劉蕓華 付典龍 劉 洋

（江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院 江西 南昌 330029）

1 前言

工程建筑物建造在地質(zhì)條件復(fù)雜的地基上，在各種力的作用和自然因素的影響下，其工作性態(tài)和安全狀況不斷發(fā)生變化，因此，必須建立相應(yīng)的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以便及時(shí)掌握這種變化的情況和性質(zhì)，為采取必要的處理措施提供依據(jù)，以確保工程的安全可靠運(yùn)行。此外，還可通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，來(lái)檢驗(yàn)設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工和運(yùn)行調(diào)度等。

峽江水利樞紐工程位于江西省贛江中游，是贛江干流梯級(jí)開發(fā)的主體工程，也是江西省大江大河治理的關(guān)鍵性工程，是一座以防洪、發(fā)電、航運(yùn)為主，兼顧灌溉等綜合利用的大（1）型水利樞紐工程。樞紐主要建筑物有泄水閘、擋水壩、河床式廠房、船閘、左右岸灌溉總進(jìn)水閘及魚道等。大壩為混凝土閘壩，全長(zhǎng)845.0m，壩頂高程51.2m，最大壩高44.9m。

根據(jù)相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，并結(jié)合峽江水利樞紐工程的地質(zhì)條件及水工建筑物布置特點(diǎn)，安全監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)為大壩基礎(chǔ)、兩岸壩肩、主要建筑物及邊坡。本工程所設(shè)監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目有：巡視檢查、環(huán)境量監(jiān)測(cè)、變形監(jiān)測(cè)、滲流監(jiān)測(cè)、應(yīng)力、應(yīng)變及溫度監(jiān)測(cè)、土壓力監(jiān)測(cè)、水力學(xué)監(jiān)測(cè)等。

變形監(jiān)測(cè)是建筑物安全監(jiān)控的重要指標(biāo)之一，通過(guò)該指標(biāo)可直接了解到大壩的工作性狀，了解到變形的發(fā)展趨勢(shì)和其變化規(guī)律，這對(duì)判斷大壩是否安全起著重要的作用。

2 變形監(jiān)測(cè)范圍及監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

本工程永久擋水建筑物、泄水閘、擋水壩、廠房（擋水部分）、船閘上閘首等為1級(jí)建筑物，大壩兩岸開挖邊坡為1級(jí)邊坡。工程安全問(wèn)題尤為重要，應(yīng)考慮在壩體、壩基、壩址岸坡及危及大壩安全的不穩(wěn)定庫(kù)區(qū)邊坡等部位布設(shè)監(jiān)測(cè)儀器。

根據(jù)《混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》（DL/T5178-2003），壩體和壩基位移、傾斜、接縫和裂縫變化均為必設(shè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目；根據(jù)《水利水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL386-2007），邊坡表面位移及其巖土內(nèi)部位移為必設(shè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。因此，本工程變形監(jiān)測(cè)的主要項(xiàng)目包括大壩水平位移及垂直位移、傾斜、接縫和裂縫變化、壩基基巖變形、邊坡表面位移及其巖土內(nèi)部位移等。

3 變形監(jiān)測(cè)方法和儀器設(shè)備選擇

變形監(jiān)測(cè)是峽江水利樞紐工程安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重點(diǎn)之一，必須建立監(jiān)控全部建筑物的變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)選擇穩(wěn)定可靠的監(jiān)測(cè)方法和儀器設(shè)備，以確保滿足量測(cè)精度要求，所測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)充分可靠，還應(yīng)具有先進(jìn)性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，并能反映出當(dāng)前大壩安全監(jiān)測(cè)的技術(shù)和水平；所選擇的監(jiān)測(cè)方法和監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備應(yīng)充分考慮操作簡(jiǎn)便，具有快速、準(zhǔn)確獲得可靠監(jiān)測(cè)資料的性能；此外也應(yīng)滿足其經(jīng)濟(jì)合理性，獲得較高的性價(jià)比。在遵循上述原則情況下，本工程各項(xiàng)變形監(jiān)測(cè)方法和儀器設(shè)備選擇分述如下：

（1）大壩水平位移監(jiān)測(cè)。通常采用視準(zhǔn)線法、引張線法、真空激光準(zhǔn)直法，另外還有交會(huì)法和導(dǎo)線法等。視準(zhǔn)線法利用光學(xué)儀器，進(jìn)行人工觀測(cè)，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。另外，根據(jù)壩頂布置情況，為滿足通視要求，視準(zhǔn)線需布置在壩頂上游側(cè)，其觀測(cè)精度會(huì)受到庫(kù)水面水蒸氣造成的旁折光影響。真空激光準(zhǔn)直法精度高、速度快，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集，技術(shù)先進(jìn)，但造價(jià)較高。引張線法適合于直線形混凝土壩，具有設(shè)備費(fèi)用低、操作簡(jiǎn)便、測(cè)量速度快的特點(diǎn)，而且便于遙測(cè)自動(dòng)化。峽江樞紐大壩各建筑物基本布置在一條直線上，便于布置引張線。因此，依據(jù)上述情況，本工程大壩水平位移監(jiān)測(cè)采用引張線法。由于大壩兩岸地面無(wú)穩(wěn)固實(shí)可靠的區(qū)域可供設(shè)置觀測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，故引張線兩端點(diǎn)均設(shè)一倒垂線作為基準(zhǔn)。

