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沃卡河一级水电站原型观测仪器的

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摘要:坝体内部观测仪器的埋设质量对观测资料的分析及成果的可靠性、准确性有着重要的影响。西藏沃卡河一级水电站处于高缺氧地区,通过对原型观测仪器的埋设及运行期的监测成果分析说明混凝浇筑质量、施工工艺是好的。目前运行状况良好。.

1  工程概况

沃卡河一级水电站位于西藏山南桑日县境内,海拔3720.00m,年平均气温8.4℃,极端最高气温30℃,极端最低气温-18.2℃。电站有两个首部枢纽和一个厂房。两个首部枢纽均为混凝土重力坝。许莫首部枢纽1999年6月10日下闸蓄水,1999年9月10日首批机组发电。原型观测仪器布置在许莫首部枢纽、白堆首部枢纽、压力前池、厂房引水压力钢管和厂房;其仪器种类有:引张线、渗压计、钢板计、测缝计、三向测缝计、测压管、量水堰等7种。

2  电站原型观测设计

沃卡河一级水电站由西北勘测设计研究院和西藏水利电力勘测设计院共同设计,观测仪器的埋设于1998年开始进行,2000年全部安装完成。

原型监测主要有变形、渗流、应力应变和温度监测。其监测项目分述如下。.

2.1  变形监测系统

(1)坝体变形监测系统。在许莫、白堆大坝坝顶均设有平行于坝轴线的引张线及沉陷观测点,许莫坝顶引张线总长216.5 m,共15个测点,沉陷观测点与引张线测点对应。引张线用读数显微镜进行观测,沉陷观测点用精密水准仪配合铟钢尺按一等水准精度进行观测。.

(2)前池、厂房变形监测系统。由于压力前池处于地质条件复杂的断层带上,在前池边墙分缝处埋设有测缝计,监测施工缝的开合度;在前池总渠段边墙的周边缝安装4套三向测缝计,测量周边缝的三向位移;在电站厂房各永久施工缝处安装测缝计。.

2.2  渗流监测系统

(1)大坝渗流监测系统。在许莫枢纽左副坝坝左0+070.50断面处(3 702.5 m高程)安装3支渗压计,主要用来观测坝基渗透压力,检查混凝土防渗墙的防渗能力;在坝基3693.0m高程廊道和3704.0m高程廊道共埋设11根测压管,用于观测右副坝坝基扬压力;在3 693.0m高程廊道内排水沟安装2座三角形量水堰,观测坝基总渗流量。在白堆坝右0+004.75(3 703.0 m高程)断面处埋设渗压计3支;在坝左0+004.25(3 702.00~3 704.00m高程)断面处埋设5支渗压计;在坝左0+014.75(3 702.00~3 704.00.m高程)埋设5支渗压计。.

(2)前池渗流监测系统。在前池边墙基础埋设12支渗压计,用于观测前池蓄水后的基础渗透压力;在观测排水洞内安装1个三角形量水堰,用于观测压力前池底部总渗流量。

2.3 应力应变监测系统

该系统由钢板计组成,在引水压力钢管2号叉管处5个断面共安装了30支钢板计。

2.4 温度监测系统

在一级电站的设计中,坝基和坝体混凝土内部温度变化的测量主要是由渗压计、测缝计和钢板计监测,其监测精度为0.5℃。

3 观测仪器埋设

根据设计要求和工程需要,内部观测仪器选用南京电力自动化设备总厂生产的差动电阻式仪器。引张线选用新都飞翔测绘工具厂生产的YZD-1型引张线全套设备。其仪器技术指标均符合设计要求。.

根据设计图纸、规范和现场施工进度安排各种仪器的埋设,并结合高原的特殊情况处理施工中出现的问题。

3.1 埋设时的注意事项

仪器的埋设必须按照规范进行施工。对于差动电阻式仪器,在混凝土浇筑过程中,仪器周围50 cm范围内不得用机械振捣,须用人工捣实。电缆在仪器附近、跨缝及拐角处均留一定余度,特别是处于拐角处的电缆必须用布条缠3~4层,所有的电缆线均固定起来,电缆跨缝时通过伸缩节。.

