李文紅，陳 斌

( 浙江華電烏溪江水力發(fā)電廠，浙江 衢州324000)

大壩安全監(jiān)測設(shè)計是安全監(jiān)測得以實施的基礎(chǔ)和保障，通過安全監(jiān)測并進行實時的數(shù)據(jù)分析，可以及時掌握大壩的工作性狀，解決影響大壩正常運作的隱患，并通過對投入應(yīng)用的設(shè)計進行驗證，發(fā)現(xiàn)以前設(shè)計上的優(yōu)點和不足。對大壩工程的安全監(jiān)測進行合理分析和研究，綜合探討安全監(jiān)測中常見的知識誤區(qū)，為改善設(shè)計施工提供科學(xué)、合理的依據(jù)。

1 大壩安全監(jiān)測設(shè)計的類別及特點

1．1 已建壩監(jiān)測系統(tǒng)的更改設(shè)計

監(jiān)測系統(tǒng)隨著時間推移，必須進行適時的更新改進才能應(yīng)對大壩運行的需要，使監(jiān)測系統(tǒng)能夠更加合理有效地對大壩進行安全監(jiān)測。對已建壩監(jiān)測系統(tǒng)的更改設(shè)計，要根據(jù)大壩運行期間出現(xiàn)的問題，如壩體變形或沉陷，庫岸、邊坡的穩(wěn)定性降低以及出現(xiàn)裂縫、管涌、漏水狀況等，對這些問題進行深入合理地分析，在原有的基礎(chǔ)上不斷更新改進，以原來的設(shè)計為鑒，建立起適用于大壩現(xiàn)行狀況的監(jiān)測系統(tǒng)。

1．2 新建壩的監(jiān)測設(shè)計

在大壩工程設(shè)計的同時，就應(yīng)投入新建壩的監(jiān)測設(shè)計，用已有的工程經(jīng)驗，結(jié)合新壩工程的設(shè)計資料來進行新建壩的監(jiān)測設(shè)計。從事設(shè)計人員應(yīng)有相當豐富的工作經(jīng)驗，盡量準確估計大壩隱患可能產(chǎn)生的原因和方位，最大可能地避免或減少監(jiān)測布置中的盲點。

2 大壩安全監(jiān)測設(shè)計要注意的幾個問題

2．1 水準測量問題

截至目前為止，對大壩垂直位移的觀測用精密水準測量法居多，按一等水準測量進行水準基點的校準，通常達到的效果很好，但仍會存在一些問題:

1) 水準基點通常避開壩區(qū)水庫，所以對校測壩區(qū)工作基點穩(wěn)定性的傳遞會由基點經(jīng)過水準，而事實上，水準基點會常遭破壞，致使一些工程在蓄水不久后，便中斷了對工作基點的校測;

2) 壩基沉陷會伴隨大壩施工開始到大壩建成的整個過程，因此，必須從設(shè)計、施工及運行3個方面注重壩基沉陷，才能取得壩基沉陷的全過程資料;

3) 設(shè)計時，要考慮到廊道內(nèi)斜坡段坡度大導(dǎo)致水準數(shù)據(jù)傳遞困難的情況，根據(jù)具體實際決定是從下游橫向傳入廊道，還是從豎井垂直傳遞，無論怎樣都應(yīng)將高程數(shù)據(jù)傳入，否則，廊道內(nèi)沉陷測值只是底板的相對升降，而非蓄水后的絕對值;

4) 還有一些工程在橫向廊道內(nèi)上、下游部位設(shè)置標點，想由高差推算基礎(chǔ)傾斜值，這種方法觀測精度不夠，取得效果并不明顯。比方說一條長50 m 的水準線，其上、下游的端點高差測量精度若想符合基礎(chǔ)傾斜觀測精度±1″的要求，就不得＜0．25 mm。

2．2 變形監(jiān)測

大壩變形是安全監(jiān)測的必測項目，而壩體的水平和垂直位移是變形監(jiān)測的重中之重，《混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》規(guī)定:所有混凝土壩的壩頂垂直位移精度為±1 mm，壩基為±0．3 mm;壩基傾斜的精度要求為±1″，支墩壩以及重力壩的壩頂水平位移精度為±1 mm，而壩基為±0．3 mm。這項規(guī)定為監(jiān)測設(shè)計提供了定量的客觀依據(jù)。變形監(jiān)測主要方法有引張線及垂線等。

