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沐若水電站安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

文檔作者：徐化偉段國(guó)學(xué) 白琦瑞文檔來源： 1．長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司樞紐設(shè)計(jì)處 2．長(zhǎng)江三峽技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月13日
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第44卷第8期
2 0 1 3年4月
人 民 長(zhǎng) 江
Yangtze River
Vo1．44。No．8
Apr．， 2013
文章編號(hào)：1001—4179(2013)08—0101—04
沐若水電站安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)
徐化偉 ，段國(guó)學(xué) ，白琦瑞
(1．長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司樞紐設(shè)計(jì)處，湖北武漢430010； 2．長(zhǎng)江三峽技術(shù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有限公
司，北京100038)
摘要：馬來西亞沐若水電站安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)從工程實(shí)際出發(fā)，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和地質(zhì)條件對(duì)監(jiān)測(cè)儀器進(jìn)行合理布
局，還充分考慮了當(dāng)?shù)靥厥獾娜肆Y源現(xiàn)狀、宗教信仰、法律法規(guī)等，選用了先進(jìn)又易用的監(jiān)測(cè)手段。針對(duì)沐
若水電站大壩、兩岸邊坡及引水發(fā)電系統(tǒng)等部位工程特點(diǎn)，布設(shè)了變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變等常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和強(qiáng)
震動(dòng)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，所選用的監(jiān)測(cè)儀器主要為振弦式、差阻式及其他類型儀器。還簡(jiǎn)要介紹了沐若水電站安全自
動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、規(guī)模、配置及功能要求。
關(guān)鍵詞：安全監(jiān)測(cè)；大壩安全；碾壓混凝土壩；沫若水電站
中圖法分類號(hào)：TV698 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
1 工程概述
沐若水電站位于馬來西亞砂撈越州加帛區(qū)Belaga
鎮(zhèn)上游約80 km處，包括146 m高的碾壓混凝土壩和
裝機(jī)944 MW 的引水式電站，工程主要任務(wù)是發(fā)電。
沐若水電站安全監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括弧形混凝土重力
壩、引水發(fā)電建筑物、左右岸邊坡、“圣石”等部位的監(jiān)
測(cè)。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變等，其中變形
和滲流為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。主要監(jiān)測(cè)內(nèi)容包括以下3個(gè)
方面 一 。
(1)變形監(jiān)測(cè)。壩區(qū)巖石為厚層砂巖和硬砂巖，
偶爾夾有頁巖，具有高壓縮和抗剪能力，低滲透性。上
游右壩肩以及下游左岸處巖石強(qiáng)度較低，有較高的變
形模量并有不均勻沉降的可能性?？紤]到這一點(diǎn)，工
程師設(shè)計(jì)了彎曲的大壩軸線，避免壩趾布置在下游左
岸的較弱巖石上。右壩肩有砂巖外露，且另有一個(gè)具
宗教意義、必須保留的“圣石”。綜合考慮，壩體的水
平位移和基礎(chǔ)的不均勻沉降是大壩變形監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)，
此外，大壩左右岸邊坡、“圣石”的變形穩(wěn)定情況亦是
工程監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)。引水發(fā)電建筑物變形監(jiān)測(cè)部位包括
進(jìn)水口邊坡、調(diào)壓井開挖邊坡和廠房后緣邊坡。
(2)滲流監(jiān)測(cè)。由于壩基巖體具有良好的隔水性
能，故水庫(kù)滲漏可能性很小。但設(shè)計(jì)上，為安全起見仍
對(duì)壩基采用垂直帷幕防滲。為此，帷幕的防滲和排水
孔的降壓效果是滲流監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)。引水發(fā)電建筑物則
重點(diǎn)監(jiān)測(cè)調(diào)壓井平臺(tái)地下水位的變化。
(3)應(yīng)力應(yīng)變。應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)主要是了解和掌握
