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沐若水电站安全监测设计

文档作者：徐化伟段国学白琦瑞文档来源： 1．长江勘测规划设计研究有限责任公司枢纽设计处 2．长江三峡技术经济发展有限公司		点击数：	更新时间： 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 长 江
Yangtze River
Vo1．44。No．8
Apr．， 2013
文章编号：1001—4179(2013)08—0101—04
沐若水电站安全监测设计
徐化伟 ，段国学 ，白琦瑞
(1．长江勘测规划设计研究有限责任公司枢纽设计处，湖北武汉430010； 2．长江三峡技术经济发展有限公
司，北京100038)
摘要：马来西亚沐若水电站安全监测设计从工程实际出发，根据结构特点和地质条件对监测仪器进行合理布
局，还充分考虑了当地特殊的人力资源现状、宗教信仰、法律法规等，选用了先进又易用的监测手段。针对沐
若水电站大坝、两岸边坡及引水发电系统等部位工程特点，布设了变形、渗流、应力应变等常规监测项目和强
震动监测项目，所选用的监测仪器主要为振弦式、差阻式及其他类型仪器。还简要介绍了沐若水电站安全自
动化监测系统的设计、规模、配置及功能要求。
关键词：安全监测；大坝安全；碾压混凝土坝；沫若水电站
中图法分类号：TV698 文献标志码：A
1 工程概述
沐若水电站位于马来西亚砂捞越州加帛区Belaga
镇上游约80 km处，包括146 m高的碾压混凝土坝和
装机944 MW 的引水式电站，工程主要任务是发电。
沐若水电站安全监测内容包括弧形混凝土重力
坝、引水发电建筑物、左右岸边坡、“圣石”等部位的监
测。监测项目包括变形、渗流、应力应变等，其中变形
和渗流为重点监测项目。主要监测内容包括以下3个
方面 一 。
(1)变形监测。坝区岩石为厚层砂岩和硬砂岩，
偶尔夹有页岩，具有高压缩和抗剪能力，低渗透性。上
游右坝肩以及下游左岸处岩石强度较低，有较高的变
形模量并有不均匀沉降的可能性。考虑到这一点，工
程师设计了弯曲的大坝轴线，避免坝趾布置在下游左
岸的较弱岩石上。右坝肩有砂岩外露，且另有一个具
宗教意义、必须保留的“圣石”。综合考虑，坝体的水
平位移和基础的不均匀沉降是大坝变形监测的重点，
此外，大坝左右岸边坡、“圣石”的变形稳定情况亦是
工程监测的重点。引水发电建筑物变形监测部位包括
进水口边坡、调压井开挖边坡和厂房后缘边坡。
(2)渗流监测。由于坝基岩体具有良好的隔水性
能，故水库渗漏可能性很小。但设计上，为安全起见仍
对坝基采用垂直帷幕防渗。为此，帷幕的防渗和排水
孔的降压效果是渗流监测的重点。引水发电建筑物则
重点监测调压井平台地下水位的变化。
(3)应力应变。应力应变监测主要是了解和掌握
施工期和运行期大坝典型断面混凝土温度的变化规
律，为碾压混凝土的浇筑提供参数，同时对坝体局部结
构的受力情况进行监测。
2 监测项目及布置
2．1 坝体变形监测
2．1．1 坝体水平位移
考虑到大坝轴线为弧线布置的特点，坝体水平位
移以左右岸坝端、1／4坝轴线处及中部的2，6，10，14，
19号共5个坝段为主，其水平位移采用垂线观测，共
计布置5条倒垂线和7条正垂线。具体布置是：5个
坝段各布置1条倒垂线，10号坝段布设3条正垂线，6
号和14号坝段各布置2条正垂线。
其他坝段水平位移主要通过布设于横缝处的三向
板式测缝标点间接观测。三向板式测缝标点可观测横
缝处两坝段间3个方向(坝轴向、水流向和铅直向)的
收稿日期：2013一o3一lO
作者简介：徐化伟，男，工程师，主要从事工程安全监测设计。E—mail：xuhuawei@ejwsjy．eom．en
102 人 民 长 江
相位位移，各坝段间的相对位移结合垂线的实测水平
位移可近似推算出其他坝段的水平位移。在高程500
m廊道的坝体横缝处各安装1个三向板式测缝标点，
共计安装18个。
另外，在2，6，10，14号和19号坝段坝顶各布设一
个表面水平位移测点，共5个表面水平位移测点，采用
