三江口水利枢纽工程大坝边坡变形监测方案

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1、大坝边坡变形监测方案1、编制依据1、三江口水利枢纽工程右坝肩施工图设计文件2、水利水电工程施工测量规范(SL52-93)3 、 工程测量规范( GB50026-2003 )4、国家三角测量规范(GB/T17942-2000)5、国家三、四等水准测量规范(GB12898-2009)6、三江口水利枢纽工程坝肩地形地质调查资料2、工程概况2.1 工程基本情况三江口水利枢纽工程位于重庆市彭水县青平乡境内的普子河下游，距 彭水县城35km，是普子河流域规划的第四个阶梯级电站。三江口水利枢纽工程是一水利综合利用工程，工程的开发任务为发电、 灌溉、 场镇供水和农村人、 畜饮水。 根据防洪标准( GB5020

2、1-94 )， 三 江口水利枢纽工程属III等中型工程。水库为不完全年调节水库，正常蓄水 位 306.0m ， 总库容 6813 万 m3， 灌溉面积 5.231 万亩， 向乡镇及人畜年供 水 量 1325 万 m3 ， 电 站 总装 机 3.0 万 kw 。枢纽建筑物主要由拦河大坝、 溢流表孔、 电站进水口、 发电引水系统 及电站厂房、 灌溉干渠及大型渠系交叉建筑物等组成。拦河大坝为混凝土双曲拱坝， 在其右岸非溢流坝段设置取水建筑物， 泄水建筑物包括溢流表孔、大坝底孔。大坝基础高程为 236.00m ，坝顶高程 309.50m ， 最大坝高 73.5m ， 坝顶长度 201.06m ， 中

3、部偏左岸布置 5 孔表孔 泄洪；坝顶宽5m,底宽18m ；压力引水隧洞全长603m,圆型洞身开挖断面 6.3m 。2.2 工程地质2.2.1 气 象普子河流域属亚热带湿润气候区， 气候温和， 雨量弃沛， 四季分明。多年平均气温17.6 C ,极端最高气温44.1 C ,极端最低气温 3.8 C ,多日照时 数 1035h ；多年 平均风年平均 降雨 量 1248.9mm ，降水 天 数 163.3d ； 速 0.9m/s ， 最 大 风 速 15.0m/s ， 多 年 平 均 相 对 湿 度 78% 。2.2.2 区域地 质概况工程区在大地构造上隶属杨子准地台上杨子台坳的川东南陷褶束中的 黔江

4、凹褶束内。出露的地层岩性由老至新有：（1 ）震旦系上统灯影组（Z2dn），（2）寒武系（8），（ 3）奥陶系（0），（ 4）志留系（S），（ 5）泥盆系上统 水车坪组（ D3S ），（ 6）石炭系中统黄龙组（ C2h），（ 7）， 二叠系（ P），（ 8） 三叠系（ T），（ 9）第四系（ Q）。工程区位于新华夏系川鄂湘黔降起褶皱带， 区域内 北东和北北东向褶 皱群和断裂呈有规律的带状分布以及背斜与断层的相伴而生， 构成了本区 的基本构造框架。区内 的主要构造由 西向东有；老厂坪背斜和马武断裂、 普子复向斜、郁山背斜和郁山断层。本区自震旦系以来， 区域内 曾多次沉 积间断， 形成多层古溶蚀面和

5、古岩溶， 它们大多数被后期沉积物充填。根据国家地震局 1990 年出 版的 1:400 万中国地震烈度区划图， 该 工程区 属 VI 度 区。2.2.3 工程库区工程地质条件库区两岸岸坡高陡，相对高差5001000m，平均自然坡度40。60 , 其中灰岩地段稍陡。库区位于普子复向斜东南翼， 岩层呈单斜构造。走向 NE35。45 ,倾向NW，倾角30。43。，库尾接近向斜核部，倾角62。 74。库区无区域性断裂和较大规模断层通过， 层间断层较发育， 但规模 小， 破碎带内 常见糜棱岩、碎裂岩， 少量岩溶角 砾， 多数未胶结。2.2.4 工程坝址工程地质条件普子河在坝址区流向为SE120 ,河谷两

