水利工程中的大壩變形監(jiān)測與維護

鐘山

（新疆兵團勘測設計院（集團）有限責任公司，新疆 石河子市 832000）

水利工程中的大壩變形監(jiān)測與維護

鐘山

（新疆兵團勘測設計院（集團）有限責任公司，新疆 石河子市 832000）

在水利工程建設施工過程中，為了提高工程的安全性，需要做好大壩的變形監(jiān)測工作，并根據(jù)大壩的變形情況進行相應的維護，延長水利工程的使用年限。本文以實際工程為例，對水利工程中大壩變形監(jiān)測的具體措施進行了分析，然后對水利工程大壩的維護進行了探討。

水利工程；大壩變形監(jiān)測；維護

DOI編碼：10.13646/j.cnki.42-1395/u.2016.10.027

1　工程概況

安集海二庫下游142團防洪工程A段長5.850km，起點A0+ 000坐標（X：382283，Y：4920648），終點A5+850坐標（X：384488，Y：4924831）；B段長0.575km，起點B0+000坐標（X：384346，Y：4925460），終點B0+575坐標（X：384225，Y：4925979）；總長6.425km。工程位于第八師巴音溝河安集海二庫下游142團頭道溝段，新建防洪堤岸工程6.425km，還有改擴建渠下箱涵一座。由于現(xiàn)狀河道狹窄、岸坡坍塌、淤堵導致行洪斷面不足，水庫泄洪期間洪水漫溢，對河道兩岸農(nóng)田造成極大的損失，其下游沿線為安集海灌區(qū)5.7萬畝耕地、1.69萬人以及下野地灌區(qū)的輸水動脈東泄一支渠、沙鐘公路、西岸大渠、奎下公路、呼克公路，一旦失事，將對下游灌區(qū)造成重大經(jīng)濟損失。工程建成后可完善安集海二庫至西岸大渠段現(xiàn)狀防洪體系，使下游防洪標準由現(xiàn)狀10m3/s提高至10年一遇27.8m3/s，滿足下游河道防洪標準。

2　合理設置外部變形的監(jiān)測分布點

通常情況下大壩表面變形觀測點主要分布于中壩、東西副壩上。在中壩上每間隔200米設置一個觀測斷面，其中各個觀測斷面上再設置4個位移觀測標點，中壩上總共設置42個觀測斷面，總共設置168個位移觀測標點，其中水平位移與豎向位移可以共用觀測標點。在東西副壩上每間隔300米設置一個觀測斷面，其中各個觀測斷面上設置3個位移觀測標點，在東西副壩上總共設置14個觀測斷面，總共設置42個位移觀測標點，其中水平位移與豎向位移共用觀測標點。使用水準法進行表面豎向位移的監(jiān)測，使用雙頻GPS接收機進行表面水平位移觀測。

3　安裝大壩變形監(jiān)測各項設備

3.1監(jiān)測設備予留與予埋的布設和檢查

大壩變形監(jiān)測的所有施工設備都需要嚴格按照施工設計圖紙展開予留和予埋等放樣測量工作，然后再展開預留槽與預埋件的安裝施工工作，在安裝過程中必須準確定位和牢固安裝，完成安裝后還需要對予留槽和予埋件安裝效果進行檢查和驗收，而予留和予埋部分的砼澆筑施工順利完成后也需要進行檢查和驗收，避免出現(xiàn)變位走樣等現(xiàn)象，如果在檢查過程中發(fā)現(xiàn)變位走樣現(xiàn)象應當立即采用各項措施展開補救工作。