交会法观测坝体水平位移。该观测方法主要作为坝体
水平位移观测的备用手段，在垂线出现故障或需要时
观测(图1)。
3 4 5 6 7 8 9 ll il l2 l3 14 I5 16 l 7
卜
、／ ＼ 矿卜
田三向测缝杭
口]正垂线
l十 压田 倒水准垂点线
图1 大坝变形监测布置
2．1．2 坝体垂直位移
坝顶和坝基廊道处的垂直位移通过精密水准法观
测。在坝顶处布设1条精密水准路线，精密水准路线
延伸至左岸灌浆平硐，并在平硐端部设工作基点。坝
顶水准路线上共布设水准标点22个。在8～12号坝
段上游基础廊道、横向排水廊道和下游交通廊道布设
精密水准环线。共计布置l5个水准点。
2．1．3 坝肩边坡变形
主要针对右岸坝肩“圣石”以及左岸5号坝段坝
肩的局部不稳定块体进行监测。监测设施为多点位移
计，共计布置7套多点位移计。
2．2 坝体渗流监测
2．2．1 坝基渗漏量
监测范围包括坝体基础廊道各基础排水孔渗漏
量。施工期的基础渗漏量通过容积法量测排水孔的单
孔渗漏量；运行期的基础渗漏量可通过量水堰集中量
测并结合渗漏量较大排水孔单孑L量测法进行观测。量
水堰布置在基础廊道集水井附近，布设2个量水堰。
2．2．2 坝基渗压
坝基渗压监测的重点是2—20号坝段。在2～2O
号坝段基础廊道的主排水幕处各布设1个测压管，另
外，为监测坝基横向的渗压分布情况，选择2个坝基部
位有横向排水廊道的坝段，在其坝基纵向排水廊道处
各布设2个测压管。共计布设23个测压管(图2)。
图2 大坝渗流渗压监测布置
2．2．3 水质分析
水库蓄水后，随着局部渗漏通道渗透压力的不断
增大，可能造成局部管涌或化学侵蚀性破坏，特别是断
层或夹层部位。因此，在水库蓄水前应取得主要的坝
基渗漏水及河水水样的全分析结果。在水库蓄水后，
应定期对坝基渗漏水及河水水样作对比简分析和全分
析。
2．3 坝体混凝土应力应变及温度监测
选取有代表性的坝段进行应力应变监测，监测内
容为混凝土温度及局部结构混凝土应力。在1O号坝
段(图3)坝趾与坝踵处各布设2组二向应变计和1支
无应力计，位置分别距上、下游坝面10 cm且与坝面平
行，共计8支应变计和2支无应力计。在11号坝段坝
体中心剖面上，埋设1支无应力计，坝踵和坝趾处各埋
设1支混凝土应变计，6号坝段和13号坝段各布置1
支测缝计监测基础部位与基岩结合情况。在7～8号
坝段和11～12号坝段的横缝间各布置5支测缝计监
测横缝开合情况，总计12支测缝计。在5号坝段和
10号坝段按10 m左右一层布设温度计，共布设约93
支温度计，以观测施工期和运行期坝体混凝土温度的
变化和分布情况。各层布设在上游面处的温度计兼测
水库水温。6号坝段锚索廊道布置10支锚索测力计，
监测锚索预应力损失情况。
2．4 引水发电建筑物监测项目及布置
引水发电建筑物监测主要是边坡变形监测。对于
边坡表面变形监测，采用在边坡马道上设置表观位移
观测墩，并利用施工控制网点或扩大展点作为工作基
点，采用交会法观测边坡水平位移。表面变形测点根
据现场地质情况布置，重点布置在断层、块体部位或预
计变形较大部位。
第8期 徐化伟，等：沐若水电站安全监测设计 1O3
(1)在进水口边坡局部不稳定块体处布设2支多
点位移计测孔，孔深均为35 m，每孔4个测点。无粘
结预应力锚索布设锚索测力计2支。
(2)调压井开挖边坡布置2个表面水平位移监测
点。
(3)主厂房后缘边坡软岩支护区布设6支多点位
移计测孔，监测边坡岩体深部变形情况和分布。多点
位移计测孔孔深均为35 m，每孔4个测点。
图3 10号坝段应力应变监测布置示意
2．5 厂房后缘边坡渗流监测仪器布置
电站后缘边坡布置测压管3支，调压井开挖边坡
布置测压管2支，监测该处地下水位变化情况。主厂
房后缘边坡排水洞内布置量水堰8个，监测洞内渗流。
2．6 大坝强震动监测
沫若水电站大坝强震动测点布设在建筑物各阶振
型的最大值、地震反应较大以及重要的动力特征部位。
大坝结构反应台阵测点分别布置在8号坝段，10号坝
段及河谷自由场地。强震动加速度传感器测量方向应
布设成水平径向、水平切向和竖向三分量。其具体布