6、岸地形呈“ V ”型对称，315m 高程以下平均自 然坡度 60， 局部近直立， 315m 高程以上平均 35左右； 右岸岸顶高程大于 400m ， 平均自 然坡度 50。（ 1）坝址区出 露地层主要为志留系下统龙马溪组第二段和志留系中统 罗惹坪组第一段， 二者之间以及与上覆地层之间均为整合接触。志留系下统龙马溪组第二段（ S11n2 ）岩 性为青灰灰绿色薄层中厚 层泥质粉砂岩， 岩石软弱， 强度较低， 易风化， 易崩解， 裸露于地表者多 为强风化， 岩体较为破碎。（2）志留系中统罗惹坪组第一段（Sllrl ）：主要为中厚层石英粉砂石， 局部夹有薄层泥质粉砂岩。根据其岩性、岩层结构特征及其工程

7、地质特性 划分为 4 个岩组。第一岩组（S21r11 ）：浅灰色中厚层石英粉砂岩，主要矿物成份为石 英、长石等， 岩石致密坚硬， 完整性好， 强度高， 抗风化能力强， 层理发 育，单层厚度一般1020m。该岩组在坝址区总厚约53m ,与下伏龙马溪组 地层在地形和岩性上界线明显。第二岩组（S21r12 ）：薄层泥质粉砂岩夹中厚层石英砂岩，总厚约38m , 该岩组岩石相对软弱， 强度低， 易风化， 易崩解， 在地形上形成一相对平 缓的凹槽，局部地段呈薄层泥质粉砂岩夹层出露。夹层一般出露宽度 58m， 单层厚度210m，夹层间多为岩屑或岩粉充填，局部夹有0.30.5的泥膜， 泥化特征不明显。 第二岩

8、组与覆盖第三岩组界线较明显。第三岩组（S21r13 ）：中厚层石英粉砂岩，岩石坚硬完整，强度高， 层理发育，坝址区出露厚度60m，主要分布在坝线河床坝基一带，是建坝的 主要岩体， 该岩组顶部和底部分别有 810m 厚的薄层泥质粉砂岩夹层 （ Jcr ）。泥质粉砂岩（Jcr1 ）分布在第三岩组的底部，为薄层泥质粉砂岩，产 状基本稳定， 单层厚度 58m， 单层厚度 15cm， 层理发育， 层间结构面 多为岩屑夹泥膜， 宽一般 0.31.5cm， 泥膜厚度一般小于 0.5cm。 分布较 连续， 遇水易软化， 工程性质较差。薄层泥质粉砂岩（Jcr2 ），分布在第三岩组的顶部，右岸通过变形体的 上游边

9、缘， 平面出露宽度 810m， 厚 68m， 分布连续， 产状稳定。 单层 厚度35cm，层间结构面发育，多为岩屑夹泥膜，宽度一般为0.31.5cm， 泥膜厚度一般小于0.5cm，浅部裂隙局部夹有黄褐色次生泥膜，分布较连续， 遇水易软化， 工程性质较差。第四岩组（ S2lr1 4）： 石英粉砂岩与泥质粉砂岩互层， 该岩组以软硬 相间的互层为基本特征， 由于差异风化， 在地形上表现为脊槽相间特点。（3 ）第四系全新统（Q4 ）：主要包括河流冲积和崩坡积物。冲积分布 于现代河床及高漫滩上， 厚 310m， 为含砂的卵砾石石层， 卵砾石磨圆度 较好， 分选性较差， 砂不连续， 不成层， 结构松散，

10、透水性强， 厚度变化 较大。崩坡积物零星分布于冲沟及缓坡地带，一般厚度13m，成分主要为 碎石土。坝址区地质构造简单， 岩层呈单斜构造， 走向 NE40 50（与河流 近直交）， 倾 向 NW （ 上游偏 左岸 ）， 倾角 35 42 。1）断层坝址区未发现区域断裂和较大规模的断层，断裂构造主要以裂隙为主。 平面地质测绘中统计到的断层共3条：即F1 :层间断层，走向NE47 ,倾 向 NW， 倾角 4248；F2： 层间逆断层， 走向 EN40， 倾向 NW， 倾角 37；F4： 走向 NE48， 倾向 NW， 倾角 42。2）裂隙根据野外平面地质测绘和平硐勘探揭露的 400 多条裂隙统计分析