（2）大壩垂直位移監(jiān)測(cè)。一般有幾何水準(zhǔn)測(cè)量法和靜力水準(zhǔn)測(cè)量法。幾何水準(zhǔn)測(cè)量法利用光學(xué)儀器，進(jìn)行人工觀測(cè)，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。靜力水準(zhǔn)測(cè)量法能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集。為使觀測(cè)操作快速簡(jiǎn)便，盡可能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化，因此，本工程大壩垂直位移監(jiān)測(cè)采用靜力水準(zhǔn)測(cè)量法。在靜力水準(zhǔn)端點(diǎn)設(shè)一雙金屬標(biāo)作為基準(zhǔn)。

（3）大壩傾斜、接縫和基巖變形監(jiān)測(cè)。大壩傾斜可采用幾何水準(zhǔn)法監(jiān)測(cè)，也可采用連通管（靜力水準(zhǔn)）和遙測(cè)傾斜儀監(jiān)測(cè)。為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，并考慮到靜力水準(zhǔn)受到壩頂其他設(shè)施布置（如啟閉門機(jī)等）影響，本工程大壩傾斜監(jiān)測(cè)采用遙測(cè)傾斜儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。壩體接縫變化采用遙測(cè)測(cè)縫計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。壩基基巖變形采用基巖變位計(jì)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。

（4）大壩開挖邊坡表面水平位移監(jiān)測(cè)?？刹捎靡暅?zhǔn)線法和三角網(wǎng)法監(jiān)測(cè)。由于受工程布置及地形條件限制，視準(zhǔn)線的通視條件及工作基點(diǎn)的布設(shè)條件均受到影響，故本工程大壩開挖邊坡表面水平位移采用三角網(wǎng)法，利用光學(xué)儀器進(jìn)行監(jiān)測(cè)。工作基點(diǎn)應(yīng)按三角網(wǎng)的邊角要求進(jìn)行布設(shè)，交會(huì)邊長(zhǎng)在300m左右，基點(diǎn)與測(cè)點(diǎn)間連線的夾角在60°～120°之間。為此有部分工作基點(diǎn)需坐落在建筑物上或工程變形影響范圍內(nèi)，這時(shí)必須在工作基點(diǎn)處設(shè)置倒垂線作為基準(zhǔn)點(diǎn)。本工程可利用壩頂引張線的基準(zhǔn)點(diǎn)（倒垂線）作為邊坡表面水平位移監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，所利用的倒垂線有布設(shè)與左岸擋水壩段的IP1和IP2、右岸擋水壩段的IP5。

（5）大壩開挖邊坡表面垂直位移監(jiān)測(cè)。采用一等精密水準(zhǔn)法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。由水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)引測(cè)、校測(cè)工作基點(diǎn)（起測(cè)基點(diǎn)）的垂直位移，本工程可利用布設(shè)于壩頂?shù)碾p金屬標(biāo)作為水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)。

（6）邊坡巖體深層位移監(jiān)測(cè)。左岸開挖邊坡為巖質(zhì)邊坡，采用多點(diǎn)位移計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，多點(diǎn)位移計(jì)為三點(diǎn)式。右岸開挖邊坡為土質(zhì)邊坡，采用鉆孔測(cè)斜儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。鉆孔應(yīng)深入至下部巖層，根據(jù)邊坡地質(zhì)情況，孔深距地表均為20m。

（7）船閘閘室水平位移監(jiān)測(cè)。采用引張線法監(jiān)測(cè)閘室右邊墻垂直流向水平位移，引張線兩端點(diǎn)設(shè)一倒垂線作為基準(zhǔn)。

4 監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)總體結(jié)構(gòu)

峽江水利樞紐安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行可分為三個(gè)環(huán)節(jié)：數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)管理、資料分析及建筑物安全度評(píng)價(jià)。數(shù)據(jù)采集包括測(cè)量控制單元MCU自動(dòng)采集、半自動(dòng)采集、人工采集和巡視檢查。該系統(tǒng)分為三個(gè)層次監(jiān)控：第一層監(jiān)控是將分布于各建筑物上的各類傳感器就近引入相應(yīng)的MCU(測(cè)量控制單元)，由測(cè)量控制單元進(jìn)行第一級(jí)監(jiān)控；第二層監(jiān)控是將分布于各部位的MCU(測(cè)量控制單元)接入壩上監(jiān)控站，由壩上監(jiān)控站進(jìn)行第二級(jí)監(jiān)控；第三層監(jiān)控是將壩上監(jiān)控站接入峽江水利樞紐工程辦公大樓內(nèi)的安全監(jiān)控中心，由安全監(jiān)控中心進(jìn)行第三級(jí)監(jiān)控。

