云 磊

（新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000）

1 工程概况

喀腊塑克工程是一项以供水为主的大型水利枢纽工程。该水利枢纽工程安全监测系统包括：碾压混凝土重力坝主坝、发电引水系统、厂房、沥青心墙副坝（土石坝）、库岸监测等部位的监测。布设有变形监测、应力应变及温度监测、渗流渗压监测等。

与一般RCC 大坝相比，本工程安全监测设计有以下特点：①温度监测是大体积全断面混凝土大坝安全监测的重要部分，在北疆严寒区施工期的温控措施尤为重要，温控措施的到位与否直接影响大坝的施工质量，因此大坝温度监测是必不可少的；②本工程基本烈度Ⅶ度，水库有触发地震的可能，虽概率较低，水库触发地震震级上限最高Ms=5.5 级，另外本工程规模大，又位于趋于活断层附近，因而强震监测亦是安全监测的组成部分。

以下主要介绍RCC 大坝在高寒、高地震烈度安全监测设计的特殊考虑，以及工程运行后对大坝安全监测设计的反馈。

2 安全监测设计特点

2.1 基于高寒地区特点

本工程为全断面碾压混凝土重力坝，坝址位于北方环境严寒区，年平均气温2.7℃，年最高气温为40.1℃，年最低气温-49.8℃，每年4月初气温回升至0℃以上，10月底气温降至0℃以下，1月平均气温最低为-20.6℃，7月平均气温最高为23.0℃，且全年各月多发寒潮，其中以降温3 d～6 d 的寒潮为主，普遍日平均气温降幅超过10℃，单次寒潮降温幅度为40℃。

由于坝址区月平均温度较低，导致大坝的稳定温度场较低，防止大坝在施工期产生较大危害性的基础贯穿性裂缝，必须采用相关措施以减小坝体基础温差；长间歇式（北疆冬季11月～来年3月不具备施工条件）的施工方式，使坝体浇筑施工存在越冬面，故对越冬面及附近混凝土的抗裂提出更高的要求；另坝址区多发性寒潮及昼夜温差大的缘故，使表面裂缝产生的可能性大大增大。以上因素均是在高寒地区修建高碾压混凝土需要考虑并克服的问题，故使用安全可靠的温控方案，提出合理的温控指标及行之有效的防裂措施是必不可少的，而温控方案、指标等大坝混凝土温度数据来源均由大坝温度监测设备所采集，由此可见大坝温度监测设计的重要性。另外温度监测也可为后续监测大坝温度场是否稳定、大坝混凝土应力计算、坝体裂缝及位移成果分析等提供重要参数。

（1）温度监测

温度监测有库水温度、坝体内部碾压混凝土温度和坝体表面温度及坝基基础温度等。对坝体表面温度和库水温度观测，采用将温度计埋设在距坝体上下游表面5 cm～10 cm 的坝体混凝土内，且测点沿高程分布，坝体内部混凝土温度采用网格布置温度测点，网格间距为8 m～15 m。基岩温度在温度监测断面的基础底部，靠上、下游采用在基础面设置一排5 m～10 m深的钻孔，在孔内不同的深度处设置测点布设温度计，以监测基础温度分布，完成后用水泥砂浆回填孔洞。

本工程大坝温度监测设计除按照一般重力坝温度设备布设方法布设外，还有以下布设特点：

①越冬层温度监测

由于施工时间限制，本工程大坝浇筑有两个越冬面，分别在高程646.00 m、699.00 m，故对越冬层面进行保温是防止越冬面因冬季低温的影响而使该层面产生裂缝的重要措施，如何了解是否达到保温效果，则要根据坝体内部布置的温度计实测数据进行分析；另一方面工程在来年继续施工时，新旧混凝土之间的温差较大，新旧混凝土结合处会由于温度应力较大而引起水平裂缝，由此可见越冬面温度监测是必不可少的。

越冬层是温度监测的一个重点监测部位，选择主河床26#、29#、32#、35#坝段为越冬面温度监测典型坝段，在高程645.00 m、699.00 m 附近沿横断面方向每隔12 m 埋设温度计，以监测越冬面温度，来验证越冬层温控措施是否有效，从而判断是否需要进一步采取相关工程措施。另在26#、29#、32#、35#坝段越冬层上、中、下游新旧混凝土接触面的5 cm～10 cm 范围内埋设温度计各3 支，以监测新旧混凝土温度差是否在可控范围内，同时645.00 m、699.00 m 高程平面随机布置裂缝计24 支来辅助观察新旧混凝土结合情况。