施工期和運(yùn)行期大壩典型斷面混凝土溫度的變化規(guī)
律，為碾壓混凝土的澆筑提供參數(shù)，同時(shí)對(duì)壩體局部結(jié)
構(gòu)的受力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及布置
2．1 壩體變形監(jiān)測(cè)
2．1．1 壩體水平位移
考慮到大壩軸線為弧線布置的特點(diǎn)，壩體水平位
移以左右岸壩端、1／4壩軸線處及中部的2，6，10，14，
19號(hào)共5個(gè)壩段為主，其水平位移采用垂線觀測(cè)，共
計(jì)布置5條倒垂線和7條正垂線。具體布置是：5個(gè)
壩段各布置1條倒垂線，10號(hào)壩段布設(shè)3條正垂線，6
號(hào)和14號(hào)壩段各布置2條正垂線。
其他壩段水平位移主要通過布設(shè)于橫縫處的三向
板式測(cè)縫標(biāo)點(diǎn)間接觀測(cè)。三向板式測(cè)縫標(biāo)點(diǎn)可觀測(cè)橫
縫處兩壩段間3個(gè)方向(壩軸向、水流向和鉛直向)的
收稿日期：2013一o3一lO
作者簡(jiǎn)介：徐化偉，男，工程師，主要從事工程安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)。E—mail：xuhuawei@ejwsjy．eom．en
102 人 民 長(zhǎng) 江
相位位移，各壩段間的相對(duì)位移結(jié)合垂線的實(shí)測(cè)水平
位移可近似推算出其他壩段的水平位移。在高程500
m廊道的壩體橫縫處各安裝1個(gè)三向板式測(cè)縫標(biāo)點(diǎn)，
共計(jì)安裝18個(gè)。
另外，在2，6，10，14號(hào)和19號(hào)壩段壩頂各布設(shè)一
個(gè)表面水平位移測(cè)點(diǎn)，共5個(gè)表面水平位移測(cè)點(diǎn)，采用
交會(huì)法觀測(cè)壩體水平位移。該觀測(cè)方法主要作為壩體
水平位移觀測(cè)的備用手段，在垂線出現(xiàn)故障或需要時(shí)
觀測(cè)(圖1)。
3 4 5 6 7 8 9 ll il l2 l3 14 I5 16 l 7
卜
、／ ＼ 礦卜
田三向測(cè)縫杭
口]正垂線
l十 壓田 倒水準(zhǔn)垂點(diǎn)線
圖1 大壩變形監(jiān)測(cè)布置
2．1．2 壩體垂直位移
壩頂和壩基廊道處的垂直位移通過精密水準(zhǔn)法觀
測(cè)。在壩頂處布設(shè)1條精密水準(zhǔn)路線，精密水準(zhǔn)路線
延伸至左岸灌漿平硐，并在平硐端部設(shè)工作基點(diǎn)。壩
頂水準(zhǔn)路線上共布設(shè)水準(zhǔn)標(biāo)點(diǎn)22個(gè)。在8～12號(hào)壩
段上游基礎(chǔ)廊道、橫向排水廊道和下游交通廊道布設(shè)
精密水準(zhǔn)環(huán)線。共計(jì)布置l5個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)。
2．1．3 壩肩邊坡變形
主要針對(duì)右岸壩肩“圣石”以及左岸5號(hào)壩段壩
肩的局部不穩(wěn)定塊體進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)設(shè)施為多點(diǎn)位移
計(jì)，共計(jì)布置7套多點(diǎn)位移計(jì)。
2．2 壩體滲流監(jiān)測(cè)
2．2．1 壩基滲漏量
監(jiān)測(cè)范圍包括壩體基礎(chǔ)廊道各基礎(chǔ)排水孔滲漏
量。施工期的基礎(chǔ)滲漏量通過容積法量測(cè)排水孔的單
孔滲漏量；運(yùn)行期的基礎(chǔ)滲漏量可通過量水堰集中量
測(cè)并結(jié)合滲漏量較大排水孔單孑L量測(cè)法進(jìn)行觀測(cè)。量
水堰布置在基礎(chǔ)廊道集水井附近，布設(shè)2個(gè)量水堰。
2．2．2 壩基滲壓
壩基滲壓監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)是2—20號(hào)壩段。在2～2O
號(hào)壩段基礎(chǔ)廊道的主排水幕處各布設(shè)1個(gè)測(cè)壓管，另
外，為監(jiān)測(cè)壩基橫向的滲壓分布情況，選擇2個(gè)壩基部
位有橫向排水廊道的壩段，在其壩基縱向排水廊道處
各布設(shè)2個(gè)測(cè)壓管。共計(jì)布設(shè)23個(gè)測(cè)壓管(圖2)。
圖2 大壩滲流滲壓監(jiān)測(cè)布置
2．2．3 水質(zhì)分析
水庫(kù)蓄水后，隨著局部滲漏通道滲透壓力的不斷
增大，可能造成局部管涌或化學(xué)侵蝕性破壞，特別是斷
層或夾層部位。因此，在水庫(kù)蓄水前應(yīng)取得主要的壩
基滲漏水及河水水樣的全分析結(jié)果。在水庫(kù)蓄水后，
應(yīng)定期對(duì)壩基滲漏水及河水水樣作對(duì)比簡(jiǎn)分析和全分
析。
2．3 壩體混凝土應(yīng)力應(yīng)變及溫度監(jiān)測(cè)
選取有代表性的壩段進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)
容為混凝土溫度及局部結(jié)構(gòu)混凝土應(yīng)力。在1O號(hào)壩
段(圖3)壩趾與壩踵處各布設(shè)2組二向應(yīng)變計(jì)和1支
無應(yīng)力計(jì)，位置分別距上、下游壩面10 cm且與壩面平
行，共計(jì)8支應(yīng)變計(jì)和2支無應(yīng)力計(jì)。在11號(hào)壩段壩