5 變形監(jiān)測(cè)布置

（1）大壩水平位移監(jiān)測(cè)布置。由于受壩頂布置的限制，只能在上游側(cè)布設(shè)監(jiān)測(cè)通道（包括引張線和靜力水準(zhǔn)）。峽江大壩全長(zhǎng)845.0m，由于引張線長(zhǎng)度不宜大于300m，故需分段設(shè)置，共分3段，即在左岸擋水壩段、泄水閘壩段、廠房壩段至右岸擋水壩段各設(shè)一條引張線，每段端點(diǎn)均設(shè)一倒垂線作為基準(zhǔn)，孔深以二分之一壩高進(jìn)行控制。在每個(gè)大壩段布設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，共布置32個(gè)測(cè)點(diǎn)，5根倒垂線。

（2）大壩垂直位移監(jiān)測(cè)布置。在左岸擋水壩段與門庫(kù)壩段之間為跨度為47.0m的船閘壩段，其上部設(shè)有拱形橋，由此限制了靜力水準(zhǔn)的連續(xù)性，故將其分為2段進(jìn)行設(shè)置，每段端點(diǎn)均設(shè)一雙金屬標(biāo)作為基準(zhǔn)，孔深以二分之一壩高進(jìn)行控制。在每個(gè)大壩段布設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，共布置37個(gè)測(cè)點(diǎn)，2根雙金屬標(biāo)。

（3）大壩傾斜監(jiān)測(cè)布置。在泄水閘段兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的閘頂，沿順?biāo)鞣较蛟谏?、中、下游適當(dāng)位置各布設(shè)3支遙測(cè)傾斜儀，共布置6支傾斜儀。

（4）大壩接縫監(jiān)測(cè)布置。在壩基開挖陡坡處壩體與岸坡之間、各壩段之間分縫處設(shè)測(cè)縫計(jì)，以監(jiān)測(cè)各結(jié)合面的接縫開合度，總計(jì)設(shè)42支測(cè)縫計(jì)。

（5）壩基變形監(jiān)測(cè)。在壩基 F2、F5、F6、F8斷層上下盤各布置2～3支基巖變位計(jì)，以監(jiān)測(cè)斷層處壩基變形情況，共布置22支基巖變位計(jì)。在各壩段典型監(jiān)測(cè)斷面上各布置2～4支基巖變位計(jì)，共布置14支基巖變位計(jì)。

（6）右岸開挖邊坡變形監(jiān)測(cè)布置。由于開挖邊坡長(zhǎng)度較長(zhǎng)，在大壩右岸邊坡布置了8個(gè)監(jiān)測(cè)斷面；在壩左岸邊坡布置了2個(gè)監(jiān)測(cè)斷面。在每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面上設(shè)置了2～3個(gè)位移標(biāo)點(diǎn)、1～2個(gè)巖體內(nèi)部位移測(cè)點(diǎn)。另外，由于施工期在右岸邊坡出現(xiàn)了坡面裂縫，故在裂縫部位埋設(shè)單向裂縫計(jì)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。右岸變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及設(shè)施有：位移標(biāo)點(diǎn)23個(gè)、工作基點(diǎn)5個(gè)、測(cè)斜孔11個(gè)、裂縫計(jì)6支。左岸變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及設(shè)施有：位移標(biāo)點(diǎn)5個(gè)、工作基點(diǎn)5個(gè)、測(cè)斜孔4個(gè)。

（7）船閘閘室水平位移監(jiān)測(cè)：引張線布置在閘室右邊墻頂部，以觀測(cè)其垂直流向的水平位移。每個(gè)閘室段設(shè)一個(gè)測(cè)點(diǎn)，共設(shè)10個(gè)測(cè)點(diǎn)。峽江船閘閘室全長(zhǎng)174.0m，其引張線長(zhǎng)度不大于300m，故只分一段設(shè)置，并在上、下閘首各設(shè)一倒垂線作為基準(zhǔn)。

6 結(jié)語(yǔ)

峽江水利樞紐工程已于2014年8月底進(jìn)行一期下閘蓄水，并初步發(fā)揮工程效益。至此，樞紐安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也初步建立，并獲取施工期監(jiān)測(cè)資料，對(duì)施工期間工程出現(xiàn)的一些問(wèn)題的處理起到了重要的作用。同時(shí)，也驗(yàn)證了該工程的安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)是合理的，所埋設(shè)的監(jiān)測(cè)設(shè)備是有效的。陜西水利

[1]江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)院，峽江水利樞紐工程蓄水安全鑒定設(shè)計(jì)自檢報(bào)告[R]，2013.

[2]南京水利科學(xué)研究院勘測(cè)設(shè)計(jì)院，常州金土木工程儀器有限公司.巖土工程安全監(jiān)測(cè)手冊(cè)（第二版）[M].北京:中國(guó)水利水電出版社,2008.

[3]張啟岳等.土石壩觀測(cè)技術(shù)[M].北京:水利電力出版社,1993.1-26

[4]華東水利學(xué)院.水工設(shè)計(jì)手冊(cè)（第六卷）[M].北京:水利電力出版社,1982.6-488～6-501

[5]混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（DL/T 5178-2003）[S].