張 峰，張 新

（遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，遼寧 沈陽 110006）

1 工程概況

德日蘇寶冷水庫位于內(nèi)蒙古赤峰市查干沐淪河的下游，距上游巴林右旗政府所在地大板鎮(zhèn)11km。工程主要任務(wù)為生態(tài)保護(hù)、工業(yè)和灌區(qū)供水等綜合利用，水庫的最大庫容為0.99億m3，規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等。德日蘇寶冷水庫的主要建筑物（主壩、副壩）為3級，防洪堤為2級，防洪標(biāo)準(zhǔn)按100年一遇洪水設(shè)計，2000年一遇洪水校核。

工程由攔河壩主、副壩組成。主壩軸線長約523.8m，在主壩右側(cè)布置土工合成材料心墻堆石壩，堆石壩壩頂長357.2m，最大壩高為21.0m。在主壩左側(cè)布置泄洪沖沙閘，共設(shè)9孔，閘室總寬103.0m。副壩長度為520m，最大堤高為8m。

2 設(shè)計依據(jù)

設(shè)計依據(jù)的主要規(guī)程、規(guī)范為：SL60-94《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》；SL169-96《土石壩安全監(jiān)測資料整編規(guī)程》；GB 50266-98《堤防工程設(shè)計規(guī)范》；SL265-2001《水閘設(shè)計規(guī)范》；SDJ336－89《混凝土大壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》；GB12897-91《國家一、二、三等水準(zhǔn)測量規(guī)范》。

3 監(jiān)測項目及目的

3.1 主壩、副壩、外部變形監(jiān)測

主、副壩水平位移監(jiān)測采用全站儀，監(jiān)測目的是監(jiān)測壩體在順?biāo)鞣较蚣按怪彼鞣较虻奈灰谱冃?；主、副壩垂直位移監(jiān)測采用數(shù)碼水準(zhǔn)儀監(jiān)測目的是監(jiān)測壩、堤體的沉降量。

3.2 主壩、副壩滲流、滲壓監(jiān)測

1）主壩（土工膜心墻堆石壩段）、副壩的基礎(chǔ)，在上游庫水位的作用下要產(chǎn)生滲透壓力，為了監(jiān)測滲透壓力的大小，在主壩 （土工膜心墻堆石壩段）、副壩的基礎(chǔ)埋設(shè)弦式滲壓，監(jiān)測滲透壓力。

2）副壩的壩體為土體結(jié)構(gòu)，水庫內(nèi)的庫水浸潤壩體，為了監(jiān)測浸潤線的位置，在設(shè)計的浸潤線以下埋設(shè)弦式滲壓計，監(jiān)測副壩的壩體浸潤線位置。

3）為了檢測主壩（土工膜心墻堆石壩段）、副壩基礎(chǔ)防滲效果、及滲流量的大小，在主壩（土工膜心墻堆石壩段）、副壩下游側(cè)安裝埋設(shè)側(cè)壓管，監(jiān)測滲流量。

4）為了檢測主壩（土工膜心墻堆石壩段）土工膜的防滲效果，在土工膜心墻下游側(cè)安裝埋設(shè)弦式滲壓計，監(jiān)測土工膜心墻在上游庫水位作用下是否滲漏或滲漏量大小。

3.3 主壩應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測

1）為了檢測主壩（土工膜心墻堆石壩段）土工膜的變形及防滲效果，在土工膜心墻上安裝土工膜應(yīng)變計，監(jiān)測土工膜心墻在上游庫水位作用下，土工膜的變形量。

2）為了檢測主壩（土工膜心墻堆石壩段）基礎(chǔ)混凝土防滲墻的變形及防滲效果，在混凝土防滲墻體內(nèi)沿壩高方向安裝埋設(shè)應(yīng)變計急無應(yīng)力計，監(jiān)測基礎(chǔ)混凝土防滲墻的變形。

3.4 主壩（泄洪沖沙閘壩段、混凝土壩段），閘基礎(chǔ)、壩基礎(chǔ)楊壓力監(jiān)測

閘、壩基礎(chǔ)在上、下游水位差的作用下要產(chǎn)生楊壓力，在下游水位的作用下要產(chǎn)生浮托力，為了監(jiān)測楊壓力及浮托力的大小，在閘基礎(chǔ)、壩基礎(chǔ)安裝埋設(shè)弦式滲壓，監(jiān)測閘、壩基礎(chǔ)楊壓力及浮托力的大小。

3.5 主壩泄洪沖沙閘壩段與混凝土壩段裂縫監(jiān)測

為了監(jiān)測主壩泄洪沖沙閘壩段與混凝土壩段聯(lián)接處有無開裂或縫裂狀況，在主壩泄洪沖沙閘壩段與混凝土壩段聯(lián)接處安裝測縫計，監(jiān)測主壩泄洪沖沙閘壩段與混凝土壩段聯(lián)接處的裂縫。

