土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

張?zhí)K波

摘要：20世紀(jì)70年代末以來(lái)，無(wú)論是數(shù)量方面還是高度方面，土石壩都明顯高于混凝土壩。在一些超出300米的高壩中，其基本為土石壩。混凝土壩的造價(jià)成本明顯高于土石壩，但相比于混凝土壩，土石壩所存在的風(fēng)險(xiǎn)比較高，一旦發(fā)生事故，將會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。這就需要針對(duì)土石壩的勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行等環(huán)節(jié)，強(qiáng)化開(kāi)展安全監(jiān)測(cè)活動(dòng)。通過(guò)土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，可以針對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，迅速開(kāi)展科學(xué)的分析活動(dòng)，在此前提條件下，還能系統(tǒng)評(píng)價(jià)并判定其安全性態(tài)，進(jìn)而科學(xué)控制其安全運(yùn)行情況。

關(guān)鍵詞：土石壩;安全監(jiān)測(cè);監(jiān)測(cè)技術(shù)

1土石壩變形監(jiān)測(cè)的精度指標(biāo)

關(guān)于土石壩變形監(jiān)測(cè)的精度指標(biāo)方面，不僅僅屬于理論方面的推算活動(dòng)，還可以與我國(guó)具體情形和當(dāng)前的儀器、設(shè)備以及人員情況緊密聯(lián)系起來(lái)，多方面綜合開(kāi)展有關(guān)制定活動(dòng)。通過(guò)有關(guān)精度指標(biāo)的確定，可以促使變形監(jiān)測(cè)方案選擇與建設(shè)的自主性與靈活性得到提升，還可以針對(duì)土石壩變形觀測(cè)的新方法與新技術(shù)，開(kāi)展有關(guān)研究活動(dòng)。通過(guò)結(jié)合土石壩變形觀測(cè)的研究與了解，并與其自身變形的特性緊密聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)度指標(biāo)主要可以劃分為施工期與運(yùn)行管理期兩個(gè)階段。關(guān)于位移量中誤差方面，在壩體表面變形項(xiàng)目中，其施工期水平和垂直誤差均為±10，運(yùn)行期水平和垂直誤差均為±5，在壩體內(nèi)部變形項(xiàng)目中，其施工期水平和垂直誤差均為±5，運(yùn)行期水平和垂直誤差均為±5，在心墻或面板變形項(xiàng)目中，其施工期水平和垂直誤差均為±5，運(yùn)行期水平和垂直誤差均為±3，在滑坡監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，其施工期水平和垂直誤差均為±5，運(yùn)行期水平和垂直誤差均為±5，在巖層岸坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，其施工期水平和垂直誤差均為±5，運(yùn)行期水平和垂直誤差均為±3，在壩體表面裂縫和接縫項(xiàng)目中，其施工期水平誤差為±3，運(yùn)行期水平誤差為±3，在工作基點(diǎn)校核項(xiàng)目中，其施工期水平和垂直誤差均為±3，運(yùn)行期水平和垂直誤差均為±3，在臨時(shí)圍堰監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，其施工期水平誤差為±5，垂直誤差為±10，在基礎(chǔ)回彈項(xiàng)目中，其施工期垂直誤差為±3。

