施工强度控制研究与指导方法

1.坝体垂直位移控制研究

根据电解质式垂直位移监测系统和振弦式沉降仪的监测资料,6+130断面在2004年5月23日、24日、25日连续3d的观测中,该断面坝轴线附近垂直方向的位移分别为24mm、11mm、7mm,而此3d该断面所在工区的日填土强度分别为9059m3、8890m3、8693m3,据此情况分析原因判断是上部填土速度过快,荷载增加过大导致软基变形过大。科技创新项目组经过仔细分析,决定该断面所在的工区暂停施工,并同时相应减缓了其他工区的填土速度。通过继续跟踪观测该断面所埋电解质式垂直位移监测系统和振弦式沉降仪,至6月10日该断面的沉降趋于稳定,沉降量在2mm 左右,该工区恢复了施工,并严格控制施工速度,根据科技创新项目组的建议将日填土强度控制在5000m3左右,日填土厚度0.25m 左右。

7+155断面所在位置筑坝前有一条横贯坝体的中心沟,施工中坝基采用粉喷桩进行了处理,工程地质条件得到了较好的改善,从监测资料上反映出该断面的垂直位移比其他两个断面小许多,但在2004年5月27日的观测中,该断面一天沉降量达到20mm,而27 日该断面所在工区的填土强度为9738m3,估计日填土厚度为0.50m 左右(见表8-7),据此情况分析是由于27日该断面所在工区填土速率较快,荷载增加较大所致,施工单位立即于5月27日减缓了施工速度,并将日填土强度控制在5000m3左右。经2004年6月1日观测,沉降为22mm,平均每天约4mm,达到了控制指标。经研究,由于该断面的坝基进行了施工处理,虽然填土速率较快,但该断面垂直位移较小,因此决定该工区的施工速度及填土强度参照其他两个断面沉降仪所在工区的施工速度及填土强度5000m3/d施工。

表8-7　填土强度与沉降量对照表

为直观了解此两个断面施工期施工进度,与对应断面电解质式垂直位移监测系统的观测曲线进行分析比较,项目组根据施工期的统计资料绘制了对应时段的坝体施工形象进度示意图(见图8-9、图8-10)。

图8-9　6+130断面坝体施工形象进度示意图

图8-10　7+155断面坝体施工形象进度示意图

根据观测资料及施工单位施工期的填土高度统计表(略),绘制了沉降量(垂直位移)与填土高度关系曲线图(见图8-11、图8-12、图8-13)。从图中可以看出,由于三个断面沉降仪的埋设时间不同,坝体土方填筑强度不同,加上7+160断面坝基下部进行了地基处理,三支仪器所在断面的同期沉降也不完全一致,6+137断面所在的工区当填土高度达12m 时,发生了280mm 以上的沉降;6+457断面所在的工区当填土高度达12m时,发生了220mm 以上的沉降;7+162断面所在的工区当填土厚度达12m 时,发生了120mm 以上的沉降。用监测资料合理指导施工期的坝体施工速度及填土强度,主坝淮北段施工期的坝体沉降速度控制在4～6mm/d,从而防止了由于坝基薄弱,在施工期坝体施工荷载增加较快而导致的坝体出现的剪切破坏。

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图8-11　6+137断面沉降量—填土高度过程图

图8-12　6+457断面沉降量—填土高度过程图

图8-13　7+162断面沉降量—填土高度过程图

2.坝体水平位移控制研究

从电解质式水平位移监测系统的资料看,6+130断面水平位移表现为向上游偏移8.44mm,7+155断面水平位移表现为向下游偏移9.76mm,项目组认为,未发现有明显的滑移或错动,最上部的累积水平位移均小于1cm,水平位移相对稳定。

3.坝体孔隙水压力消散控制研究

本项目在6个主要断面布置有24支坝体孔隙水压力计。项目组选取6+135、6+455两个断面靠下游的PT2—4、PT3—4的观测数据做分析反馈。

从PT2—4的数据了解到,5月25日观测到孔隙水压力增加较快,7d内增加了30k Pa,通过埋设在该区域的电解质式垂直位移监测系统同期观测,该时间段坝体土方施工速度较快,上部荷载增加较快,由于施工单位做出了该断面所在的工区立即停止施工的决定,至6月10日电解质式垂直位移监测系统所测垂直位移趋于稳定,该工区恢复施工,同时严格控制施工速度及填土强度,此时孔隙水开始消散。

从PT3—4的数据了解到,5月23日观测到孔隙水压力增加较快,5d内增加了15k Pa,项目组采取了控制施工速度及填土强度的措施,孔隙水压力得到较为有效的控制。

2004年10月下旬,主坝淮北段工程坝体土方填筑基本结束。通过电解质式垂直位移监测系统在施工中的定期观测,发现在2004 年10 月12 日至2004 年11 月16 日的30 多天内,观测断面的日平均沉降最大仅为0.76mm/d左右,坝体位移已基本稳定,此时,坝面护砌工程开始施工。在2004年11月至2005年8月坝面护砌工程施工期间,项目组始终通过电解质式垂直位移监测系统对坝体位移进行了观测,没有发现坝体内部发生较大的变形。