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1、深溪沟水电站导流洞原型监测及资料分析 【摘要】 深溪沟水电站导流洞于2007年10月29日开始运行，本文着重对深溪沟水电站导流洞原型监测的数分析，经过比较在施工期和运行期间的观测资料，评价导流洞的运行安全情况和设计的合理性。【关键词】 导流洞 原型监测 成果及资料分析prototype monitoring and data analysis of ShenXiGou Hydroelectric Stations diversion tunnelYu Guan-Fu Jiang Chun-Hong(College of Civil & Hydropower Engineering, China
2、 Three Gorges Univ. Yichang 443002, Hubei)Abstract: The diversion tunnel of ShenXiGou Hydroelectric Station started running on October 29, 2007, the paper focused on the diversion tunnel of ShenXiGou Hydroelectric Station prototype monitoring the analysis, the comparison in the construction and oper
3、ation during the period of observation, evaluation of the diversion tunnel Design and operation of the security situation is reasonable.Key words: diversion tunnel; Prototype monitoring; Results and data analysis1工程概述深溪沟水电站位于四川省大渡河干流大峡谷内。是大渡河干流规划梯级开发的22级电站中第18级电站。深溪沟水电站导流洞工程1#、2#导流洞平行布置，洞中心距56m。 1#、
4、2#导流洞分别长1373.07m和和1506.54m。两洞断面均为城门洞型，尺寸均为15.70m18.50m（宽高），进口高程为616.00 m，出口高程为614.00 m，施工期做为导流洞，建成后，将作为泄洪洞。导流洞进口区岩体处于弱风化状态，强卸荷零星分布，弱风化弱卸荷水平深度 4050m。进口边坡主要结构面同边坡走向交角大，且软弱结构面不发育，边坡岩体质量和稳定性主要受裂隙控制，因此边坡整体稳定性较好。洞身段围岩均为中厚层状白云岩、白云质灰岩，洞室水平埋深 50150m不等，沿线无大的断层破碎带，主要软弱结构面为缓倾层间挤压破碎带及陡倾小破碎带，一般规模不大，破碎带宽度0.10.6m不等
5、。2 安全监测仪器布置2.1 安全监测的目的为了评价施工质量，监测导流洞在施工期和运行期的安全状态，确保施工期和运行阶段工程安全，必须预防和避免洞身及边坡可能导致的整体性和局部性关键块体的失稳；为了弄清洞身及边坡的变形或破坏特性，预报其安全稳定性，检验和校核工程设计，并为洞身及边坡的加固措施提供依据。2.2 安全监测仪器布置大渡河深溪沟水电站导流洞安全监测仪器采用南京南瑞集团公司大坝工程监测分公司生产的钢弦式仪器，包括多点位移计、锚杆测力计、钢筋计、测缝计、渗压计。水力学仪器采用北京水利水电科学研究院生产的脉动压力传感器和流速仪。在导流洞洞身共安装了16套三点位移计、16套三点式锚杆测力计、1
6、8支渗压计、116支钢筋计、12支测缝计。根据实际开挖揭露的地质情况，埋设钢筋计116支，用于监测导流洞衬砌内钢筋应力的变化。典型仪器布置见图1（1#导K1+270）1#导K1+270监测仪器断面图和表2深溪沟水电站导流洞安全监测仪器布置统计表。图1 1#导K1+270监测仪器断面图序号监测项目仪器名称单位进口边坡1#导监测断面2#导监测断面出口边坡备注1渗流监测渗压计支-810-2应力监测钢筋计支-5759-锚杆应力计套58883岩体位移三点位移计套6888测缝计支-66-裂缝计套-34水力学监测脉动压力盒套-44-流速仪套044-5水位监测自记水位计套2-表2 深溪沟水电站导流洞安全监测仪
7、器布置统计表3、安全监测成果及资料分析 3.1位移监测成果分析导流洞洞身位移监测主要通过安装三点位移计和测缝计监测岩体内部深层相对位移变化情况和混凝土与岩体间的接（裂）缝开度情况。三点位移计监测岩体内部深层三点位移（mm）是指以锚固点为基点，以传感器稳定 后的初始测值为基准值，传感器与基点间的位移相对于基准值的变化情况，分别以“1#”、“2#”、“3#”来表示，同时表示不同传感的编号，它们所代表的测杆长度分别为5米、17米、29米，“+”表示张开，“”表示收敛。位移计监测成果典型变化过程曲线图见图4：测缝计按设计要求在围岩岩体中钻孔，将带有加长杆的套筒安装在孔内与钻孔孔口平齐，再回填灌浆。在砼
