劉金鵬 顏寅杰

(深圳市廣匯源水利勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司,深圳羅湖 518020)

深圳市羅田水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

劉金鵬 顏寅杰

(深圳市廣匯源水利勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司,深圳羅湖 518020)

羅田水庫(kù)在2008年6月深圳市的暴雨中出現(xiàn)了滑坡事故,在進(jìn)行除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)的同時(shí),需建立完善的大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施。本文即對(duì)羅田水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程中大壩安全監(jiān)測(cè)部分的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)闡述。

羅田水庫(kù) 大壩 監(jiān)測(cè) 設(shè)計(jì)

1 概況

羅田水庫(kù)位于深圳市寶安區(qū)松崗街道羅田社區(qū)，水系屬珠江三角洲茅洲河流域。水庫(kù)壩址以上集雨面積20km2，正常蓄水位33.086m，總庫(kù)容2913.5萬(wàn)m3，是一座以供水為主，兼有防洪等綜合利用的中型水利樞紐工程。水庫(kù)設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)100年一遇，設(shè)計(jì)洪水位35.11m；校核防洪標(biāo)準(zhǔn)1000年一遇，校核洪水位35.89m。

水庫(kù)樞紐包括大壩、輸水涵管、溢洪道三部分。大壩壩型為均質(zhì)土壩，壩頂為原大壩加高時(shí)戴帽的擋土墻，壩頂高程36.22m，防浪墻頂部高程37.50m，壩頂寬6.8m，壩長(zhǎng)100m。2008年6月，深圳受百年一遇特大暴雨影響，羅田水庫(kù)6月25日晚大壩下游坡出現(xiàn)滑坡事故，因此，亟需對(duì)羅田水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固。除險(xiǎn)加固工程主要內(nèi)容包括對(duì)大壩培厚、加高，拆除原加高擋土墻，防滲等。鑒于羅田水庫(kù)工程的重要性，同時(shí)也為驗(yàn)證設(shè)計(jì)，反饋施工質(zhì)量，根據(jù)《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(SL60-94)，需建立完善的大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施。

2 監(jiān)測(cè)總體設(shè)計(jì)

羅田水庫(kù)為中型水庫(kù)，主要建筑物為3級(jí)。大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)在現(xiàn)狀仍可繼續(xù)使用的水位計(jì)、雨量計(jì)等基礎(chǔ)上，在壩體設(shè)置沉降位移觀(guān)測(cè)設(shè)施、量水堰、測(cè)壓管、水尺、蒸發(fā)皿等安全監(jiān)測(cè)設(shè)備。監(jiān)測(cè)范圍包括土石壩壩體、壩基、壩端以及與壩的安全有直接關(guān)系的輸、泄水建筑物和設(shè)備，以及對(duì)土石壩安全有重大影響的近壩區(qū)岸坡。安全監(jiān)測(cè)方法包括巡視檢查和采用儀器設(shè)備觀(guān)測(cè)。工程除險(xiǎn)加固實(shí)施的同時(shí)，須與大壩安全監(jiān)測(cè)部分統(tǒng)一實(shí)施，兩者密切結(jié)合。

3 大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

(1)表面變形監(jiān)測(cè)：平行于大壩壩軸線(xiàn)方向布置4排，設(shè)5個(gè)斷面，共計(jì)18個(gè)變形觀(guān)測(cè)點(diǎn)。其中，第1排位于上游坡，沿壩軸線(xiàn)方向布置5個(gè)觀(guān)測(cè)標(biāo)點(diǎn)監(jiān)測(cè)上游坡變形狀況；第2排沿壩軸線(xiàn)方向布置5個(gè)觀(guān)測(cè)標(biāo)點(diǎn)，位于壩頂下游側(cè)，用于監(jiān)測(cè)壩頂變形情況；第3排位于一級(jí)馬道，主要觀(guān)測(cè)大壩下游壩坡部位的變形情況，布置4個(gè)觀(guān)測(cè)標(biāo)點(diǎn)；第4排位于壩頂下游坡第二級(jí)馬道上，設(shè)置4個(gè)觀(guān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)下游坡馬道的變形情況。同時(shí)，在大壩兩端以及大壩轉(zhuǎn)彎處堅(jiān)硬巖石上共布置8個(gè)工作基點(diǎn)和8個(gè)校核基點(diǎn)，水準(zhǔn)基點(diǎn)位置由觀(guān)測(cè)人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)確定，要求工作基點(diǎn)巖體堅(jiān)固、通視性好。工作基點(diǎn)、校核基點(diǎn)及位移標(biāo)點(diǎn)處均布設(shè)固定鋼筋砼墩。水平位移和豎向位移共用一個(gè)測(cè)點(diǎn)，觀(guān)測(cè)設(shè)備選用0.5＂全自動(dòng)型全站儀，觀(guān)測(cè)壩體表面水平和豎向位移，在目前深圳市西麗、鐵崗、長(zhǎng)嶺皮、東湖水庫(kù)等的大壩自動(dòng)化監(jiān)測(cè)中已運(yùn)用。全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)不僅提高觀(guān)測(cè)速度，而且降低工作強(qiáng)度，同時(shí)，還能自動(dòng)輸入計(jì)算機(jī)，減少因人工輸入而產(chǎn)生的錯(cuò)誤。