3.6 主壩泄洪沖沙閘壩段消力池防掏齒墻土壓力監(jiān)測

為了監(jiān)測防掏齒墻被掏刷狀況，在防掏齒墻的下游側(cè)安裝土壓力盒，根據(jù)防掏齒墻下游側(cè)土對土壓力盒的壓力大小，分析出防掏齒墻被掏刷狀況。

3.7 主壩上游庫水位監(jiān)測

在主壩混凝土壩段上游側(cè)安裝測壓管，測壓管內(nèi)安裝滲壓計，根據(jù)滲壓計壓力的大小確定上游庫水位。

3.8 主副壩繞壩滲流監(jiān)測

為了監(jiān)測主副壩兩岸山體與壩體的聯(lián)接狀況及兩岸的帷幕、固結(jié)灌漿狀況，兩岸山體的滲漏狀況，在兩岸安裝埋設(shè)測壓管，測壓管內(nèi)安裝滲壓計，監(jiān)測兩岸山體的滲水壓力狀況。

4 監(jiān)測項目的布置

4.1 主壩土工膜心墻堆石壩段監(jiān)測布置

4.1.1 外部變形監(jiān)測

1）水平位移監(jiān)測在主壩左、右端各建立1個工作基點和2個校核基點，由這6個基點組成四邊形水平位移控制網(wǎng)，用全站儀進(jìn)行基點的水平坐標(biāo)定位。監(jiān)測網(wǎng)由主壩兩端的工作基點及壩上12個水平位移監(jiān)測點組成，12個水平位移監(jiān)測點的位置在樁號主壩0+200，0+300，0+400斷面上，每個斷面設(shè)置4個測點。

2）垂直位移監(jiān)測。垂直位移控制網(wǎng)是由主壩左岸在地基形變范圍以外設(shè)置的一組水準(zhǔn)基點及兩壩頭的起測基點組成，起測基點與水平位移工作基點共用一點。垂直位移監(jiān)測網(wǎng)是由起測基點與壩上位移監(jiān)測點組成，水平位移監(jiān)測點與垂直位移監(jiān)測點共用一點。水準(zhǔn)基點以3點為一組，布置成邊長為50m的等邊三角形。起測基點的引測、校測，可參照國家二等水準(zhǔn)測量（GB12897-91）方法進(jìn)行，但閉合差不得大于±0.14mm（n為測站數(shù)）。

4.1.2 滲流監(jiān)測

1）壩基滲流監(jiān)測。為了監(jiān)測壩體在上、下游水位差作用下壩基礎(chǔ)滲流壓力的大小，需建立滲流監(jiān)測網(wǎng)，滲流監(jiān)測網(wǎng)是由沿著壩軸線主壩0+220，0+370樁號共2個斷面，每個斷面設(shè)5個壩基滲流監(jiān)測點組成。

2）壩基滲流量監(jiān)測。由于該工程壩下游側(cè)的透水層深厚，為觀測滲漏量修截水墻及設(shè)置量水堰不合適，因此采用在壩下游河床中設(shè)測壓管，通過觀測地下水位坡降計算出滲流量。其測壓管布置：順?biāo)鞣较蛟O(shè)2根，垂直水流方向與滲流監(jiān)測斷面相同，共計4個監(jiān)測點。

3）繞壩滲流。在左、右岸壩肩部位各布置1個監(jiān)測斷面，每個斷面設(shè)置4條監(jiān)測鉛直線，每條測線上布置1個測點，共計8個測點。

4.1.3 混凝土防滲墻監(jiān)測

混凝土防滲墻是主壩的主要防滲結(jié)構(gòu)，為了解其工作性態(tài)，選擇兩個觀測斷面布設(shè)，沿著墻高布設(shè)3組二向應(yīng)變計組和無應(yīng)力計桶進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變觀測，共計6個二向應(yīng)變計組、6個無應(yīng)力計桶，其斷面位置與滲流監(jiān)測斷面相一致。

4.1.4 應(yīng)變監(jiān)測

選擇兩個觀測斷面布設(shè)土工膜應(yīng)變計，沿著心墻高度方向布設(shè)3個土工膜應(yīng)變計，共計6個土工膜應(yīng)變計，其斷面位置與滲流監(jiān)測斷面相一致。

4.2 主壩泄洪閘壩段監(jiān)測布置

1）位移（水平、垂直）監(jiān)測。泄洪閘的位移（水平、垂直）監(jiān)測網(wǎng)的工作基點和起測基點與主壩堆石壩段共用，因此監(jiān)測方法也相同。在每個閘段的中墩頂部上、下游各設(shè)1個測點，在出口兩邊翼墻各設(shè)7個測點，共計21個測點。

2）閘底板揚壓力監(jiān)測。在各閘段的閘孔中間斷面閘底板基礎(chǔ)基處各設(shè)一個揚壓力測點，在0+079.5，0+124.5m斷面順?biāo)鞣较蚋髟O(shè)7個揚壓力測點，作為重點監(jiān)測斷面，共計17個測點。