1) 引張線觀測的綜合精度。引張線主要用來監(jiān)測直線型或折線型大壩的水平位移。引張線法是在兩個固定基準點之間張緊一根高強鋼絲作基準線，用布設(shè)在大壩各觀測點的比測裝置測定各個測點偏離基準線的變化量，進而得到各測點的水平位移量。引張線可布置在壩頂或壩基廊道及壩體廊道中，其觀測精度可以滿足監(jiān)測規(guī)范要求。但應(yīng)當注意，對于壩體較長時采用的浮托式引張線，其綜合測量精度深受浮體的抗凍和抗蒸發(fā)性能及線體的復(fù)位能力和自由度的影響。

2) 垂線設(shè)計中應(yīng)注意的問題。垂線監(jiān)測法分為正垂線和倒垂線，是量側(cè)大壩水平位移的監(jiān)測法。垂線設(shè)計中應(yīng)注意線體設(shè)計和測量裝備都會影響到垂線量測精度:①垂線長度應(yīng)應(yīng)控制在＜50 m，垂線太長會產(chǎn)生低頻振蕩，降低量測精度。為防止垂線產(chǎn)生擺動或振蕩，應(yīng)對可能的竄風部位實行封閉，用套管保護設(shè)置在壩外或?qū)捒p的垂線，并保證密閉垂線觀測室的門，防止氣流產(chǎn)生;②應(yīng)選擇簡單實用的設(shè)備進行人工觀測，雖然當前遙測垂線坐標儀的精度最差也為0．15 mm，遠高于人工觀測，但為了避免監(jiān)測數(shù)據(jù)漏失，在布置自動化監(jiān)測設(shè)備時，應(yīng)并行布置人工觀測設(shè)備，以備必要時的校測。

2．3 溫度監(jiān)測

溫度監(jiān)測法在混凝土壩監(jiān)測中經(jīng)常用到，對壩基溫度、混凝土溫度以及壩庫水溫和氣溫的測量都有顯著效果。除專用溫度計外，國內(nèi)通用的差動電阻式儀器均能兼測溫度。除過壩基，觀測對象中混凝土、大氣和水的溫度變幅通常在20 ～30 ℃之間，精度與變幅比例遠＞1/10，測值較為可靠，能如實反映溫度的變化規(guī)律。

氣溫較之壩溫容易觀測，可以保證長期連續(xù)預(yù)測，但根據(jù)過往經(jīng)驗來看，若大壩性狀出現(xiàn)異常，氣溫因子往往不能解釋原因，而結(jié)合壩溫分析，則能得到滿意的答案。尤其是施工時埋在處于大壩基礎(chǔ)面或其附近的溫度計，在大壩運行時可以作為輔助工具進行滲流監(jiān)測，而要探測基礎(chǔ)滲流的變化情況則需要實測溫度場的分布以及變化規(guī)律。

2．4 壩基工作性狀的綜合監(jiān)測

據(jù)悉，很多大壩失事的緣由多是由壩基引發(fā)的，由于壩基及壩區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造較為復(fù)雜，要探測清楚壩基性態(tài)并進行有效的工程處理是很難甚至沒可能的。水庫的形成使壩區(qū)巖體失去平衡，并會在水庫高水頭的長期作用下持續(xù)惡化，引發(fā)諸多干擾大壩正常運行的不利因素，為以后的發(fā)展速率埋下隱患。當然大壩安全監(jiān)測不便直接用滲流滲壓監(jiān)測法，可將基礎(chǔ)水平位移監(jiān)測、垂直位移監(jiān)測以及應(yīng)壓力監(jiān)測綜合起來，易于分析計算，盡最大可能完善大壩安全監(jiān)測。

3 結(jié) 語

成功的大壩安全監(jiān)測設(shè)計應(yīng)充分掌握壩工設(shè)計及施工中的關(guān)鍵性問題，盡量準確預(yù)估大壩在運行期間可能出現(xiàn)的異常，根據(jù)實際選擇合適的監(jiān)測方法，讓監(jiān)測設(shè)備的布置恰如其分、恰到好處，有效獲取大壩運行性態(tài)信息。同時，安全監(jiān)測設(shè)計還應(yīng)保證監(jiān)測系統(tǒng)的靈活性，以免運行時根據(jù)實際需要實時更新、改善監(jiān)測系統(tǒng)，為大壩運行期間的安全提供更有利的保障，為優(yōu)化設(shè)計方案與施工工藝提取更多合理科學(xué)的實踐經(jīng)驗和理論依據(jù)，提高大壩工程安全監(jiān)測的質(zhì)量。

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