淺析新源縣某水庫的監測設計方案

【摘要】本文介紹了新源縣某水利樞紐工程監測設計方案，包括壩體監測、溢洪洞監測、導流沖砂洞、發電洞安全監測。以此為類似案例提供借鑒。

【關鍵詞】混凝土面板撓曲監測；變形監測；設計方案

1、工程概況

新源縣某水利樞紐工程由攔河壩、表孔溢洪洞、導流沖砂洞、發電引水系統組成。水庫正常蓄水位1150m，最大壩高79.7m，總庫容8015萬m3，控制灌溉面積35.52萬畝，電站裝機容量30MW，電站保證出力5.2MW，平均年有效發電量1.12億kW·h，裝機利用小時數3734h。屬中型Ⅲ等工程。水庫設計洪水標準為100年一遇，相應的洪峰流量為152.59m3/s；校核洪水標準為2000年一遇，相應的洪峰流量為217.84m3/s。

2、監測設計方案

2.1壩體監測

2.1.1 壩體變形監測

（1）觀測方法的選擇

本次設計在壩頂及下游高程1110m上壩道路布設真空激光準直系統；在下游1130上壩道路布設視準線，采用這兩種系統作為大壩水平位移監測的觀測方法。垂直位移觀測采用精密水準進行。

（2）外部變形監測

采用視準線法，在壩頂、下游1110m高程和1130m高程平臺各布置1條視準線，共3條，每條視準線分別在左右岸基巖上各布置一個工作基點和校核基點，每條視準線在大壩中間位置各增設一個工作基點，工作基點總數9個，校核基點總數6個。左右兩岸下游側適當位置各布置一組垂直位移水準基點，每組3個，間距 30～40m，共6個，基礎必須是良好穩定的巖基。測點布置于每條視準線上，30m 左右布設 1 個測點，共布設測點21個，用以監測大壩表部的垂直和水平位移。

（3）內部變形監測

選取壩體最大剖面作為內部變形觀測基本面，同時選擇地質結構比較復雜的剖面最為校核剖面測點布置與面板繞度觀測相結合。壩體內部變形監測包括水平位移監測和垂直位移監測。水平和垂直位移采用埋設進口弦式土體位移計和進口弦式沉降儀的方法監測。儀器分高程從下至上隨壩體建筑進程埋設，施工期可進行觀測。根據工程等級，本次設計選擇3個監測斷面，分層順流向布設水平和垂直位移測線。

2.1.2 混凝土面板安全監測

（1）混凝土面板撓曲監測

在面板內部靠近墊層處，沿不同高程埋設電平器式傾角計對面板撓度進行觀測。選擇主監測斷面（0+110）布置7支電平器式傾角計。同時布設在墊層區內的沉降儀與土體位移計的測值可推算出面板撓度，以此互相驗證。

（2）接縫監測

根據《碾壓式土石壩設計規范》按照本壩的級別、面板的規模尺寸，在趾板周邊縫布設9組三向測縫計，其中在左右岸坡上分別布設3組，河床部位布設3組。測縫計組測得的三個方向位移分別為沉降或上升、垂直周邊縫的開合位移、沿縫向的剪切位移。

（3）面板脫空監測

本次設計，考慮在面板和墊層之間布設脫空監測設備，以便發生故障及時處理。選擇兩個監測斷面，樁號分別為0+090、0+200m的2個剖面的面板與墊層料之間布設4組進口弦式面板脫空計，配套設施選擇國產配件。

（4）面板應力應變監測

本次設計選擇3個監測斷面，樁號為0+060、0+110、0+180m。在邊板周邊可能出現拉應力的部位，布設三向應變計組，在中部的壓應力區，布設二向應變計組。每組應變計旁埋設一支無應力計。無應力計用于監測混凝土的非應力應變。

上述所有儀器的監測電纜引至觀測站。

2.1.3 滲流監測

（1）壩體滲流監測：本工程選擇分布式光纖溫度監測系統，利用加熱法進行觀測。選擇15塊面板布設3條帶有金屬套傳感光纜，監測面板的開裂和板間的連接縫。為監測壩體及壩基滲流狀況，同時與分布式光纖溫度監測系統相互校核，在0+110、0+180m的兩個監測斷面壩基順流向布設滲壓計各4支，共布設8支滲壓計。

（2）趾板灌漿帷幕滲流監測：為監測趾板灌漿帷幕的防滲效果與帷幕后基巖不同高程滲透壓力的分布情況，選擇樁號為0+110、0+180m的兩個監測斷面，在帷幕下游鉆孔埋設5支滲壓計，共布設10支滲壓計。

（3）周邊縫滲流監測：為監測周邊縫止水的效果，在周邊縫下游墊層料中布設9支滲壓計，與三向測縫計對應。由于周邊縫采用三道止水裝置，結構復雜。三向測縫計和滲壓計只 能測得局部變化，利用分布式光纖DTS系統，在緊靠周邊縫的墊層中埋設傳感光纜，對周邊縫進行即時監測。

具體布置方式為，在大壩左側周邊縫開始，在緊靠周邊縫的墊層中沿周邊縫埋設1條帶有金屬套的傳感光纜，從壩右側周邊縫出來，進入觀測室。

（5）自動化系統布置

根據系統中監測儀器的分布情況布設1個監測中心站，3個數據采集站。數據采集站分別為真空激光準直系統2個、分布式光纖測溫系統1個。自動化監測系統的MCU根據各觀測項目測點的分布情況，共布設9臺MCU。監測中心站布設永久辦公區。

2.2 溢洪洞監測

本工程溢洪洞為3級建筑物，根據《溢洪道設計規范》SL253-2000，溢洪洞監測主要有以下內容：

（1）變形監測：水平、垂直位移監測：沿溢洪洞布置1條真空激光準直系統，真空激光準直系統間距35m左右布設1個測點，共布設測點9個。垂直溢洪洞軸線布置3條視準線，以此監測溢洪洞水平位移。

溢洪洞垂直位移監測和壩體垂直位移監測結合，建立精密水準基點網。

（2）堰基滲流壓力：在溢洪洞控制段布設1測斷面，堰基順流向布設滲壓計各4支，觀測堰基滲透壓力變化。

2.3 導流沖砂洞、發電洞安全監測

水位、流量監測。在隧洞進口均設置標尺，由管理人員實時觀測，建立閘門不同開度情況下水位流量關系曲線，形成日志。

流速監測：在導流沖砂洞出口、挑流消能末端設置流速儀兩套。位移監測：在導流沖砂洞、發電引水洞洞身上分別選取8個監測斷面，對每個斷面面進行收斂量測、單點位移量測。

3、結語

本文介紹了新源縣某水利樞紐工程的大壩監測設計，從攔河壩、表孔溢洪洞、導流沖砂洞、發電引水系統等各方面做具體設計。形成一個完善、合理的監測系統，雖然在工程建設中是一個較小工程，但作用卻是十分巨大的，對一個工程尤其是水庫工程起著十分重要的作用。