由于西藏冬季气温低,引张线测点箱内的水最好用不易挥发、稳定性好、凝固点低的液压油代替(或水中加防冻液)。

3.2  仪器埋设记录

对仪器的埋设位置、电缆走向、埋设前后的检查、混凝土浇筑过程中对仪器加以保护的情况、埋设过程中发生的问题和处理措施及仪器埋设的时间和现场监测情况,应做详细的记录。

作好埋设仪器的编号、仪器的出厂编号、率定检验资料、出厂卡片、电桥更换及电缆加长、剪短等记录。

4  施工期及运行初期安全监测

4.1  接收仪器的选择

各类差动电阻式仪器的接收设备选用SBQ-5型水工比例电桥,三向测缝计选用游标卡尺,测压管用压力表,量水堰用钢直尺,引张线采用读数显微镜配以读数尺,沉陷观测点用精密水准仪配以铟钢尺。

4.2  观测数据的整理

(1)观测数据的检验。

对采集回来的数据,必须经过检验,对超过限差的数据必须剔除。同时对异常测值做出正确的分析和判断。

(2)物理量的计算。

差动电阻式仪器的物理量计算,选用能源部、水利部《混凝土坝安全监测技术规范》SDJ336-89中的公式。

5  监测成果分析

沃卡河一级电站自1998年开始安装第一支仪器起,陆续进行各部位的内部观测,1999年6月蓄水后进行外部观测,1999年9月电站首批机组投入运行。由于观测资料比较完整,从而为大坝的安全运行提供了可靠的保证。

5.1 许莫监测成果分析

许莫大坝坝右E1~E6测点(坝右0+001.00~坝右0+058.00)的水平位移自蓄水以来均小于5 mm,各测点所对应的进水闸坝段、溢流坝段、泄洪排沙坝段及右副坝段基础均为主河床,各坝段建在基岩上,因此位移较小,均在设计规范要求以内。

许莫大坝坝左E7~E15测点(坝左0+013.00~坝左0+153.00)所对应的坝段均建基在砂砾石层上,采用混凝土防渗墙防渗,各坝段坝顶水平位移较大,最大值接近12mm。这是因为左副坝基础在水库水重作用下发生挤压沉降位移,同时水压力使坝向下游产生剪切、弯曲变形,坝体向下游位移增大且抬高,左副坝一些坝段沉降位移为负值,也能说明这一点。量水堰测得渗流量最大值2.228 L/s,小于设计值4 L/s。右副坝绕坝渗流量最大值为1.205 L/s,.远小于设计值。坝基渗透压力随库水位升高而增大,从上游至下游渗透坡降大,说明防渗墙起到了良好的止水作用。

5.2  前池监测成果分析

前池渗压计在电站运行期的渗透压力在0~5 kPa,说明前池底板基础的防渗达到了预期的要求,有效地减少了前池复杂地质基础的渗透变形。

前池边墙测缝计的开合度始终稳定在1.5mm左右,说明前池基础在水压力作用下的沉降比较均匀,已趋于稳定。

5.3  主、副厂房监测成果分析

主、副厂房分缝处埋设的测缝计,其开度在0.7 mm左右,Jc5~Jc 10从左到右呈规律性变化,其中Jc8的开度为0(位于主厂房永久施工缝附近)。

副厂房和压力钢管镇墩处埋设的测缝计(均在压力钢管轴线上方),Jc1~Jc4从左至右开合度逐渐增大,其值在-0.4~0.7mm左右。


5.4  压力钢管应力监测成果分析

埋设在2号钢管叉管处5个断面的30支钢板计,其观测的最大值见表1。

从厂房钢板计实测的温度及应力过程线可知:施工初期应力、应变主要由混凝土水化热决定,受气温影响。施工后期混凝土水化热影响应力较小,应力、应变主要由钢管的残余应力和气温产生的温度应力叠加产生(残余应力为定值),应力的变化主要由温度变化产生。施工期的应力曲线和温度曲线趋势一致,施工期均集中表现为压应力。

在运行期应力主要由水压力产生,钢管的残余应力为定值,混凝土水化热和混凝土自生变形较小,因此钢板计测得的温度成为影响应力变化的主要因素。

6  结语

沃卡河一级水电站的两个首部枢纽及前池、厂房所处的地质状况较为复杂,原型观测数据为大坝的安全运行提供了可靠的保证;从观测成果来看,电站各部位的位移、变形均在正常范围内,且均趋于稳定状态;坝基渗流量、绕坝渗流量较少。巡视整个电站无明显变形,这些情况表明电站混凝土的浇筑质量、施工工艺是好的,电站经受了初蓄水期和试运行期的考验,目前的运行状况是安全、正常的。

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