8、浇注前预拉1/4量程。在混凝土覆盖后，取观测基准值,主要监测监测岩体内部深层相对位移变化情况和混凝土与岩体间的接（裂）缝开度。测缝计埋设方法如图3：图4 洞身位移计监测成果典型变化曲线图设计布置在导流洞洞身的共16套三点式位移计，设计孔深30m，测杆长度分别为：1#测点5m、2#测点17m、3#测点29m。经过仪器安装后数月来的观测数据分析：岩体位移数值较小，变幅也较稳定。数月来1#导流洞测得最大位移数值（K0+170断面M34-1）为-2.84mm,该数值为收敛值。其它测点位移数值较小，均在1.0mm内，且变化幅度也很小，岩体内部的深层位移变化已基本稳定。设计在导流洞洞身布置了18支测缝计，
9、通过测缝计观测成果分析混凝土与岩体间的接（裂）缝开度。经过安装以来的监测成果分析：在混凝土的浇筑和凝固过程中，测缝计受混凝土的挤压或水泥水化热作用而导致部分测点的数值逐渐变小（或呈逐渐收敛状态）；测得最大裂缝开度（07.11.21日测得J2）数值为1.13mm，2#导流洞K0+370监测断面裂缝开度虽有增大趋势，但变幅较小，且裂缝开度数值实测值很小。其它大部分测点的裂缝开度数值在1mm内，衬砌混凝土与岩体间的接（裂）缝开度数值很小。3.2 应力监测成果分析导流洞应力监测设计布置了锚杆测力计和钢筋计来监测岩体围岩和衬砌混凝土内部的应力变化。锚杆测力计的应力是指锚杆计安装就位、以灌注的水泥砂浆凝固
10、时的测值为基准值，锚杆受力相对于该基准值的变化情况，“+”表示锚杆承受轴向拉应力，“”表示锚杆承受轴向压应力或轴向拉应力减小。锚杆应力计监测成果典型变化过程曲线图见图5：图5 锚杆应力计监测成果典型变化曲线图通过监测成果分析：大部分测点的岩体应力数值较小，且变幅也较稳定。测得最大拉应力数值（Rr8）为98.36MPa，最大压应力为数值（Rr2）为-41.42MPa。这主要受导流洞施工期爆破的影响，导流洞运行以来应力变化已逐渐稳定，变幅较小。其它各测点应力数值都很小，大都均在30MPa内，月内变幅也很小，岩体应力变化已基本稳定。钢筋计用来监测导流洞衬砌混凝土内结构钢筋的应力变化情况。设计在导流洞
11、共布置了32支钢筋计，后根据导流洞开挖揭露的地质状态，设计又在导流洞内新增了84支钢筋计，共计116支钢筋计。经过导流洞施工期和运行期的监测成果统计分析：施工期主要受混凝土衬砌后的钢筋应力数值受砼温度等变化影响较明显，大部分测点的应力数值为压应力，但日增幅较小；运行期，钢筋计的应力由压应力逐渐转变为拉应力。数月来测得最大拉应力数值R102为42.74MPa，其它测点的钢筋应力数值均在25MPa内，钢筋应力较小，相对较稳定。3.3渗流监测成果分析导流洞渗流监测通过安装渗压计来达到监测目的，设计在洞身典型的断面共布置了18支渗压计，渗压计埋设方法见图6，按设计要求在渗压计埋设位置钻孔，检验合格后在
12、孔内填入小石，然后填入40cm的粘土。将裹有渗压计的细沙包放在集水孔上。砂包用砂浆糊住，待砂浆凝固后，即可浇筑混凝土，在测值稳定的一段时间内取基准值。渗压计监测成果典型变化过程曲线见图7：图6 渗压计埋设示意图图7 渗压计监测成果典型变化过程曲线图通过导流洞运行的监测成果统计分析：安装在底板的6支渗压计测得的渗透水压力数值均大于顶拱测点的渗水压力数值，且变幅也大于顶拱测点。测得最大渗透水压力数值（2#导K0+40断面）P10为88.60kPa，底板测点透水压力大多在60 kPa 70 kPa，由此判断导流洞衬砌混凝土防水性非常好，衬砌混凝土的透水压力很小。4 结 语深溪沟水电站导流洞布置了较为
13、全面完善的安全监测系统，对监视导流洞施工期和运行期的工程安全起着重要作用。安全监测仪器埋设安装工作自2006年4月开始以来，克服了施工强度高、施工干扰大等诸多影响因素，取得了大量监测数据，为导流洞安全高效率施工提供保障，导流洞于2007年10月29日开始运行，通过运行期观测成果的分析，可以得出以下几点认识：1、设计较为全面完善的安全监测系统，包括：岩体围岩的应力和位移变形监测，衬砌混凝土于岩体的接缝开度监测、渗流水压监测。2、位移监测，分别用来监测岩体不同深度的位移变化和岩体应力变化。数月来的监测成果表明，三点位移计不同深度的各测点位移绝对值均很小（3mm）,且变化速率很小，岩体内部的深层位移
14、变化已基本稳定。测缝计安装后的运行时间相对较短，监测的物理量数值较小，且变幅也很小。3、应力监测，锚杆测力计的测值显示，锚杆测力计的最大拉应力为38.88MPa，应力数值较小，且目前应力状况已基本稳定。锚杆测力计的最大拉应力数值为38.88MPa；其它测点的应力数值大都均在10 MPa以内，应力数值较小，且变幅也较稳定。钢筋计应力值最大为43.06 MPa，数值较小，变化稳定。4、渗流监测，渗透水压力数值均大于顶拱测点的渗水压力数值，但渗透压力都较小。5、导流洞运行以来结合导流洞洞身的岩体位移，锚杆应力，钢筋应力、裂缝开度，渗透压力的监测成果，表明导流洞在运行期洞身段基本处于稳定状态。作者简介：袁观富（1982-），男，湖北宜昌人，助理工程师，学士，现就职于三峡大学高科技开发公司，主要从事岩土锚固工程和大坝安全监测的施工与研究工作。蒋春洪（1982-），男，广西桂林人，助理工程师，现就职于三峡大学高科技开发公司，主要从事大坝安全监测的施工与研究工作。陈蓉（1982-），女，湖北襄樊人，三峡大学2007级硕士研究生,专业方向为水工结构工程。联系方式：袁观富，电话：15926942066电子邮箱：，通讯地址：湖北省宜昌市三峡大学高科技开发公司，邮编：443002