置为，在8号坝段和l0号坝段坝顶高程546 m处各布
设1个测点，10号坝段坝基高程410 m处布设1个测
点，在大坝下游、距离大坝1 km以内的河谷空旷场地
布设一个测点，且布置位置在左岸上坝公路附近，测点
周围不受建筑和结构振动影响，位于稳定基岩上。
3 安全监测自动化
3．1 安全监测自动化系统结构
如图4所示，沫若水电站监测自动化系统采用分
布式体系结构，一次传感器就近接入采集单元，以缩短
数字量与模拟量的转输距离，同时减少仪器电缆使用
量。采用分布式体系结构较能保障整个系统的稳定性
与可靠性，即使一个测控单元出现问题也不会影响整
个系统的运行 。
根据沫若水电站枢纽建筑物布置特点及监测管理
站的环境要求，采集单元布置原则是，在监测仪器相对
集中的部位集中设置，主要考虑交通无干扰并远离强
电磁干扰设备。监测中心站设置在电站地面厂房。在
大坝生态电站控制楼附近设置大坝及大坝边坡监测管
理站(简称大坝监测管理站)。监测中心站中配备数
据采集计算机，其主要功能是通过数据采集系统接收
分布于各部位测站上传的监测数据，按规定的格式统
一存放在原始和整编数据库中，同时接授监测中心站
上位机的相关指令，对数据采集装置下达控制指令。
图4 沫看水电站安全监测自动化系统结构
监测中心站与监测管理站之间采用光缆连接实现
网络通信。采集单元间使用485通讯电缆连接。监测
中心站预留与电站监控系统以及电站MIS系统的传
输接口。系统数据采集网络采用总线拓扑结构，即以
数据采集计算机作为中央节点用总线向外延伸，连接
相应监测站内的采集单元。
4 结语
(1)沫若水电站安全监测设计依据《混凝土大坝
安全监测技术规范》(DL／T5178—2003)要求⋯ ，密切
结合工程特点，重点突出。合理布设监测设施，为大坝
的安全及可靠运行提供了有力保障。
(2)目前各项目监测设施均在按设计要求实施，
其中渗流和应力应变监测设施已全部埋设完毕，变形
监测设施和强震动监测设施也将逐步实施完成。系统
自工程开工以来已经积累了大量监测数据，为指导施
工和蓄水安全鉴定提供了宝贵资料。
(3)为满足沫若水电站现代化管理的需求，工程
安全监测自动化系统也将逐步实施。
参考文献：
[1] DLT5178—2003混凝土大坝安全监测规范[s]．
[2] DLT5416—2009水工建筑物强震动安全监测技术规范[s]．
[3] 段国学．三峡大坝安全监测自动化系统简介[J]．人民长江，2009。
40(12)．
(编辑：郑毅)
104 人 民 长 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 页)
7组共计28块的试验。其中，沿混凝土试件胶结面剪
断的有8件；全部沿混凝土层面处剪断的有14件；其
他6块，部分从混凝土层面剪断，部分从混凝土试件胶
结面处剪断。
通过试验结果和现场剪断面照片可看出，层间间
歇期在8 h以内的试件，其剪断面大都沿 昆凝土试件
胶结面剪断，剪断面起伏较大，部分骨料被剪断，说明
层面结合很好。间歇时间超过8 h以上的试件，其沿
层面被剪断的概率较高，与采用哪种层间处理材料的
关系不大。
根据原位抗剪试验成果，采取正常的处理方式进
行施工，碾压混凝土摩擦系数 值在1．18—1．69，凝
聚力C 值在1．24 —1．55 MPa。
4 结语
在沐若水电站工程混凝土原材料的试验研究中，
针对骨料石粉含量高的特点，采用粉煤灰、高效减水剂
以及引气剂组合联掺方式进行碾压混凝土配合比设
计，所设计出的碾压混凝土的亲和性和可碾性较好，各
项性能指标均能达到设计要求，且具有明显的经济效
益。
两个阶段的碾压混凝土工艺试验，验证了混凝土
的可碾性及施工工艺参数，为大坝碾压混凝土施工积
累了经验。通过以上试验确定并提出了适合热带季风
气候条件下的沐若水电站大坝碾压混凝土的施工质量
控制标准及措施。
(编辑：郑毅)
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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