11、结果： 按产状大致分为4组：NE组：走向NE4050 ,倾向NW，倾角3545 ； NNW组：走向NW330350。，倾 向NE （ SW ），倾角8090 ；NNWNNE 组：走向NW355350。，倾向SE，倾角5080 ；NW组：走向NW300 340， 倾向 SW， 倾角 4060。变形体位于坝线右岸， 在平面上呈不规则长方形， 地形上为一三面临 空的小山梁，地表出露上游边界为L26 （ PD4#下游1012m ），下游边界F2， 后缘高程 315m， 前缘高程 257m， 变形体沿河宽 67m， 纵长 82m。 ZK26 揭露 垂直厚度14.92m，278m高程的PD6#和257高程

12、的PD8#分别查明，底界分 别位于硐深 26m 和 12m 处。 根据纵地质剖面图结合勘探资料综合分析， 其 铅直平均厚度 1416m， 最厚 24m。 采用断面法估算总体积为 4.58 万 m3。坝址区地下水按其埋藏条件可分为第四系松散层中的孔隙性潜水和基 岩裂隙水。3、变形监测的部位坝肩顶部开挖高程为382m，最大开挖高度达146m，施工过程中因地质 原则导致塌方、滑坡数次。 右岸还存在一 4.58 万 m3 变形体， 出现裂缝后 经研究决定采取了开挖卸荷处理， 现已经开挖至 EL280m ， 暂未进行支护， 右岸坝肩开挖支护至280m，左岸坝肩开挖支护至EL255m，因地地质情况复 杂，

13、 左右岸坝肩山体仍然存在较大安全隐患。 为降低安全风险， 避免重大 安全事故， 经市局相关会议决定及业主、监理指示， 在左右岸坝肩设置观测墩，布置监测点，进行左右岸坝肩的变形监测工作。4、变形监测的目的（1）通过设点监测其水平位移及垂直位移，将监测数据与初始值、前 次观测值相比较，科学、准确、及时的分析和预报边坡变形状况，掌握边 坡的稳定情况。（2）现场监测结果用于信息反馈，以便于及时发现问题并采取措施， 降低安全风险，避免重大安全事故的发生，保证施工安全。5、变形监测的设计5.1.监测项目 具体施工监测项目见变形监测必测项目表及变形监测选测项目 表,一般情况下进行必测项目监测，在特定情况下，

14、根据业主、监理方相 关要求，增加进行选测项目监测。变形监测必测项目表序号监测项目测试方法和仪表测试精度备注1水平位移全站仪2 /2+2ppm2垂直位移全站仪变形监测选测项目表序号监测项目测试方法和仪表测试精度备注1地表下沉全站仪2 ” /2+2ppm2围岩内部位移多点位移计0.1mm3围岩压力压力盒0.001MPa4喷混凝土受力混凝土应变计1085锚杆杆体应力钢筋测力计0. IMPa5.2 施工监测方法5.2.1 水 平位移 量 测观测墩、测点布置在左右岸各设置 3 个标准观测墩作为基点，观测墩布置需选择相对稳 定岩体上，通视条件需满足观测要求，观测点位布置数量和位置应能反映 坝肩山体向不同方

15、向变形情况，并便于通达和观测。根据现场地形情况，由监理、 业主到现场确定具体位置，满足左右岸 边坡变形观测。观测墩、 点位埋设埋设方式见下图，图5-1观测墩、监测点结构图（单位：cm） 量 测 设 备南方 NTS-362R 、 索 佳 SET1X 全站 仪。监测方法 采用边角网，布置时视线坡度不宜过大；观测墩设置可靠的保护盖， 顶部的 强制 对中底 盘应 调整水 平 ，倾 斜度 不得大 于 4 。边角网设计时，进行现场踏勘，以便核定点位条件、通视情况和观测环境是否满足 精度要求。5.2.2 垂直 位 移监 测点位布设根据现场实际情况，会同监理、业主现场确定。点位埋设见图 5-1 。量测设备南方

16、 NTS-362R 、索 佳 SET1X 全站 仪。监测方法 采用三角高程法进行垂直位移测量，布设测点时要求推算高程的边长 不大于600m，每条边的中误差不大于3mm，竖角中误差不大于3 ”，仪器高 度量测中误差不大于0.1mm，工作基点至少2个，位移标点安置发射镜，并 采用对向观测作业， 如往返不能同步进行， 则可使其间隔时间保持在 0.5h 以内， 以使往返侧高差平均值中垂直折光的影响最小。5.3变形监测频率变形监测的频率根据不同边坡、不同时段、不同环境以及其自身边坡 变形或稳定状态灵活确定， 不固定具体监测周期。左右岸坝肩边坡变形监测， 一般情况下平均一周全面观测一次；边坡 大规模的梯段

