陳得鵬

摘要：本文通過(guò)對(duì)龍首一級(jí)水電站大壩垂線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核查、檢驗(yàn)和測(cè)試的基礎(chǔ)上，評(píng)價(jià)垂線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目是否能達(dá)到原設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)目的，并對(duì)整個(gè)垂線觀測(cè)系統(tǒng)的完備性、監(jiān)測(cè)設(shè)施的可靠性、穩(wěn)定性等做出評(píng)價(jià)，提出垂線監(jiān)相關(guān)測(cè)工作的改進(jìn)建議，最后對(duì)龍首一級(jí)水電站大壩垂線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行全面的綜合評(píng)價(jià)，垂線系統(tǒng)的測(cè)點(diǎn)布置觀測(cè)方法、觀測(cè)頻次滿足規(guī)范要求，能夠全面、準(zhǔn)確反映大壩和壩基的水平位移。

關(guān)鍵詞：碾壓混凝土 拱壩垂線監(jiān)測(cè) 評(píng)價(jià)

中圖分類號(hào)：TV698.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）5（c）-0000-00

1 工程概況

龍首一級(jí)水電站位于甘肅省張掖市西南約30km的黑河中游。工程以發(fā)電為主，電站總裝機(jī)容量59MW。設(shè)計(jì)水庫(kù)總庫(kù)容1320萬(wàn)m3，為日調(diào)節(jié)性能，正常蓄水位1748.00m。2001年12月底工程全部完工。樞紐由攔河壩、引水系統(tǒng)和發(fā)電廠房組成，為三等中型工程，攔河壩由碾壓混凝土拱壩、左岸碾壓混凝土重力壩和右岸推力墩組成。壩頂高程1751.50m。

2 垂線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布置

為了監(jiān)測(cè)龍首一級(jí)大壩和壩肩的水平位移，在拱壩及其拱端共布置有3條垂線。1#垂線布置在右拱端的右岸推力墩，共有2個(gè)測(cè)點(diǎn)，分布在1700m高程和1751.5m高程，編號(hào)分別為IP1和PL1。2#垂線布置在拱冠附近，共有3個(gè)測(cè)點(diǎn)，分布在1676.5m高程、1700m高程和1751.5m高程，編號(hào)分別為IP2、PL2-1和PL2。3#垂線布置在左岸重力壩，共2個(gè)測(cè)點(diǎn)，分布在1700m高程和1751.5m高程，編號(hào)分別為IP3-2和IP3-1。

3 觀測(cè)方法及頻次

垂線自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備采用南瑞大壩公司研制的電容式傳感器。人工比測(cè)采用MZ-1型垂線讀數(shù)儀，觀測(cè)時(shí)，從左到右移動(dòng)游標(biāo)尺，通過(guò)瞄準(zhǔn)孔，當(dāng)瞄準(zhǔn)孔、垂線鋼絲和瞄準(zhǔn)針三點(diǎn)一線時(shí)，分別依次讀取左右標(biāo)尺的的刻度值，瞄準(zhǔn)兩次，兩次讀數(shù)構(gòu)成一個(gè)測(cè)回，取均值作為該測(cè)回的觀測(cè)值，每測(cè)次觀測(cè)兩個(gè)測(cè)回。自動(dòng)化觀測(cè)每天觀測(cè)一次，人工比測(cè)目前為每年觀測(cè)一次。

4 現(xiàn)場(chǎng)檢查

現(xiàn)場(chǎng)檢查共對(duì)龍首一級(jí)大壩3條垂線、7個(gè)垂線測(cè)點(diǎn)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢查，檢查結(jié)果如下：

（1）倒垂浮體組安裝較好，浮子水平、連桿垂直，浮子活動(dòng)自由，位于浮筒中心，倒垂線體采用不銹銦鋼絲，直徑1.65mm，倒垂保護(hù)管直徑均達(dá)到168mm。

（2）正垂懸掛點(diǎn)牢固穩(wěn)定，保護(hù)管直徑168mm以上，線體采用不銹銦鋼絲，直徑1.65mm，線體基本處于保護(hù)管中央，阻尼筒內(nèi)徑和高度比重錘直徑和高度大20cm以上，可以保證重錘在阻尼筒內(nèi)自由浮動(dòng)，重錘設(shè)有阻尼止動(dòng)葉片。

（3）正倒垂結(jié)合狀態(tài)，正倒垂結(jié)合點(diǎn)布置在同一觀測(cè)墩上，能保證正垂絕對(duì)位移的可靠性。

（4）各測(cè)點(diǎn)觀測(cè)墩與壩體結(jié)合牢靠，穩(wěn)定，能反映大壩位移。所有測(cè)點(diǎn)均設(shè)有觀測(cè)房保護(hù)，房?jī)?nèi)環(huán)境較為干燥，測(cè)點(diǎn)工況良好。