②坝体永久保温

坝址区严酷的气候条件，考虑大体积混凝土受水化热影响需要长时间放热才能稳定，进入冬季坝体内外温差将会增大，造成坝体表面裂缝。为防止大坝表面出现裂缝，特别是是要避免在坝体表面出现危害性较大的披头裂缝，就需要大坝上下游面进行保温措施，故布置在上下游面5 cm～10 cm 的坝体混凝土的温度计可以起到提供坝体保温仿真计算参数及验证保温效果的目的。

经仿真计算、比较、分析，建议采用10 cm 厚XPS 挤塑板对坝体进行整体保温，防止坝体表面开裂［1]。

2.2 基于高地震烈度地区特点

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），本工程库坝区50 a 超越10%基岩动峰值加速度为0.15 g，对应基本烈度为7 度［2]。又由于本工程规模为I 等大（1）型，并位于区域断层附近。区域内有多条活动断裂，与强震活动相关的断裂为可可托海一二台断裂、乌恰库尔提断裂。从库区断层活动及断层所在位置、库水深度及岩石坚硬等条件分析，本工程有诱发地震的可能。为监测本工程蓄水后可能诱发的水库地震对大坝造成的影响，及时对各建筑物进行安全评价，掌握不同高程及坝段的动力响应，对强震进行监测是必要的。

强震设备布置如下：由于强震过程中若振动在引水发电洞进水口反应较强烈，势必会引起坝后电厂引水管道、机组等一系列不良连锁反应，甚至出现更严重的危害，故在引水发电洞进水口闸室布置1 套强震仪，以监测此部位完整的地震过程反应特性。

29#坝段为溢流坝段，位于大坝中部河床段，亦是受库区水体压力最大部位，在强震过程中受威胁程度高于其他坝段，为了验证该坝段抗震设计，在高程676.3 m、706.5 m 各布置1套强震监测仪。

35#坝段为大坝最高挡水坝段，也位于河床中部受库区水体压力最大部位，强震过程受威胁程度更高，在高程676.3 m、706.5 m 及坝顶745.5 m 分别布置1 套强震仪，前2 套与29#坝段形成对比，验证不同坝段同一高程强震反应特性，后1 套直接反应强震过程坝顶反应特性。

另坝体各坝段，各高程布置的位移计、裂缝计、渗压计、温度计、应力计等均可以配合强震仪使用，有效记录强震对大坝内部变形影响，进而评价工程安全。

3 监测成果

越冬层：根据层面测缝计监测资料来看，初蓄期（2009年11月～2010年9月）库水位上升，且测点伴测温度降低，越冬层接缝开合度有较为明显的增加；2011年～2014年间，接缝开合度，主要随气温的变化而上下波动，且波幅有逐渐降低的趋势；2014年后，由于水库已蓄水至EL730 m 高程以上，库水层的保温作用明显，开合度也因此而趋于稳定。截止2015年10月26 日，越冬层测缝计各测点测值在-1.88 mm～0.89 mm 之间。越冬层接缝开合度测值连续合理，接缝开合度变化稳定。

另通过坝体渗压监测，配合坝体温度监测发现：越冬层坝体35#坝段691m 高程靠近下游侧坝体可能存在层间结合薄弱环节（该部存在坝体渗透压力骤降、坝体内部温度差较大）。

强震系统（2017年3月份为例）—全月监测台网200 km地震共有315 个，震源深度集中在3 km 以上，平均深度22 km；在水平上，震中主要分布从北部到东南部，呈簇状分布；强震共计3 个触发文件，分析认为均为误触发文件。

4 结语

喀腊塑克大坝安全设计依据严格按照《混凝土大坝安全监测技术规范》的要求设计，紧密联系工程实际，重点突出、兼顾全面，科学合理的监测设施布设为大坝的安全评价及可靠运行提供了有力保障。本工程地处高寒、高地震烈度区域，基于该特点对安全监测进行特殊考虑，经过实践验证是必要的，有效的。至目前，工程安全监测自动系统已运行数年，大坝累积了较长时段监测数据，为后续工程运行及安全鉴定提供了宝贵资料。