3）壩段消力池防掏齒墻土壓力監(jiān)測。為了監(jiān)測防掏齒墻的被掏刷狀況，在防掏齒墻的下游側(cè)，樁號 0+124.5、0+167.521、0+183.5位置各安裝 1個土壓力盒，共計3個土壓力測點，根據(jù)防掏齒墻下游側(cè)土對土壓力盒的壓力大小，分析出防掏墻被掏刷狀況。

4.3 混凝土壩段監(jiān)測布置

1）揚壓力監(jiān)測。在混凝土壩每個壩段基礎(chǔ)中間位置，帷幕灌漿下游側(cè)埋設(shè)1支滲壓計，共計3個混凝土壩段，3個測點，測壩基揚壓力。

2）位移監(jiān)測。位移監(jiān)測（水平、垂直）監(jiān)測網(wǎng)的校核基點、工作基點和起測基點與堆石壩共用，測點每個壩段設(shè)1個，共計3個位移監(jiān)測點。

3）上游水位監(jiān)測。在混凝土壩二壩段中間位置，上游測予埋φ50PVC管內(nèi)安裝壓阻式滲壓計，監(jiān)測大壩上游水位。

4.4 副壩監(jiān)測布置

1）水平位移監(jiān)測。在副壩左、右端各建立1個工作基點和2個校核基點，由這6個基點組成四邊形水平位移控制網(wǎng)。用全站儀進(jìn)行基點的水平坐標(biāo)定位。監(jiān)測網(wǎng)由付壩兩端的工作基點及壩上12個水平位移監(jiān)測點組成。12個水平位移監(jiān)測點的位置在樁號副壩 0+200，0+275，0+375，0+450斷面上，每個斷面設(shè)置3個測點。監(jiān)測方法與主壩相同。

2）垂直位移監(jiān)測。監(jiān)測方法與主壩相同，控制網(wǎng)是由主壩左岸在地基形變范圍以外設(shè)置的一組水準(zhǔn)基點及兩壩頭的起測基點組成，起測基點與水平位移工作基點共用一點。垂直位移監(jiān)測網(wǎng)是由起測基點 （起測基點水平位移的工作基點共用一個點）與壩上位移監(jiān)測點（水平位移監(jiān)測點與垂直位移監(jiān)測點共用一點）組成。

3）壩體浸潤線、壩基滲透壓力監(jiān)測。沿著副壩軸線，在樁號0+220，0+295，0+400選擇3個斷面，每個斷面設(shè)3個壩體浸潤線監(jiān)測點，4個壩基滲透壓力監(jiān)測點。

4）壩基滲流量監(jiān)測。由于副壩下游側(cè)的透水層深厚，為觀測滲漏量修截水墻及設(shè)置量水堰不合適，因此與主壩相同在壩下游河床中設(shè)測壓管，通過觀測地下水位坡降計算出滲流量。其測壓管布置：順?biāo)鞣较蛟O(shè)2根，垂直水流方向在0+295，0+400監(jiān)測斷面，與滲流監(jiān)測斷面相同。共計4個監(jiān)測點。

5）繞壩滲流。在左、右岸壩肩部位各布置1個監(jiān)測斷面，每個斷面設(shè)置4條監(jiān)測鉛直線，每條測線上布置一個測點，共計8個測點。

4.5 主壩泄洪沖沙閘壩段與混凝土壩段裂縫監(jiān)測布置

為了監(jiān)測主壩泄洪沖沙閘壩段與混凝土壩段聯(lián)接處有無開裂或縫裂狀況，在主壩泄洪沖沙閘壩段與混凝土壩段聯(lián)接處，即在樁號0+056安裝2個測縫計，監(jiān)測主壩泄洪沖沙閘壩段與混凝土壩段聯(lián)接處的裂縫。

5 自動化監(jiān)測系統(tǒng)

大壩安全自動化監(jiān)測系統(tǒng)采用較先進(jìn)的自動采集分布式系統(tǒng)，即系統(tǒng)單元分布在各監(jiān)測項目的傳感器附近，通過電纜及光纜，將各監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至水庫監(jiān)測中心，進(jìn)而實現(xiàn)自動化監(jiān)測。

6 結(jié)語

德日蘇寶冷水庫工程安全監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計充分結(jié)合了工程混合壩的實際情況，位移監(jiān)測采用將全站儀、數(shù)碼水準(zhǔn)儀與專業(yè)數(shù)據(jù)處理軟件相結(jié)合的半自動化監(jiān)測系統(tǒng)，滲流及內(nèi)部監(jiān)測采用先進(jìn)的的分布式自動化監(jiān)測系統(tǒng)，共同監(jiān)視德日蘇寶冷水庫的安全運行。設(shè)計思想與當(dāng)今的監(jiān)測技術(shù)發(fā)展方向相符合。