2土石壩變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和測(cè)次

現(xiàn)階段，在我國(guó)大多數(shù)情況下利用人工觀測(cè)的形式開(kāi)展土石壩變形監(jiān)測(cè)活動(dòng)，具備比較低的自動(dòng)化程度，測(cè)量次數(shù)。還可以控制在科學(xué)范圍內(nèi)，以長(zhǎng)時(shí)間的工作經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)土石壩變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與測(cè)次作出了明確。在土石壩變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目中，I、II、III級(jí)壩體表面變形項(xiàng)目屬于必設(shè)項(xiàng)目，I級(jí)壩體內(nèi)部變形項(xiàng)目屬于必設(shè)項(xiàng)目，II級(jí)壩體內(nèi)部變形項(xiàng)目可根據(jù)需求選擇。I、II級(jí)心墻或面板變形項(xiàng)目屬于必設(shè)項(xiàng)目，III級(jí)心墻或面板變形項(xiàng)目可根據(jù)需要選擇。I級(jí)壩體表面裂縫和接縫項(xiàng)目屬于必設(shè)項(xiàng)目，II級(jí)壩體內(nèi)部變形項(xiàng)目可根據(jù)需求選擇。I、II、III級(jí)巖層暗坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目可根據(jù)需要選擇，I、II、III級(jí)滑坡監(jiān)測(cè)項(xiàng)目可根據(jù)需要選擇，I、II、III級(jí)工作基點(diǎn)校核項(xiàng)目屬于必設(shè)項(xiàng)目，I級(jí)臨時(shí)圍堰監(jiān)測(cè)項(xiàng)目屬于必設(shè)項(xiàng)目，I、II級(jí)基礎(chǔ)回彈項(xiàng)目可根據(jù)需要選擇。在進(jìn)入運(yùn)行期之后，土石壩的變形情況變得比較平穩(wěn)，存在著周期變化規(guī)律。倘若測(cè)次過(guò)少，很難查找出其中的變化規(guī)律。通常每年的數(shù)據(jù)不低于6次，這樣可以將周期變化情況體現(xiàn)出來(lái)。

3表面變形水平位移工作基點(diǎn)和校核基點(diǎn)

在觀測(cè)土石壩水平位移時(shí)，可以對(duì)激光準(zhǔn)直法、前方交會(huì)法等方法進(jìn)行運(yùn)用。在運(yùn)用任意一個(gè)方法時(shí)，需要選擇工作績(jī)點(diǎn)和校核基點(diǎn)的點(diǎn)位，并埋設(shè)有關(guān)標(biāo)志。倘若土石壩處于平坦區(qū)域，可以在工作績(jī)點(diǎn)的延長(zhǎng)線上建設(shè)校核基點(diǎn)。倘若處于V型河谷地帶，可以通過(guò)其它方式方法開(kāi)展工作基點(diǎn)的校核活動(dòng)。在工作基點(diǎn)中，墩式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)屬于標(biāo)石類型。在凍土層不低于1.5m的情況下，可以在其深度以下0.5米埋設(shè)標(biāo)識(shí)，與地面相比較，觀測(cè)墩可以高出1.2m，在其底部還可以設(shè)置底盤(pán)，底盤(pán)的尺寸為1.0m×1.0m×0.3m，只有這樣，才能促使標(biāo)墩的可靠性與平穩(wěn)性得到保障。倘若在基巖上開(kāi)展有關(guān)建設(shè)活動(dòng)，可以將其開(kāi)鑿平整。在任意類型的觀測(cè)墩中，都需要強(qiáng)制對(duì)中底盤(pán)開(kāi)展建設(shè)活動(dòng)。

4垂直位移各類基點(diǎn)的標(biāo)石結(jié)構(gòu)

在對(duì)垂直位移進(jìn)行觀測(cè)的過(guò)程中，靜力水準(zhǔn)、三角高程測(cè)量與水準(zhǔn)測(cè)量等居于主要地位。在這些方法中，將垂直線確定為鉛垂線，在此基礎(chǔ)上，

對(duì)其在垂直線的長(zhǎng)度開(kāi)展觀測(cè)活動(dòng)。通常情況下，關(guān)于垂直位移的基點(diǎn)方面可以劃分為基準(zhǔn)點(diǎn)、校核基點(diǎn)與工作基點(diǎn)三個(gè)種類。倘若土石壩不大，可以不對(duì)校核基點(diǎn)做出設(shè)置，直接通過(guò)基準(zhǔn)點(diǎn)開(kāi)展有關(guān)測(cè)量活動(dòng)。在三類基點(diǎn)的標(biāo)石結(jié)構(gòu)方面，可以存在一些差別，土石壩的原始點(diǎn)就是基準(zhǔn)點(diǎn)，在進(jìn)行垂直位移活動(dòng)的過(guò)程中，其居于基礎(chǔ)地位。無(wú)論是基準(zhǔn)點(diǎn)的位置選擇，還是有關(guān)埋設(shè)活動(dòng)，均應(yīng)確保其科學(xué)性與牢固性。與國(guó)家水準(zhǔn)規(guī)范的基巖水準(zhǔn)標(biāo)石相比較，標(biāo)識(shí)結(jié)構(gòu)與埋設(shè)深度都應(yīng)超出有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，基準(zhǔn)點(diǎn)可以建設(shè)為基點(diǎn)組，各組所埋設(shè)的標(biāo)石為3～4座，并且處于基巖中。通常在大壩下游2～3km位置設(shè)置基準(zhǔn)點(diǎn)，為了避免大壩與水庫(kù)對(duì)其造成過(guò)多影響，在中間位置處，通過(guò)深溝將其斷隔開(kāi)來(lái)。倘若基巖屬于淺層，可以先將其開(kāi)鑿平整，并在其下方位置處鑿坑，坑的尺寸為30cm×30cm×30cm，利用混凝土，開(kāi)展銅標(biāo)志或不銹鋼標(biāo)志的澆筑活動(dòng)。

