理项目位于新荣区淤泥河，由西向东横贯整个新荣镇，治理段全长

9.57km。河堤布置在纵断上，尽量依原河堤布置,平均纵坡约为2.5%o,其

中桩号YS0+000--YS0+400E更可道纵坡为2.33%0;桩号

段河道纵坡为;桩号段

YS0+400—YS3+2001.71%OYS3+200-YS4+100

河道纵坡为2.275%。;桩号3+400—6+150段河道纵坡为2.0%。;桩号

YX0+00o_YX2+720E殳河道纵坡为2.11%。。河道横断面采用复式断面，出疏

浚后的主槽和两侧的滩地组成，其中主槽宽防洪大堤布置在滩地外侧，

10mo

大堤的设计顶高程满足20年或10年一遇的洪水。结合远期生态美化，主槽和

防洪大堤采用斜坡防护形式，主槽采用1:10,边坡与现状滩地衔接，在弯道凹

岸段和桥上游侧及支沟对冲段采用格宾石笼进行防护,其余段采用铅丝石笼护坡。

防洪大堤采用土堤，顶宽4.0m;内边坡1:2.5，采用铅丝石笼护坡；外边坡1:2,

采用草皮护坡，堤高2.44~3.5m（距主槽河底）。

4工程设计特点

4.1堤防断面型式比选

重力式浆砌石岸墙：墙高4.8m,顶宽0.5m,底宽3.15m，临水侧边坡1:

0.5,背水侧直立，基础埋深2m。其优点为背水侧直立，开挖占地少，施工相

对方便。但墙体占用部分河道，影响过流能力，工程造价相对较高。

斜坡式石笼护堤：坡度1:2.5,其结构自下向上依次为基础碾压、200mm

厚砂卵石、300mm厚石笼。其优点为工程造价低，施工简单，对软弱地基适应

能力较强。但迎水面为斜坡，河道宽度大，工程占地大。钢筋混凝土悬臂式岸墙：

墙高4-3m,立板厚度0.4~0.6m,底板厚0.3~0.7m。为增强墙体的稳定性

以及减小基底应力，底板在临水侧向外悬挑1.0m、挡土侧向外悬挑2.4m,底

板总宽其优点是整体性好、耐久性好，但工程造价高。

4.0mo

经计算，悬臂式岸墙工程投资最高，重力式岸着次之，斜坡式石笼护堤最低。

为节省工程投资，经综合比较，该段地形采用斜坡式石笼护堤。

4.2堤防设计

针对堤防现状，淤泥河新荣区谢场村一光明村治理段防洪大堤按农村段10

年一遇的防洪要求进行防护，河床断面型式采用复式断面；新荣镇段采用20年

一遇防洪标准复核,对城镇段堤防进行加高加固，断面形式维持原状，即重力式

浆砌石结构。堤顶宽度：按《堤防工程设计规范》，拟将防洪大堤兼作抢险道路，

采用泥结石路面，宽度4m。堤顶高程:大堤顶高程根据设计洪水位加超高确定，

10年一遇超高为0.8m,20年一遇超高为1.0m，但不得低于现状地面高程。

治理段河道比较宽阔，土质为沙土，以前修建的土堤基本坍塌。为增强耐久

性，防止洪水泛滥，本次大堤采用斜坡式铅丝笼石护坡。

农村段采用梯形断面，堤坡采用斜坡铅丝笼石护坡。农村段斜坡式铅丝笼石

护坡稳定边坡为1：2.5,其表层采用铅丝石笼，堤高2.91~3.5m,其结构型式

自下而上依次为：200mm厚的卵石，300mm厚的铅丝石笼，堤脚采用铅丝石

笼护脚，深2.0m,宽1.0m,堤顶布设4.0m的抢险道路，背水坡采用1:2,

草皮护坡。岸墙总长13.64km。

城镇段桩号3+400—6+150段堤高不足的部分采用在顶部砌筑M10浆砌

石,宽度高度加固长度

0.5m,0.53~1.38121,5.05kmo

城镇段桩号4+500-4+950段左岸堤防缺失，本次拟对其进行重建。采用浆

砌石重力墙结构，临水侧垂直，外侧堤坡1:0.5,高2.44m,基础坐落在中细

砂层上，埋深2.0m，新建堤防长度450mo在桩号6+150处有光明支沟汇人，

本次对其进行整治，整治长度300m,断面采用重力式浆砌石结构。

4.3岸墙防冲设计

淤泥河新荣区段河道设计防洪能力城镇段为20年一遇、农村段为10年一

遇。经计算，洪水时堤脚冲刷深度为0.8~1.2m,为维护堤岸稳定，基础埋深

除满