丰满新坝高程218 m层面变形及渗流监测资料分析

李作光

（丰满发电厂，吉林 吉林，132108）

1 工程概况

丰满大坝全面治理（重建）工程以发电为主，兼有防洪、灌溉、城市及工业供水、生态环境保护、水产养殖和旅游等综合利用效益，供电范围为东北电网，在系统中担负调峰、调频和事故备用等任务。水库正常蓄水位263.50 m，汛限水位260.50 m，死水位242.00 m，校核洪水位268.50 m，水库总库容103.77亿m3。

枢纽工程主要由碾压混凝土重力坝、坝身泄洪系统、泄洪兼导流洞、坝后式引水发电系统、原三期电站组成。新建大坝坝轴线位于原丰满大坝坝轴线下游120 m。

厂房坝段高程218 m 层面缝的存在对大坝长期安全和工作性能有着重要影响。根据分析，厂房坝段高程218 m 层面裂缝产生的主要原因如下所述，且各因素间相互影响：

（1）碾压混凝土与常态混凝土分界面层间间歇时间过长。厂房坝段高程218 m 碾压混凝土于2016年10月底施工完成，进入越冬保温。2017年3—4月，随着备仓施工，陆续揭开越冬保温被，高程218 m 上部混凝土覆盖施工时段为2017年5月12日—6月19日，层间间歇时间长达7 个多月。越冬面以下为碾压混凝土，以上为常态混凝土，越冬面长间歇是出现层面裂缝的原因之一。

（2）现场钻孔取芯显示，碾压混凝土与常态混凝土层面存在局部振捣不完善、结合不好的现象。孔内摄像结果显示，21 号坝段和25 号坝段层面局部结合不好，存在浆液未填充的裂隙。

（3）上下层温差过大。厂房坝段23 号-261-1仓位混凝土浇筑高程为218.0～220.0 m，浇筑时间为2017年5月19日—5月21日，混凝土最高温度达29.70℃；厂房坝段25 号-275 仓位混凝土浇筑高程为218.0～220.0 m，浇筑时间为2017年6月15日—6月19日，混凝土最高温度达37.46℃。个别坝段混凝土最高温度超过了混凝土容许最高温度，导致上下层温差过大，容易出现层间裂缝。

为及时掌握蓄水后厂房坝段高程218 m 层面缝的发展情况，沿厂房20～25 号坝段高程218 m 层面缝增设14套三点位移计，沿厂房坝段高程218 m层面缝增设12 支测缝计；为及时掌握蓄水后厂房坝段高程218 m层面扬压力的发展情况，沿厂房坝段高程218 m 层面缝增设48 支渗压计。监测仪器布置见图1～2。

图1 20～23号和25号坝段监测仪器布置Fig. 1 Layout of monitoring instruments at dam section No. 20～23 and No.25

图2 24号坝段监测仪器布置Fig.2 Layout of monitoring instruments at dam section No. 24

2 高程218 m层面变形监测

2.1 高程218 m层面位移变形

高程218 m 层面多点位移计自2019年5月28日起测，每天观测2 次。首先对数据进行检查，24FM1-2-1在2019年7月后数据跳动很大，已作为粗差删除处理，多点位移计初始测值不为0，但变形基本稳定。

统计多点位移计特征值，特征值分布见图3。从图3 可以看出，相对于最深点的变形为4.88～6.93 mm，变形最大测点为25FM1-1-3。蓄水期间，高程218 m 层面缝变形基本稳定，变幅介于0.03～1.10 mm。2020年整个汛期，高程218 m 层面缝变形基本稳定，变幅介于0.01～0.60 mm。

图3 2020年汛期高程218 m层面多点位移计变形特征值分布Fig. 3 Distribution of deformation eigenvalues measured by multi-point displacement meters during flood season in 2020

2.2 高程218 m层面测缝开度

高程 218 m 层面测缝计自2019年5月28日起测，每天观测2次。对数据进行检查，除测点20LF1测值不稳定外，其余测缝计开合度测值正常。

统计高程218 m 层面测缝计特征值，其分布见图4。从图4可以看出，测缝计测值较小，介于-0.03～0.17 mm。2020年整个汛期，高程218 m 层面测缝计变幅介于0～0.05 mm，变幅较小，测值基本稳定。

图4 2020年汛期高程218 m层面测缝计特征值分布Fig. 4 Distribution of deformation eigenvalues measured by joint meters during flood season in 2020

3 高程218 m层面缝渗压监测

高程218 m 层面渗压监测选择在高程212.5 m廊道20～25号坝段各布设4支渗压计，在高程230 m坝后桥20～25号坝段各布设4支渗压计。

高程 218 m 渗压自2019年5月18日起测。蓄水期间，已接入自动化渗压计，每天观测2次，同时采用人工观测渗压计，每周观测1次。对上述测点数据进行了检查，发现渗压计25FP2-3 未安装成功，无观测数据，其他大多数渗压计测点测值未见明显粗差。

统计高程218 m 渗压计特征值，测值过程线见图5，大坝上游水位与渗压计25FP2-1 测值相关图见图6，渗压分布见图7。

图6 大坝上游水位与渗压计25FP2-1测值相关图Fig. 6 Correlation between upstream water level and values measured by 25FP2-1 osmometer

2020年汛期，高程218 m 渗压水位测值为215.95～262.67 m，最大测值发生在高程212.5 m 廊道顶拱的测点25FP2-1。除22FP2-1 和25FP2-1外，2020年汛期其他渗压计渗压水位变幅为0.03～4.79 m，测值基本稳定。渗压计22FP2-1从2020年至今大致呈上升趋势，2020年汛期变幅11.38 m。渗压计25FP2-1 与上游水位呈明显线性相关性，2020年汛期变幅12.01 m。从图7可知，高程218 m层面未形成沿坝段的渗漏通道。

图7 高程218 m层面渗压分布图（2020年9月13日）Fig. 7 Distribution of seepage pressure on the surface at elevation 218 m

根据设计要求，厂房坝段高程218 m 层面渗压系数设计警戒值为0.35。以厂房坝段高程218 m层面各测点在2020年汛期两个时段（2020年6月10日和 2020年9月13日，后者为 2020年汛期最高水位）的实测渗压水位为计算对象，得到相应的渗压系数。2020年6月10日，超过设计要求的共有3个测点，分别为 22FP2-1（0.43）、25FP1-1（0.43）和25FP2-1（0.97）。2020年9月13日，超过设计要求的共有2个测点，分别为22FP2-1（0.57）和25FP2-1（0.97）。上述测点需重点关注。

4 结语

分析高程218 m 层面多点位移计和测缝计、渗压计监测资料可知：

（1）蓄水期间，高程218 m 层面多点位移计测值基本稳定，变幅介于0.03～1.10 mm。2020年整个汛期，高程218 m 层面缝变形基本稳定，变幅介于0.01～0.60 mm之间。

（2）测缝计测值较小，介于-0.03～0.17 mm。2020年整个汛期，高程218 m层面测缝计变幅介于0～0.05 mm，变幅较小，测值基本稳定。

（3）高程218 m层面渗压计22FP2-1和25FP2-1 的渗压系数在2020年汛期最高水位时已超过设计警戒值（其中25FP2-1渗压系数达0.97），需引起关注。