17、爆破后， 针对可能受影响的区域临时增加测量一次；遇到大 雨等特殊天气情况， 适当加密测量；发现边坡有明显变形现象发生后， 进 行加密测量， 可按每天观测一次。在经过监测数据分析后， 判定山体基本稳定后， 可适当延长观测间隔 时间， 但最低不得少于每月一次。5.4变形监测项目的管理基准 监测项目位移管理等级见位移管理等级表 位移管理等级表管理等级管理位移施工状态IIIU0 V Un/3可正常施工II(UN/3) W U0 W (2Un/3)应增加观测、加强巡视，报告相关单位，分析原因，研究支护处理方案IU0 2Un/3停工并应采取特殊措施注：UO-实测位移值；Un-允许位移值观察及量测发现异常时

18、，应及时报告设计、监理、业主相关单位，分析原因，研究 支护处理方案。一般正常状态须同时满足以下条件：水平位移和垂直位移小于 3cm 时， 边坡基本稳定；根据既有成功经验，采用三级监测管理并配合位移速率作为监测管理基准。即将允 许值的三分之二作为警告值，允许值的三分之一作为基准值，将警告值和允许值之间称 为警告范围，实测值落在此范围，应提出警告，说明需商讨和采取施工对策， 预防最终位移值超限，警告值和基准值之间称为注意范围，实测值落在基 准值以下，说明围岩是稳定的。具体监测资料的反馈程序见监测资料的反馈程序图。监测资料的反馈程序图采取特殊措施5.5. 监测数据分析与预测为确保监测结果的质量，加快

19、信息反馈速度，全部监测数据均由计算机管理，每次 监测必须有监测成果，及时形成监测周报表、监测月报表上报项目部及监理单位，并定 期收集整理量测数据资料和测点位移回归曲线图。对当月的施工情况进行评价并提出施 工建议。5.6. 变形监测管理体系的保证措施针对本工程监测项目的特点建立专业组织机构，组成变形监测小组，成员由工程部 和测量队人员组成，项目部设组长一名，由具有丰富施工经验和较高结构分析和计算能 力的技术人员担任，负责监测工作的组织计划，外协工作以及监测资料的质量审核。具 体监测量测组织框图如下:为保证量测数据的真实可靠及连续性，特制定以下各项质量保证措施：监测组与监理工程师密切配合工作，及时

20、向监理工程师报告情况和问题，并提供 有关切实可靠的数据记录。制定切实可行的监测实施方案和相应的测点埋设保护措施，并将其纳入工程的施 工进度控制计划中。量测项目人员要相对固定，保证数据资料的连续性。量测仪器采用专人使用、专人保养、专人检校的管理。量测设备、元器件等在使用前均应经过检校，合格后方可使用。各监测项目在监测过程中必须严格遵守相应的实施细则。量测数据均要经现场检查，复核后方可上报。量测数据的存储、计算、管理均采用计算机系统进行。各量测项目从设备的管理、使用及资料的整理均设专人负责。针对施工各关键问题开展相应的 QC 小组活动，及时分析、反馈信息，指导施工。5.7. 量测数据发生突变的处理

21、对策施工过程中如发生量测数据突变,应采取如下措施： 立即上报项目部，由施工部通知下去，暂停施工，实施 24 小时监控； 由项目总工组织技术人员进行分析，制定相关措施，并将情况及时上报业主和 监理、设计单位。请业主组织施工、监理、设计等部门共同制定应对措施。6、变形监测流程监控量测流程图7、变形监测人员、设备配置7.1变形监测人员配置主要人员配置表序号工种数量备注1测量员102技术贝23施工人员87.2变形监测设备配置主要设备配置表序号名称型号单位数量备注1全站仪NTS-362R台1已有2全站仪索佳SET1X台1购置3单棱镜组套6购置4强制对中器套40购置5连接螺栓个8购置6对中器保护盖套40购置7多点位移计XB-190套10购置8压力盒XB-150套10购置9混凝土应变计XB-160套10购置10钢筋测力计BF-B套10购置