(2)內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)：用于監(jiān)測(cè)新舊壩坡的變形情況，主要設(shè)備為固定測(cè)斜儀，電磁沉降儀及其配套設(shè)備。固定式測(cè)斜儀通過(guò)不銹鋼管與滑輪組件連接后，安裝在帶導(dǎo)槽的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)斜管中與測(cè)斜管同步移動(dòng)，以監(jiān)測(cè)邊坡、滑坡體、堤壩等結(jié)構(gòu)的傾斜、水平位移或沉降變形。配合自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集設(shè)備，可自動(dòng)進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，安裝多個(gè)傳感器，可獲得沿測(cè)斜管軸向的撓度變形曲線(xiàn)。電磁沉降儀適用于土石壩、邊坡、填土的分層沉降監(jiān)測(cè)。儀器含有導(dǎo)線(xiàn)的鋼帶尺、不銹鋼磁性探頭、聲光指示器電路及平尺卷軸等組成。當(dāng)探頭接近安裝有磁性沉降環(huán)的區(qū)域時(shí)，將感應(yīng)到磁信號(hào)并通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)傳遞至卷軸內(nèi)的聲光指示器指示。內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)布置與已布置好的大壩表面變形監(jiān)測(cè)相結(jié)合。

(3)滲流監(jiān)測(cè)：大壩壩體培厚后，沿大壩軸線(xiàn)方向布置4個(gè)觀(guān)測(cè)橫斷面，每個(gè)觀(guān)測(cè)斷面布4孔，壩體與壩基滲流壓力監(jiān)測(cè)共計(jì)14個(gè)鉆孔，新增14根測(cè)壓管，而對(duì)原壩體測(cè)壓管采用粘土漿封堵。其中，在大壩上游側(cè)設(shè)第一條觀(guān)測(cè)鉛垂線(xiàn)，沿壩基埋設(shè)滲壓計(jì)；大壩下游側(cè)靠近壩頂處設(shè)第二條觀(guān)測(cè)垂線(xiàn)；一級(jí)馬道處設(shè)第三條觀(guān)測(cè)鉛垂線(xiàn)；第四條垂線(xiàn)設(shè)于大壩第二級(jí)馬道處，均監(jiān)測(cè)壩基的滲流壓力；共計(jì)埋設(shè)14支進(jìn)口振弦式滲壓計(jì)，同時(shí)兼測(cè)壩體水溫。

(4)滲漏量監(jiān)測(cè)：在大壩下游排水棱體后布置量水堰作為大壩滲漏量觀(guān)測(cè)設(shè)施。

(5)環(huán)境量監(jiān)測(cè)：在庫(kù)區(qū)布置上游水位、降雨量及庫(kù)區(qū)水文站，壩址區(qū)布設(shè)下游水位、氣溫、氣壓等觀(guān)測(cè)項(xiàng)目。氣溫和氣壓觀(guān)測(cè)分別采用熱敏電阻式溫度計(jì)和振弦式氣壓計(jì)進(jìn)行遙測(cè)，兩種儀器都布置在管理站房頂，并用玻璃鋼鋼百葉箱進(jìn)行保護(hù)；增設(shè)全自動(dòng)水面蒸發(fā)觀(guān)測(cè)設(shè)施。

(6)系統(tǒng)防雷與集成：監(jiān)控系統(tǒng)采取防雷措施，設(shè)置電源防雷、信號(hào)線(xiàn)防雷、室外儀表引入防雷等。所有電測(cè)儀器全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，由傳感器、通訊專(zhuān)用電纜接入新建啟閉機(jī)房?jī)?nèi)的MCU，再傳入現(xiàn)有管理站內(nèi)的控制室。系統(tǒng)集成包含數(shù)據(jù)采集軟件、數(shù)據(jù)整編軟件、數(shù)據(jù)分析軟件、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入軟件等信息管理軟件，計(jì)算分析軟件及上網(wǎng)寫(xiě)庫(kù)軟件等。硬件包括中央控制計(jì)算機(jī)、UPS不間斷電源、打印機(jī)、交換機(jī)等。

(7)表面監(jiān)測(cè)：包括裂縫、滑坡、隆起、滲透變形及表面侵蝕破壞等，主要為人工巡視檢查及觀(guān)測(cè)。

(8)各類(lèi)監(jiān)測(cè)儀器應(yīng)精確可靠、穩(wěn)定耐用、便于觀(guān)測(cè)且經(jīng)濟(jì)合理，應(yīng)有自檢、自校功能，可長(zhǎng)期穩(wěn)定地工作；能保證在惡劣氣候條件下仍能進(jìn)行必要項(xiàng)目的觀(guān)測(cè)。

4 結(jié)論與建議

(1)大壩安全監(jiān)測(cè)與除險(xiǎn)加固工程相互結(jié)合，統(tǒng)一實(shí)施，可為大壩的加固和安全管理及時(shí)消除工程隱患和險(xiǎn)情，提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

(2)大壩安全監(jiān)測(cè)實(shí)施后，建議管理單位應(yīng)按《土石壩安全監(jiān)測(cè)資料整編規(guī)程》(SL169-96)認(rèn)真及時(shí)地對(duì)相關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和信息等進(jìn)行資料整編和歸檔工作。

(3)建議加強(qiáng)管理，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)所反映的信息進(jìn)行迅速分析、評(píng)判和處理，定期對(duì)水庫(kù)樞紐建筑物的安全狀態(tài)作出評(píng)價(jià)。

[1]《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》(SL60-94).

[2]《大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5211-2005).

[3]《土石壩安全監(jiān)測(cè)資料整編規(guī)程》(SL169-96).

[4]《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL274-2001).