5水準(zhǔn)法測(cè)量中閉合差之規(guī)定

在有關(guān)規(guī)范中明確提出，水準(zhǔn)測(cè)量活動(dòng)的開(kāi)展，注重依據(jù)國(guó)家規(guī)范，然而閉合差三等應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蛐∮凇?.4n-mm，二等應(yīng)當(dāng)?shù)扔诨蛐∮凇?.72n-mm。需要認(rèn)真對(duì)該規(guī)定作出有關(guān)研究與分析活動(dòng)，其原因可以劃分為以下幾點(diǎn)：

第一，以測(cè)站為依據(jù)，在對(duì)閉合差的限差進(jìn)行計(jì)算的過(guò)程中，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)測(cè)站高差中的具體誤差作出明確，在國(guó)家水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范中明確提出，以等級(jí)不同水準(zhǔn)儀的技術(shù)參數(shù)，可以將mh計(jì)算出來(lái)，并對(duì)外界因素作出考量。依據(jù)計(jì)算情況，比如：二等水準(zhǔn)m符小于等于0.5''，0.15mm為mh。三等水準(zhǔn)m符小于等于0.65''，0.22mm為mh。三等水準(zhǔn)m符小于等于1.50''，0.45mm為mh。如此可見(jiàn)，二等三等，高山地閉合差，應(yīng)當(dāng)?shù)陀凇?.6n-mm、±0.9n-mm與±1.8n-mm。伴隨著所運(yùn)用儀器的不同，三等水準(zhǔn)測(cè)量測(cè)站的測(cè)量中誤差也應(yīng)當(dāng)有所差別，所以需要分別規(guī)定有關(guān)閉合差。

第二，無(wú)論所處的地區(qū)如何，在規(guī)范中，都要求按照同一公式計(jì)算閉合差的允許值。該規(guī)定存在一定的不合理之處，在每公里的測(cè)站數(shù)不高于45站的情況下，以測(cè)戰(zhàn)術(shù)為依據(jù)，對(duì)允許閉合差的限制開(kāi)展計(jì)算活動(dòng)，就會(huì)過(guò)于嚴(yán)格，很難完成有關(guān)活動(dòng)。鑒于該情況，可以對(duì)有關(guān)規(guī)定作出修改，在每公里測(cè)站數(shù)不低于45站的情況下，閉合差三等應(yīng)當(dāng)小于或等于±0.9n-mm或±1.8n-mm，二等則可以小于或等于±0.6n-mm。

6結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)研究工作的開(kāi)展，可以在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)運(yùn)行過(guò)程中存在的缺陷與不足，針對(duì)土石壩的未來(lái)安全活動(dòng)與發(fā)展情況可以迅速開(kāi)展預(yù)測(cè)活動(dòng)，有效避免災(zāi)害事故的產(chǎn)生。利用相關(guān)研究結(jié)果，對(duì)土石壩的運(yùn)行情況做出科學(xué)控制，在確保大壩運(yùn)行安全的條件下，還可以有效提升土石壩的工程效益，提升管理的科學(xué)性與合理性。與此同時(shí)，還可以總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)，推動(dòng)后續(xù)工作的改進(jìn)與創(chuàng)新，為設(shè)計(jì)提供強(qiáng)有力的指導(dǎo)，加快推動(dòng)有關(guān)工作的順利開(kāi)展。

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