體中心剖面上，埋設(shè)1支無應(yīng)力計(jì)，壩踵和壩趾處各埋
設(shè)1支混凝土應(yīng)變計(jì)，6號(hào)壩段和13號(hào)壩段各布置1
支測(cè)縫計(jì)監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)部位與基巖結(jié)合情況。在7～8號(hào)
壩段和11～12號(hào)壩段的橫縫間各布置5支測(cè)縫計(jì)監(jiān)
測(cè)橫縫開合情況，總計(jì)12支測(cè)縫計(jì)。在5號(hào)壩段和
10號(hào)壩段按10 m左右一層布設(shè)溫度計(jì)，共布設(shè)約93
支溫度計(jì)，以觀測(cè)施工期和運(yùn)行期壩體混凝土溫度的
變化和分布情況。各層布設(shè)在上游面處的溫度計(jì)兼測(cè)
水庫(kù)水溫。6號(hào)壩段錨索廊道布置10支錨索測(cè)力計(jì)，
監(jiān)測(cè)錨索預(yù)應(yīng)力損失情況。
2．4 引水發(fā)電建筑物監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及布置
引水發(fā)電建筑物監(jiān)測(cè)主要是邊坡變形監(jiān)測(cè)。對(duì)于
邊坡表面變形監(jiān)測(cè)，采用在邊坡馬道上設(shè)置表觀位移
觀測(cè)墩，并利用施工控制網(wǎng)點(diǎn)或擴(kuò)大展點(diǎn)作為工作基
點(diǎn)，采用交會(huì)法觀測(cè)邊坡水平位移。表面變形測(cè)點(diǎn)根
據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況布置，重點(diǎn)布置在斷層、塊體部位或預(yù)
計(jì)變形較大部位。
第8期 徐化偉，等：沐若水電站安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì) 1O3
(1)在進(jìn)水口邊坡局部不穩(wěn)定塊體處布設(shè)2支多
點(diǎn)位移計(jì)測(cè)孔，孔深均為35 m，每孔4個(gè)測(cè)點(diǎn)。無粘
結(jié)預(yù)應(yīng)力錨索布設(shè)錨索測(cè)力計(jì)2支。
(2)調(diào)壓井開挖邊坡布置2個(gè)表面水平位移監(jiān)測(cè)
點(diǎn)。
(3)主廠房后緣邊坡軟巖支護(hù)區(qū)布設(shè)6支多點(diǎn)位
移計(jì)測(cè)孔，監(jiān)測(cè)邊坡巖體深部變形情況和分布。多點(diǎn)
位移計(jì)測(cè)孔孔深均為35 m，每孔4個(gè)測(cè)點(diǎn)。
圖3 10號(hào)壩段應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)布置示意
2．5 廠房后緣邊坡滲流監(jiān)測(cè)儀器布置
電站后緣邊坡布置測(cè)壓管3支，調(diào)壓井開挖邊坡
布置測(cè)壓管2支，監(jiān)測(cè)該處地下水位變化情況。主廠
房后緣邊坡排水洞內(nèi)布置量水堰8個(gè)，監(jiān)測(cè)洞內(nèi)滲流。
2．6 大壩強(qiáng)震動(dòng)監(jiān)測(cè)
沫若水電站大壩強(qiáng)震動(dòng)測(cè)點(diǎn)布設(shè)在建筑物各階振
型的最大值、地震反應(yīng)較大以及重要的動(dòng)力特征部位。
大壩結(jié)構(gòu)反應(yīng)臺(tái)陣測(cè)點(diǎn)分別布置在8號(hào)壩段，10號(hào)壩
段及河谷自由場(chǎng)地。強(qiáng)震動(dòng)加速度傳感器測(cè)量方向應(yīng)
布設(shè)成水平徑向、水平切向和豎向三分量。其具體布
置為，在8號(hào)壩段和l0號(hào)壩段壩頂高程546 m處各布
設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)，10號(hào)壩段壩基高程410 m處布設(shè)1個(gè)測(cè)
點(diǎn)，在大壩下游、距離大壩1 km以內(nèi)的河谷空曠場(chǎng)地
布設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，且布置位置在左岸上壩公路附近，測(cè)點(diǎn)
周圍不受建筑和結(jié)構(gòu)振動(dòng)影響，位于穩(wěn)定基巖上。
3 安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化
3．1 安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
如圖4所示，沫若水電站監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)采用分
布式體系結(jié)構(gòu)，一次傳感器就近接入采集單元，以縮短
數(shù)字量與模擬量的轉(zhuǎn)輸距離，同時(shí)減少儀器電纜使用
量。采用分布式體系結(jié)構(gòu)較能保障整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性
與可靠性，即使一個(gè)測(cè)控單元出現(xiàn)問題也不會(huì)影響整
個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行 。
根據(jù)沫若水電站樞紐建筑物布置特點(diǎn)及監(jiān)測(cè)管理
站的環(huán)境要求，采集單元布置原則是，在監(jiān)測(cè)儀器相對(duì)