3.2對正垂線埋管進行埋設和安裝

砼壩體中的正垂線埋管必須嚴格按照圖紙設計坐標展開放樣測量工作，然后再確定埋管的中心位置，其中埋管垂直度必須在施工圖紙設計范圍內(nèi)。在埋設埋管時需要注意牢固加固，避免埋管在砼澆筑施工過程中產(chǎn)生走位變形的現(xiàn)象，同時還要避免碰撞，完成砼澆筑施工后再對正垂線埋管垂直度進行檢查和復測，發(fā)現(xiàn)埋管垂直度沒有達到標準時應及時調(diào)整埋管垂直度。安裝砼管時必須保持管口平順銜接，避免出現(xiàn)錯臺現(xiàn)象，同時使用油氈將砼管管口封閉，避免水泥砂漿流入砼管內(nèi)部。此外鋼管安裝時也必須確保管口平順銜接，焊縫時應保證平整和嚴密，完成正垂線埋管安裝后需要及時整理竣工資料。

3.3展開變形監(jiān)測設備的安裝調(diào)試工作

3.3.1對倒垂線進行安裝和調(diào)試

使用浮體組配合單行導中器對保護管垂直度進行檢查和復測，然后再確定倒垂錨塊的埋設位置。根據(jù)施工設計方案和圖紙職進行垂浮體組和倒垂線錨塊的安裝，利用滑輪家將倒垂線錨塊的安裝材料不銹鋼絲吊入倒垂線保護管，在錨塊重力作用下張拉不銹鋼絲，根據(jù)錨塊埋設位置來確定不銹鋼絲的位置。然后再將注漿軟管安裝到倒垂線保護管內(nèi)，并計算出埋設錨塊所需要的水泥沙漿用量，利用注漿軟管注入水泥沙漿。完成注漿后再對不銹鋼絲的位置進行檢測，若是安裝位置產(chǎn)生偏移，應當立即采取措施，調(diào)整其布設位置。

3.3.2對正垂線進行安裝調(diào)試和復測

根據(jù)正垂線埋管垂直度來確定正垂線的實際埋設位置，然后再根據(jù)正垂線的埋設位置來進行垂線懸線裝置和固定夾線裝置以及活動夾線裝置的安裝。通過懸掛正垂線阻尼重錘來牢固固定夾線裝置。再在正垂線砼觀測墩上布設垂線底標儀基座，用作系統(tǒng)安裝檢測。最后再在正錘油桶中注入變壓器油。

3.3.3對引張線進行安裝調(diào)試

在安裝引張線之前需要按照設計要求來加測采購配重件的規(guī)格和質(zhì)量，然后測定引張線的安裝位置，根據(jù)引張線的安裝位置來埋設安裝端點與測點裝置，其中端點滑輪槽、夾線裝置v型槽和測點讀數(shù)鋼尺高差必須嚴格控制在±1mm-2mm范圍內(nèi)，然后再張拉和固定引張線不銹鋼絲。最后在測點位置放置浮船和水箱，確保引張線鋼絲復位精度必須優(yōu)于±0.1mm。

4　分析變形監(jiān)測的結(jié)果

4.1分析大壩表面豎向位移值

大壩包含4個壩段，即東壩、中壩、西壩、南壩，在分析大壩變形監(jiān)測結(jié)果前規(guī)定水平位移向下游向左岸為正，否則為負，豎向位移向下為正，否則為負。通過對變形監(jiān)測結(jié)果進行分析可知，大壩整體正向沉降趨勢發(fā)展，其中沉降量和壩體填筑厚度以及庫水位的相關(guān)性相對較好。當水庫蓄水后，通過監(jiān)測發(fā)現(xiàn)壩面最大雷擊豎向位移量是475m，豎向位移量是壩體高度的1.7%，在2012年至2013年壩面最大沉降速率是0.077mm/ d，經(jīng)過監(jiān)測可知大壩壩面位移變化速率有所下降，由于水庫蓄水面延伸壩面沉降速率相對較大，因此東壩壩面沉降較為均勻和穩(wěn)定。分析大壩變形監(jiān)測結(jié)果可知：