（5）倒垂線深入基巖的深度在27m～44m之間，滿足規(guī)范對(duì)于倒垂線“鉆孔深度不宜小于10m”的要求。

（6）垂線受到擾動(dòng)后的復(fù)位效果是檢驗(yàn)垂線設(shè)備安裝質(zhì)量的重要指標(biāo)。復(fù)位試驗(yàn)的目的就是檢驗(yàn)垂線的安裝質(zhì)量和實(shí)際的復(fù)位效果。具體方法是在垂線擾動(dòng)前分別測(cè)讀垂線左、右盤讀數(shù)，然后將垂線線體向某一方向推動(dòng)20mm左右后松手，記錄穩(wěn)定后的讀數(shù)和穩(wěn)定所需時(shí)間。經(jīng)檢測(cè)，龍首一級(jí)大壩正倒垂的復(fù)位時(shí)間在3分鐘以內(nèi)，復(fù)位差不大于0.1mm，復(fù)位效果較好，垂線安裝質(zhì)量滿足要求。

（7）垂線浮力復(fù)核

倒垂浮力和正垂掛重是影響垂線工作狀態(tài)的重要因素，《混凝土壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》DL/T5178-2003規(guī)定，倒垂浮子浮力應(yīng)滿足以下條件：

正垂鋼絲應(yīng)力和鋼絲抗拉安全系數(shù)的計(jì)算同倒垂。

經(jīng)計(jì)算并結(jié)合監(jiān)測(cè)規(guī)范（DL/T5178-2003）， IP1和IP2受到的浮力滿足規(guī)范要求，而IP3的實(shí)際浮力不滿足規(guī)范要求值；各條倒垂線鋼絲抗拉安全系數(shù)均滿足規(guī)范中K≥3的要求，建議提升IP3倒垂浮筒內(nèi)油位的油位，增加倒垂浮力；各條正垂線的實(shí)際掛重均大于規(guī)范要求的掛重，且抗拉安全系數(shù)均滿足規(guī)范中K≥2的要求。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果，浮筒內(nèi)液面均未將浮子全部淹沒(méi)。

5 自動(dòng)化測(cè)值穩(wěn)定性分析

利用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的定時(shí)測(cè)量功能，在盡量短的時(shí)間內(nèi)對(duì)測(cè)點(diǎn)連續(xù)測(cè)讀n次，利用n次觀測(cè)中誤差m估算垂線自動(dòng)化監(jiān)測(cè)結(jié)果的重復(fù)讀數(shù)精度和測(cè)值穩(wěn)定性。采用該方法對(duì)所有垂線測(cè)點(diǎn)的重復(fù)讀數(shù)精度和測(cè)值穩(wěn)定性進(jìn)行了檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果表明，垂線自動(dòng)化的測(cè)值重復(fù)穩(wěn)定性均達(dá)到優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)，說(shuō)明垂線自動(dòng)化系統(tǒng)短期穩(wěn)定性較好。

6垂線自動(dòng)化精度評(píng)價(jià)

垂線自動(dòng)化精度評(píng)價(jià)方法與人工垂線相同，其自動(dòng)化讀數(shù)誤差取垂線儀重復(fù)測(cè)試成果表中的結(jié)果，因此，垂線坐標(biāo)儀測(cè)量中誤差平均為±0.05mm，壩頂、1680.4m和1700.0m高程廊道倒垂自動(dòng)化觀測(cè)精度平均為 ，1700.0m高程廊道正垂自動(dòng)化監(jiān)測(cè)精度平均為 ，壩頂正垂線自動(dòng)化監(jiān)測(cè)平均精度為 。因此垂線自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的精度滿足規(guī)范要求。

7 垂線監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性檢測(cè)結(jié)果

現(xiàn)場(chǎng)性能標(biāo)定，使用南瑞公司提供的垂線標(biāo)定裝置，對(duì)垂線每個(gè)測(cè)點(diǎn)、每個(gè)方向的人工讀數(shù)和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)結(jié)果現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。經(jīng)檢測(cè)7臺(tái)電容式垂線坐標(biāo)儀中，在不同的標(biāo)定量下，所有測(cè)點(diǎn)均達(dá)到或超過(guò)合格標(biāo)準(zhǔn)，其中70%以上能達(dá)到優(yōu)秀標(biāo)準(zhǔn)。故垂線系統(tǒng)的測(cè)值整體可靠性較高。

8 結(jié)語(yǔ)

（1）正、倒垂線觀測(cè)設(shè)計(jì)布置合理，監(jiān)測(cè)頻次能滿足規(guī)范要求。

（2）垂線自動(dòng)化觀測(cè)精度較高，倒垂精度為0.07mm，正垂精度為0.12mm，均能滿足監(jiān)測(cè)規(guī)范要求。人工垂線觀測(cè)最大中誤差為±0.25mm，能滿足規(guī)范要求。

（3）垂線現(xiàn)場(chǎng)檢查和線體應(yīng)力復(fù)核表明，除IP3外，其余倒垂線的實(shí)際浮力都能夠達(dá)到規(guī)范要求，線體抗拉安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求；各條正垂線掛重及線體抗拉安全系數(shù)均滿足規(guī)范要求，建議提升IP3浮筒內(nèi)的油位，增加倒垂浮力。

（4）從垂線測(cè)點(diǎn)的測(cè)值過(guò)程線可見(jiàn)，曲線連續(xù)性較好，測(cè)值整體精度較高，能夠真實(shí)反映大壩的變形規(guī)律。

參考文獻(xiàn)

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[3] 大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)規(guī)范，DL/T5211-2005.