集中的部位集中設(shè)置，主要考慮交通無干擾并遠(yuǎn)離強(qiáng)
電磁干擾設(shè)備。監(jiān)測(cè)中心站設(shè)置在電站地面廠房。在
大壩生態(tài)電站控制樓附近設(shè)置大壩及大壩邊坡監(jiān)測(cè)管
理站(簡(jiǎn)稱大壩監(jiān)測(cè)管理站)。監(jiān)測(cè)中心站中配備數(shù)
據(jù)采集計(jì)算機(jī)，其主要功能是通過數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接收
分布于各部位測(cè)站上傳的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，按規(guī)定的格式統(tǒng)
一存放在原始和整編數(shù)據(jù)庫(kù)中，同時(shí)接授監(jiān)測(cè)中心站
上位機(jī)的相關(guān)指令，對(duì)數(shù)據(jù)采集裝置下達(dá)控制指令。
圖4 沫看水電站安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
監(jiān)測(cè)中心站與監(jiān)測(cè)管理站之間采用光纜連接實(shí)現(xiàn)
網(wǎng)絡(luò)通信。采集單元間使用485通訊電纜連接。監(jiān)測(cè)
中心站預(yù)留與電站監(jiān)控系統(tǒng)以及電站MIS系統(tǒng)的傳
輸接口。系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，即以
數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)作為中央節(jié)點(diǎn)用總線向外延伸，連接
相應(yīng)監(jiān)測(cè)站內(nèi)的采集單元。
4 結(jié)語
(1)沫若水電站安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)依據(jù)《混凝土大壩
安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(DL／T5178—2003)要求? ，密切
結(jié)合工程特點(diǎn)，重點(diǎn)突出。合理布設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)施，為大壩
的安全及可靠運(yùn)行提供了有力保障。
(2)目前各項(xiàng)目監(jiān)測(cè)設(shè)施均在按設(shè)計(jì)要求實(shí)施，
其中滲流和應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)設(shè)施已全部埋設(shè)完畢，變形
監(jiān)測(cè)設(shè)施和強(qiáng)震動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)施也將逐步實(shí)施完成。系統(tǒng)
自工程開工以來已經(jīng)積累了大量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為指導(dǎo)施
工和蓄水安全鑒定提供了寶貴資料。
(3)為滿足沫若水電站現(xiàn)代化管理的需求，工程
安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)也將逐步實(shí)施。
參考文獻(xiàn)：
[1] DLT5178—2003混凝土大壩安全監(jiān)測(cè)規(guī)范[s]．
[2] DLT5416—2009水工建筑物強(qiáng)震動(dòng)安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范[s]．
[3] 段國(guó)學(xué)．三峽大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)簡(jiǎn)介[J]．人民長(zhǎng)江，2009。
40(12)．
(編輯：鄭毅)
104 人 民 長(zhǎng) 江
Design of safety monitoring system of M urum Hydropower Station in M alaysia
XU Huawei ，DUAN Guoxue ，BAI Qirui
(1．Hydraulic Complex Design Department，Changfiang Institute of Survey，Planning，Design and Research，Wuhan 430010，
China； 2．Yangtze Three Gorges Technology and Economy Development Co．，Ltd．，Beqing 100038，China)
Abstract： Aiming at the reality of Murum Hydropower Station，we propose a rational layout of safety monitoring devices taking
into account structural characteristics and geological conditions．The advanced but simple monitoring methods are adopted considering
local manpower resources，religion，laws and regulations．Measurement devices for deformation，seepage，stress and strain
