摘要：由于混凝土面板堆石壩的設計和施工迄今仍以經驗性為主，原型觀測可視為經驗的源泉，受到國內外水電專家的廣泛重視。本文詳細介紹了積石峽混凝土面板堆石壩原型觀測設計，緊密結合本工程特點，監測重點突出，觀測項目全面，為工程安全運行提供可靠依據。
　　關鍵詞：混凝土面板堆石壩,原型觀測,設計,分析
　　1工程概況
　　積石峽水電站位于青海省循化縣內積石峽出口處，是黃河上游“龍青段梯級規劃”的第五個大型梯級水電站，距青海省西寧市公路里程為206km，地理位置適中，對外交通便利。
　　積石峽水電站工程樞紐建筑物由砼面板堆石壩、左岸表孔溢洪道、左岸中孔泄洪洞、左岸泄洪排沙底孔、左岸引水發電系壩后廠房組成。工程規模為二等大（2）型，主要任務是發電，總裝機容量1020MW。
　　混凝土面板堆石壩壩頂長度為324.0m，壩頂寬度為10.0m，最大壩高101m，上游坡1:1.5，下游坡1:1.4～1：1.3，防浪墻為“L”，高5.2m，壩頂高程1861.0m。
　　面板為不等厚，厚度t=0.3+0.003H，面板間設垂直縫；面板與趾板、壩前塔式電站進水口、左岸表孔溢洪道右側重力式擋墻間設周邊縫，發電引水鋼管外包混凝土右側邊緣頂部對應的面板垂直縫設周邊縫；壩頂防浪墻與面板和左岸溢洪道混凝土邊墻間設伸縮縫。壩體填筑總量295萬m3。
　　2觀測目的及內容
　　混凝土面板堆石壩安全監測的主要目的是監測大壩在施工期和運行期間的工作實態，為大壩安全運行服務。
　　在確定觀測項目時，依據相關規范，并結合本工程特點來確定。本混凝土面板堆石壩安全監測的重點是變形和的滲流狀況。對地質條件復雜的地區，重復設置了儀器，以獲得重要而全面的資料，主要監測項目：堆石體表部及內部變形、面板變形及應力應變監測、滲流監測、堆石體壓力監測、周邊縫和板間縫位移監測、強震監測以及岸坡位移和錨固應力監測。
　　3分項監測設計及分析
　　3.1變形監測
　　3.1.1壩體表面變形觀測
　　壩體表面變形觀測包括壩頂面和下游坡面水平位移、垂直位移觀測。水平位移采用視準線法和交會法進行觀測，垂直位移采用水準測量法觀測。主要監測設施為表部水平位移測點與垂直位移測點，以及相應的工作基點。水平與垂直位移共同使用一個觀測墩。每條視準線設兩個工作基點及兩個校核基點。工作基點和校核基點與樞紐控制網相連，便于對其進行校核。
　　壩頂和下游邊坡布置了視準線4條，共21個測點，13大壩水平位移與垂直位移綜合標點（其中6個位于觀測房頂部）、8個臨時觀測點。
　　3.1.2壩體內部變形觀測
　　壩體內部變形觀測包括壩體內部水平位移、豎直位移（沉降）觀測。水平位移采用引張線式鋼絲水平位移計、滑動式測斜儀和振弦式位移計觀測，豎直位移采用水管式沉降儀和電磁沉降儀觀測。
　　考慮到壩址處河谷，并結合兩岸岸坡及壩腳地形，本工程選擇5個橫斷面、3個縱斷面水平及豎直位移監測橫斷面。壩右0+88.36、0+168.36、0+248.36設內部水平位移橫向監測，分別在高程1800m、1820m、1840m共設7套引張線式鋼絲水平位移計。壩右0+167.36（4套電磁沉降儀）、壩右0+88.36、0+168.36、0+248.36（水管式沉降儀）設豎直位移監測，分別在高程1800m、1820m、1840m共設7套水管式沉降儀，壩0-025、0+000、0+020設水平位移縱向監測，分別在高程1830m、1835m、1837m、1842m、1850m、1855m共設12套振弦式位移計。各位置分別用于觀測反濾墊層、主堆石區及次堆石區內的水平及垂直位移。位移觀測設施安裝于下游壩坡的觀測房內，并且與下游壩坡視準線位移測點相結合以確定壩體內的位移變化量。