（1）通過變形監(jiān)測得知，壩頂上下游雷擊豎向位移量比壩角處小，這和壩體填筑厚度有著密切的關(guān)聯(lián)，壩體填筑厚度和沉降量成正比，滿足土石壩沉降的規(guī)律。

（2）通常情況下壩體豎向位移觀測點主要設置在中壩2+ 582至7+417間。在壩段觀測點范圍內(nèi)，壩頂上下游觀測點累計豎向位移量在256-475mm范圍內(nèi)，而水庫在蓄水后其最大累計沉降量占據(jù)著壩高的1.7%。

（3）在中壩4+080斷面上增設觀測點J1，設置在下游壩頂，J1觀測點上的沉降量比相鄰斷面下游壩頂觀測點的下，J1觀測點在礫質(zhì)土換填范圍內(nèi)，4+300斷面的觀測點J2在礫質(zhì)土換填范圍外，對此兩個觀測點沉降量可知，J1觀測點和J2觀測點累計沉降量分別為205mm和459mm，兩者沉降量差異較大，表明使用礫質(zhì)土置換方式能夠降低壩體沉降量。

（4）在對大壩變形進行監(jiān)測時，將監(jiān)測點布設在中壩壩段，通過監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)中壩直線段沉降速度相對較慢，而中壩東西圓弧段沉降速度相對較大。因此應當要增強對中壩的檢查保證工程穩(wěn)定運行。

4.2分析大壩表面水平位移值

通過對壩面橫向水平位移監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，水平位移整體向上游或者向下游，實際累計位移相對較小。當東壩段橫向水平位移增量在5.6-5.9mm范圍內(nèi)，則整體向下游，當西壩段橫向水平位移增量在-2至-3 mm范圍內(nèi)，則整體向上游。其中中壩段最大橫向水平位移是3+801斷面上的觀測點Z213，其中累計位移量是106mm，而中壩直線壩段與西轉(zhuǎn)彎壩段的橫向位移量相對較大。當水庫蓄水則水平位移增大，壩面則從上游位移向下游位移轉(zhuǎn)變，中壩壩段水平位移分布圖如下圖1、2所示。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)壩面縱向水平位移表現(xiàn)為整體向左位移或向右位移，并且累計位移量相對較小。當東壩壩段水平位移增量在2.5-3.0mm范圍內(nèi)則向左位移，西壩縱向水平位移在6-8mm范圍內(nèi)則向左岸位移。通過監(jiān)測可知中壩縱向水平位移最大監(jiān)測點是Z117和Z214，直到2013年兩個監(jiān)測點的累計位移為99mm和-108mm。中其中中壩段最大縱向位移主要在3+197斷面與4 +001斷面，其他斷面位移量相對較小，壩頂上下游監(jiān)測點最大位移量在-36mm-55mm范圍內(nèi)。

圖1　大壩上游測點橫向水平位移分布圖

圖2　中壩壩頂上游測點縱向水平位移分布圖

5　結(jié)論

綜上所述，在進行大壩變形監(jiān)測時，使用的設備要可以達到國家對檢測工具規(guī)定標準，施工過程中嚴格按照國家規(guī)定的設計和標準進行檢測，施工期觀測頻率要可以達到設計要求，觀測記錄資料要完整、真實。通過對該大壩進行監(jiān)測證明，大壩變形表現(xiàn)為整體下沉趨勢，大壩表面沉降逐步趨于穩(wěn)定，大壩的橫向水平位移和縱向水平位移比較小，大壩整體逐步趨于穩(wěn)定。

［1］王德厚.大壩安全與監(jiān)測［J］.水利水電技術(shù)，2009，40（8）：126-132.

［2］趙多明.GPS和高精度水準測量技術(shù)在水庫大壩外部變形監(jiān)測中的應用［J］.甘肅水利水電技術(shù)，2012，48（4）：39-41.

［3］倪志華，王慶勇.GPS技術(shù)在某水庫大壩變形監(jiān)測中的應用［J］.新疆水利，2011（1）：32-35.

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