白楊溝水庫大壩安全監(jiān)測設計

王新疆　周佺

摘 要：巴里坤頭道白楊溝水庫屬小（Ⅰ）型水利工程，在壩體、瀝青混凝土心墻、混凝土面板、壩基、壩址岸坡及危及大壩穩(wěn)定的庫區(qū)邊坡等部位布設觀測儀器，以達到監(jiān)視大壩安全運行狀態(tài)、掌握施工及運行期情況、監(jiān)視工程質量、為設計反饋資料的目的。

關鍵詞：大壩；安全；監(jiān)測

1 概述

巴里坤頭道白楊溝流域地處哈密地區(qū)東天山支脈莫欽烏拉山北坡，全流域在巴里坤境內(nèi)，徑流主要由融雪水、基巖裂隙水及夏季降雨組成，流域內(nèi)無冰川及永久積雪，流域平均海拔高程2821m，河長21km，頭道白楊溝多年平均年徑流量793.3萬m3。頭道白楊溝水庫位于兵團農(nóng)十三師紅山農(nóng)場境內(nèi)，距哈密市280km，距巴里坤縣130km。水庫作為地區(qū)煤炭工業(yè)重要水源之一，是實現(xiàn)地區(qū)新型工業(yè)化的發(fā)展目標和煤炭生產(chǎn)和煤炭深加工的重要水利工程，項目建設十分迫切。

頭道白楊溝水庫屬小（Ⅰ）型水利工程，在壩體、瀝青混凝土心墻、混凝土面板、壩基、壩址岸坡及危及大壩穩(wěn)定的庫區(qū)邊坡等部位布設觀測儀器，以達到監(jiān)視大壩安全運行狀態(tài)、掌握施工及運行期情況、監(jiān)視工程質量、為設計反饋資料的目的。觀測項目主要有位移監(jiān)測、滲流監(jiān)測、應力應變監(jiān)測、庫水位監(jiān)測。

2 大壩觀測設備的設計原則

觀測設計結合壩的等級、壩高、地質、結構形式等條件提出觀測及布置要求；觀測項目和觀測點布設考慮瀝青混凝土心墻筑壩特點，以全面反映大壩的工作狀況為宗旨；觀測壩段選擇在地質條件復雜或具有代表性的壩段；根據(jù)工程的重要性、設計計算及模型試驗、溫控等方面的要求，并參考類似工程的布置資料確定觀測項目；觀測設備的選用，盡量做到觀測方便、直觀、快捷、精度符合要求，各項觀測值能相互校核，并保證觀測作業(yè)有良好的交通及照明條件；觀測設備要有必要的保護措施，盡量排除影響觀測成果的因素，儀器埋設、資料整理要適合碾壓式瀝青砼的特殊要求。

3 觀測設計

3.1 位移觀測設計

巴里坤頭道白楊溝水庫設立五等水準點，壩址左右兩岸設立由3個水準基點組成的水準基點組。

選擇河床段最大壩高0+120處和0+080、0+160，0+280，0+360五個斷面作為觀測橫斷面，主壩段（0+080、0+120、0+160）每個觀測橫斷面上布置2個觀測點，其中下游壩肩布置一點，下游壩坡布置一點，副壩段（0+280、0+360）下游壩肩布置一點。觀測水平位移的工作基點（觀測豎直位移的起測基點）設置在兩岸便于觀測的山體基巖上。水平位移的測點和垂直位移觀測的測點設置在同一標點上。

水平位移觀測方法采用視準線法，垂直位移觀測方法采用水準儀觀測法。

3.2 滲流觀測

在主壩段（河床段）壩體內(nèi)選擇最大壩高0+120處和0+080、0+160三個斷面作為觀測橫斷面進行測點布設。壩體滲流采用測壓管觀測，每個斷面在心墻下游方向布置3支測壓管，一共布設測壓管9支。

在副壩段（古河槽段）槽孔混凝土墻下游側選擇0+240處和0+280、0+320、0+360四個斷面作為觀測橫斷面進行測點布設。壩體滲流采用測壓管觀測，每個斷面布置1支測壓管，一共布設測壓管4支。

繞壩滲流主要是觀測壩頭與岸坡接觸處的滲流變化情況，判斷此部位的防滲與排水效果。因此在壩左右岸垂直于壩軸線方向，分別布置1排，每排3孔，采用測壓管進行觀測。

滲流量觀測對于判斷滲流是否穩(wěn)定，掌握防滲和排水設施工作是否正常，具有很重要的意義，是保證水庫安全運用的重要觀測項目之一。由此在壩基下游排水的出口處設置1個三角量水堰對滲流量進行觀測。

3.3 水位觀測

壩體上游水位觀測，采用在導流放水隧洞豎井外側段設置觀測水管，水管里設置自計水位測量儀進行自動觀測，自計水位測量儀每一小時測量一次數(shù)據(jù)，并存儲于電腦，在水位超過限制水位，報警通知管理人員，在豎井上設置水位標尺，以便冬季水位觀測。

3.4 應力與應變觀測

根據(jù)碾壓瀝青混凝土心墻的特點在主壩段最大應力和最小應力發(fā)生的部位，在壩體內(nèi)選擇最大壩高0+120處和0+080、0+160三個斷面心墻底部及1/3壩高、2/3壩高的上下游布設土壓力共計18支。

副壩段為混凝土面板防滲，砼面板壩的重點觀測項目為應力、應變觀測，根據(jù)砼面板的特點在面板最長的斷面0+360及斷面0+280、0+380處布設兩向應變計，以觀測其平面應力狀態(tài)；僅在面板最長的斷面處布設無應力計，布置高程同應力測點。無應力計與相應的應變計組距壩面相同，無應力計與應變計之間距離為1.5m。本設計共布設兩向應變計組6組，無應力計6支。兩岸砼面板板間縫布置了6支單向測縫儀，在周邊縫處埋設5組三向測縫儀，用于縫的變形觀測。

觀測設備需采用集中自動監(jiān)測，設30m2監(jiān)測房1座，30m2自動監(jiān)測室1座，配全站儀一套。所有觀測設備均通過電纜與樞紐管理工作站（計算機）連接。觀測主要設備見表1。

4 結束語

大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)是了解大壩工作狀態(tài)和安全狀態(tài)的主要設施，而觀測設備是安全監(jiān)測系統(tǒng)的根本，只有對其進行合理的設計和高質量的施工，才能在工程施工階段準確獲取監(jiān)測資料，為水庫蓄水及建筑物安全運行提供科學依據(jù)。

參考文獻

[1]巴里坤頭道白楊溝水庫可行性研究報告書，2013.

[2]趙志仁.大壩安全監(jiān)測的原理與應用[M].天津：科學技術出版社，1992.

[3]水工建筑物觀測工作手冊[M].北京：水利出版社，1980.

作者簡介：王新疆（1973-），男，新疆哈密人，漢，大學本科，新疆生產(chǎn)建設兵團第十三師水利局，從事水利工程建設與管理。

周佺（1972-），男，四川蓬溪人，漢，大學本科，新疆建設兵團第十三師水務管理有限公司，從事水利工程建設與管理。