as well as strong earthquake monitoring devices are designed to monitor dam stru ctures，bank slopes and water diversion system ，
and the devices are mainly vibrating wire sensors and differential resistance sensors． W e briefly present the design，scale and
functional requirements of the automatic safety monitoring system．
Key words： safety monitoring；dam safety；roller concrete dam；Murum Hydropower Station
{上撮第100 頁)
7組共計(jì)28塊的試驗(yàn)。其中，沿混凝土試件膠結(jié)面剪
斷的有8件；全部沿混凝土層面處剪斷的有14件；其
他6塊，部分從混凝土層面剪斷，部分從混凝土試件膠
結(jié)面處剪斷。
通過試驗(yàn)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)剪斷面照片可看出，層間間
歇期在8 h以內(nèi)的試件，其剪斷面大都沿 昆凝土試件
膠結(jié)面剪斷，剪斷面起伏較大，部分骨料被剪斷，說明
層面結(jié)合很好。間歇時(shí)間超過8 h以上的試件，其沿
層面被剪斷的概率較高，與采用哪種層間處理材料的
關(guān)系不大。
根據(jù)原位抗剪試驗(yàn)成果，采取正常的處理方式進(jìn)
行施工，碾壓混凝土摩擦系數(shù) 值在1．18—1．69，凝
聚力C 值在1．24 —1．55 MPa。
4 結(jié)語
在沐若水電站工程混凝土原材料的試驗(yàn)研究中，
針對(duì)骨料石粉含量高的特點(diǎn)，采用粉煤灰、高效減水劑
以及引氣劑組合聯(lián)摻方式進(jìn)行碾壓混凝土配合比設(shè)
計(jì)，所設(shè)計(jì)出的碾壓混凝土的親和性和可碾性較好，各
項(xiàng)性能指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且具有明顯的經(jīng)濟(jì)效
益。
兩個(gè)階段的碾壓混凝土工藝試驗(yàn)，驗(yàn)證了混凝土
的可碾性及施工工藝參數(shù)，為大壩碾壓混凝土施工積
累了經(jīng)驗(yàn)。通過以上試驗(yàn)確定并提出了適合熱帶季風(fēng)
氣候條件下的沐若水電站大壩碾壓混凝土的施工質(zhì)量
控制標(biāo)準(zhǔn)及措施。
(編輯：鄭毅)
M ix proportion and roller—·com pacted test of dam concrete of M urum Hydropower Station
YU Jinshui‘，WANG Lihua ，YANG Sen
(1．Sinohydro Bureau 8 Co．，Ltd，Changsha 410007，China； 2．Water Afairs Bureau of Wulong County in Chongqing City，
Chongqing 408500，China)
Abstract： The raw materials for construction of Murum Hydropower Station is identified as weak or slight weathered sandstone
and the artificial fine aggregate is found to have high content of stone powder．Aiming at the above defects，the mix proportion de—
sign was conducted by adopting compound mixing with fly—ash，water—reducing agent and air—entraining agent，the influence
of stone powder content on concrete perform ance is paid a significance attention to．The preliminary design was proved by labora—
tory test，and two roller—compacted technical tests were conducted at upstream cofferdam and the outside environment to find a
better mix proportion fitting to the local climate and raw materials，and the roller—compacted workability and technical parame·
ters of the concrete were further verified．The quality control standard and measures for concrete construction are put forward．
Key words： roller concrete；mix proportion；technological test；content of stone powder；Murum Hydropower Station

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