　　3.1.3壩體內部位移監測方法
　　（1）水平位移監測方法:引張線式鋼絲水平位移計
　　鋼絲水平位移計適用于長期觀測土石壩內部的位移，了解被測物體的穩定性。可單獨安裝，亦可水管式沉降儀聯合進行觀測。
　　1）結構：鋼絲水平位移計由錨固板，銦合金鋼絲、保護鋼管、伸縮接頭、測量架、配重機構、讀書游標卡尺等組織。
　　2）工作原理：當被測結構物（大壩）發生水平位移時將會帶動錨固板位移，通過固定在錨固板上的鋼絲卡頭傳遞給鋼絲，鋼絲再帶動讀書游標卡尺上的游標，用目測方式很方便的將位移數據讀出。測點的位移量等于實時測量值與初始值之差，再加上觀測房固定標點相對位移量。觀測房內固定標點的位移量由視準線測出。
　　（2）豎直位移監測方法:電磁式連桿式分層沉降儀
　　1）結構：沉降量的測量有兩大部分組成，一是地下材料埋入部分，由沉降導管和底蓋、沉降磁環組成；二是地面接受儀器──鋼尺沉降儀，由側頭、測量電纜、接受系統和繞線盤部分組成。
　　2）觀測方法及公式：測量時，使用鋼尺沉降儀，先擰松繞線盤后面的止緊螺絲，讓繞線盤轉動自由后，按下電源按鈕，把側頭放入導管內，手拿鋼尺電纜，讓側頭緩慢地向下移動，當側頭接觸到土層中的磁環時，接收系統的音響器便會發出連續不斷的蜂鳴聲，此時讀寫出鋼尺電纜在管口的深度尺寸，這樣一點一點地測量到孔底，稱為進程測讀，用字母Ji表示，當在導管內收回測量電纜時，也是通過土層中的磁環，接收系統的音響器發出的音響，此時也須讀寫出鋼尺電纜在管口的深度尺寸，如此測量到孔口，稱為回程測讀，用字母Hi表示。該孔各磁環在土層中的實際深度用字母Si表示。
　　其計算公式：Si＝（Ji+Hi）/2
　　式中：i──為一孔中測讀的點數，及土層中磁環的個數；
　　Si──i測點距管口的實際深度（㎜）；
　　Ji──i測點在進程測讀時距管口的深度（㎜）；
　　Hi──i測點在回程測讀時距管口的深度（㎜）；
　　3.1.4大壩沉降分析
　　沉降在混凝土面板堆石壩的發展過程中一直是被人們高度重視的問題。控制堆石料的變形，以最大限度地減小堆石體的變形，保證面板與其接縫止水防滲的可靠性。
　　混凝土面板堆石壩變形量的大小主要受下列因素的影響：
　　1)材料的物理力學性質及粒徑級配
　　堆石料質地堅硬、軟化系數小，能承受較大的由堆石壩自重所產生的壓應力，填筑體變形就較小。
　　使用粒徑級配良好的石料，碾壓后密實度和變形模量較大，可相應減小施工期和運行期的位移。
　　2)填筑、碾壓方法及碾壓密實度
　　對堆石料所采取的碾壓方法不同，壩體密實度差異較大。用振動碾壓新工藝的堆石壩要密實得多，變形也自然小得多。
　　3)壩體高度
　　堆石壩在一定的上下游坡度、材料級配和碾壓密實度情況下，壩高愈大，水壓和自重力愈大，引起的堆石體變形也愈大。
　　3.2滲流監測
　　滲流監測是指對在上下游水位差作用下產生的滲流場的監測，主要包括滲透壓力觀測和滲流量觀測兩部分。本工程區滲流監測主要為壩基、壩體滲流監測滲流量和繞壩滲流監測。壩基、壩體滲流主要監測儀器為振弦式滲壓計，繞壩滲流監測設施及儀器主要為地下水位長期觀測孔及平尺水位計。滲流量監測采用量水堰法進行，
　　4.結語
　　觀測系統的運行，必定會為該壩安全運行起到重要作用，并為改進和提高設計、施工、技術管理提供重要的科學依據。
　　參考文獻：
　　（1）黃河積石峽水電站混凝土面板堆石壩安全監測施工技術要求。
　　（2）《大壩安全監測與自動化》何勇軍、劉成棟、向衍、范光亞著。