大壩變形監測控制網布設及其基準控制點穩定性分析

范磊磊 曹 祥 劉 旭

(徐州市賈汪區國土資源局，江蘇 徐州 221011)1;(地球化學勘查與海洋地質調查研究院，江蘇 南京 210000)2

水利工程是一個國家最為重要的樞紐工程之一，其關系著整個國家和特定區域水利資源的利用程度，進而影響著國家的經濟發展。大壩作為水電站或水庫的壅水建筑物，又被成為攔河壩。其主要作用就是與水庫配合，對水流進行阻截，進而提升該河段水位，形成了上游調節功能。但也由于大壩的特殊，其安全性較之其它功能型建筑要關鍵，相關工作人員應該對大壩的安全檢測工作提高足夠的重視度，以免造成人員、設備以及政府經濟損失。

一、我國大壩發展歷史

我國自20世紀50年代末建立，經歷了幾十年的使用和完善，目前大多數壩體處在了危險期當中，需要對其進行加固處理。在我國，大壩的建設類型主要取決于其所使用的材料、受力方式、防滲方式、自身結構以及是否需要過水等因素。我國的大壩建設工作起步較西方晚，西方國家早在19世紀就已經開始興建大壩，因此我國大壩的發展歷史較為靠近現代，大致可以分為四個階段。分別是艱難起步階段、自主創新階段、借鑒學習階段以及突破發展階段。根據相關資料顯示，截止2011年我國已經擁有大壩數量超過8.7萬座，占世界大壩總數的二分之一，其中高度超過二百米的超級別大壩大多是在2000年以后建立的，其中碾壓混凝土重力壩技術是被應用最廣的一種技術之一。目前，我國大壩建造技術經過了數十年的發展，已經開始向著300米級別的領域邁進，并不斷強化自身技術水平，以求達到國際標準。但由于我國目前應用的大壩建造時間基本在2000年左右，經過十余年的使用，其正處在危險期中，對于大壩安全檢測的工作也應該順應時代的發展，嚴格化地進行要求。

二、大壩平面控制網的布設

(一)基本網的布設

基本網是整個大壩平面控制網的基礎，其主要負責對整個壩體周圍的各控制網坐標系統進行整體監控，并對各類中軸線進行測繪管理。在對基本網進行布設之前，首先應該根據施工時期的基礎測繪圖和實際環境情況，對大壩的各主軸線進行制定，計算其正確位置。然后根據實際地形，對各軸線端點進行布設，按照基本網布設要求，根據實地地質地形的精度要求，布設大壩軸線的各端點，以此作為基本網的網點。在布設過程中，不僅要將大壩本身環境因素計算在內，還應該充分考慮到壩體上、下游的環境，保證大壩基本網的拓展度。

一般情況下，將基本網分為兩大類，分別是三角網和GPS網，但不論是哪種基本網，都應將壩軸線作為整個控制網布設中的一條主要軸線。通常在布設基本網時，都會先布設兩條起始軸線，這樣不僅可以提高基本網在控制過程中的精準度，同時還能夠為檢測工作提供一定的參照作用。

(二)定線網的布設

定線網的主要作用就是直接對壩體的輔助軸線和細節部位進行有效的檢測，一般情況下，在設置定線網位置時，應考慮將其盡量靠向壩體一側，這樣就可以對壩體進行更加有效地檢測。通常情況下，為了節約施工成本，同時也為了提升現有設備的使用率，定線網都是在基本網的基礎上進行建立的，通過直接加密的方法來運行。目前，定線網的類型有很多種，主要包括矩形網、三角網、導線網以及GPS網等形式。但由于水利工程的特殊性，在水利工程主體建筑建設時，其對于建筑物內部結構的精密度要求較為嚴格，因此定線網在對壩體細節處進行檢測時其精確度要求也相應較高，導致定線網內部精密度往往會高于基本網。

(三)高程控制網布設

高程控制網按照布設要求不同被分為兩個等級，首級高程控制網是根據國家水準來進行施工的，其一般將控制網設置成為一個閉合的網絡形式，也被成為基本水準網。通常情況下，將基本水準網布設在施工爆破區以外的區域，對大壩各類數據分析提供有效的依據。該控制網穩定性較高，并且使用年限較長，一般是采用基巖保護的方式，利用周圍的環境進行布設。而二級高程控制網又被成為定線水準網，其是直接對壩體本身進行有效的檢測，由臨時性的作業基準點所構成，它的穩定性并不取決于自身，而是主要由首級高程控制網來實現。

三、控制點穩定性的分析

邊角網作為分析壩體細節處數據的主要控制網，其在大壩主體工程完工并投入使用后經應該進行建設，并在最短的時間內取得大壩壩體各基準值。在第一次采集壩體基準值時，應是在各控制點施工完成28天之后，為保證采集的數據穩定且有效，采集過程應嚴格按照相關規定進行，而對于壩體工程完成質量是否達到標準則可以利用對控制點穩定性的檢查來實現。一般情況下，利用測量固定角和固定變是否存在限差內的方式來進行，具體的公式為:此時認為控制點具有較好的穩定性，否則認為控制點存在較不穩定性。在利用各控制點對壩體變形進行檢測時，利用公式:則認為壩體發生了較為明顯的變形，而如果m中＜±3.9mm時則認為壩體的變形不明顯。

結語:

大壩是作為水利工程中最為重要的組成結構，其穩定性對壩體周圍環境有著巨大的影響，同時也對下游人們的生活安全有著一定的影響。而目前我國在用的各類大壩都處在危險期，因此建立起一個穩定的控制網能夠有效對壩體的變形情況進行檢測，同時相關人員還需要利用國際先進技術保證各控制點的穩定性。這有這樣才能夠切實保證大壩的使用壽命，降低國家損失。

［1］修延霞，侯凱.卡爾曼濾波在大壩變形監測中的應用［J］.城市勘測，2010(01).

［2］萬程輝，歐陽平.大壩變形監測數據的小波分析處理方法［J］.北京測繪，2010(01).