淺析新源縣某水庫(kù)的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案

【摘要】本文介紹了新源縣某水利樞紐工程監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案，包括壩體監(jiān)測(cè)、溢洪洞監(jiān)測(cè)、導(dǎo)流沖砂洞、發(fā)電洞安全監(jiān)測(cè)。以此為類似案例提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】混凝土面板撓曲監(jiān)測(cè)；變形監(jiān)測(cè)；設(shè)計(jì)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(dǎo)流沖砂洞、發(fā)電引水系統(tǒng)組成。水庫(kù)正常蓄水位1150m，最大壩高79.7m，總庫(kù)容8015萬m3，控制灌溉面積35.52萬畝，電站裝機(jī)容量30MW，電站保證出力5.2MW，平均年有效發(fā)電量1.12億kW·h，裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)3734h。屬中型Ⅲ等工程。水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，相應(yīng)的洪峰流量為152.59m3/s；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為2000年一遇，相應(yīng)的洪峰流量為217.84m3/s。

2、監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案

2.1壩體監(jiān)測(cè)

2.1.1 壩體變形監(jiān)測(cè)

（1）觀測(cè)方法的選擇

本次設(shè)計(jì)在壩頂及下游高程1110m上壩道路布設(shè)真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)；在下游1130上壩道路布設(shè)視準(zhǔn)線，采用這兩種系統(tǒng)作為大壩水平位移監(jiān)測(cè)的觀測(cè)方法。垂直位移觀測(cè)采用精密水準(zhǔn)進(jìn)行。

（2）外部變形監(jiān)測(cè)

采用視準(zhǔn)線法，在壩頂、下游1110m高程和1130m高程平臺(tái)各布置1條視準(zhǔn)線，共3條，每條視準(zhǔn)線分別在左右岸基巖上各布置一個(gè)工作基點(diǎn)和校核基點(diǎn)，每條視準(zhǔn)線在大壩中間位置各增設(shè)一個(gè)工作基點(diǎn)，工作基點(diǎn)總數(shù)9個(gè)，校核基點(diǎn)總數(shù)6個(gè)。左右兩岸下游側(cè)適當(dāng)位置各布置一組垂直位移水準(zhǔn)基點(diǎn)，每組3個(gè)，間距 30～40m，共6個(gè)，基礎(chǔ)必須是良好穩(wěn)定的巖基。測(cè)點(diǎn)布置于每條視準(zhǔn)線上，30m 左右布設(shè) 1 個(gè)測(cè)點(diǎn)，共布設(shè)測(cè)點(diǎn)21個(gè)，用以監(jiān)測(cè)大壩表部的垂直和水平位移。

（3）內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)

選取壩體最大剖面作為內(nèi)部變形觀測(cè)基本面，同時(shí)選擇地質(zhì)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的剖面最為校核剖面測(cè)點(diǎn)布置與面板繞度觀測(cè)相結(jié)合。壩體內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)包括水平位移監(jiān)測(cè)和垂直位移監(jiān)測(cè)。水平和垂直位移采用埋設(shè)進(jìn)口弦式土體位移計(jì)和進(jìn)口弦式沉降儀的方法監(jiān)測(cè)。儀器分高程從下至上隨壩體建筑進(jìn)程埋設(shè)，施工期可進(jìn)行觀測(cè)。根據(jù)工程等級(jí)，本次設(shè)計(jì)選擇3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，分層順流向布設(shè)水平和垂直位移測(cè)線。

2.1.2 混凝土面板安全監(jiān)測(cè)

（1）混凝土面板撓曲監(jiān)測(cè)

在面板內(nèi)部靠近墊層處，沿不同高程埋設(shè)電平器式傾角計(jì)對(duì)面板撓度進(jìn)行觀測(cè)。選擇主監(jiān)測(cè)斷面（0+110）布置7支電平器式傾角計(jì)。同時(shí)布設(shè)在墊層區(qū)內(nèi)的沉降儀與土體位移計(jì)的測(cè)值可推算出面板撓度，以此互相驗(yàn)證。

（2）接縫監(jiān)測(cè)

根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》按照本壩的級(jí)別、面板的規(guī)模尺寸，在趾板周邊縫布設(shè)9組三向測(cè)縫計(jì)，其中在左右岸坡上分別布設(shè)3組，河床部位布設(shè)3組。測(cè)縫計(jì)組測(cè)得的三個(gè)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(jiān)測(cè)

本次設(shè)計(jì)，考慮在面板和墊層之間布設(shè)脫空監(jiān)測(cè)設(shè)備，以便發(fā)生故障及時(shí)處理。選擇兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，樁號(hào)分別為0+090、0+200m的2個(gè)剖面的面板與墊層料之間布設(shè)4組進(jìn)口弦式面板脫空計(jì)，配套設(shè)施選擇國(guó)產(chǎn)配件。

（4）面板應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)

本次設(shè)計(jì)選擇3個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，樁號(hào)為0+060、0+110、0+180m。在邊板周邊可能出現(xiàn)拉應(yīng)力的部位，布設(shè)三向應(yīng)變計(jì)組，在中部的壓應(yīng)力區(qū)，布設(shè)二向應(yīng)變計(jì)組。每組應(yīng)變計(jì)旁埋設(shè)一支無應(yīng)力計(jì)。無應(yīng)力計(jì)用于監(jiān)測(cè)混凝土的非應(yīng)力應(yīng)變。

上述所有儀器的監(jiān)測(cè)電纜引至觀測(cè)站。

2.1.3 滲流監(jiān)測(cè)

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

（2）趾板灌漿帷幕滲流監(jiān)測(cè)：為監(jiān)測(cè)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(hào)為0+110、0+180m的兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，在帷幕下游鉆孔埋設(shè)5支滲壓計(jì)，共布設(shè)10支滲壓計(jì)。

（3）周邊縫滲流監(jiān)測(cè)：為監(jiān)測(cè)周邊縫止水的效果，在周邊縫下游墊層料中布設(shè)9支滲壓計(jì)，與三向測(cè)縫計(jì)對(duì)應(yīng)。由于周邊縫采用三道止水裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。三向測(cè)縫計(jì)和滲壓計(jì)只 能測(cè)得局部變化，利用分布式光纖DTS系統(tǒng)，在緊靠周邊縫的墊層中埋設(shè)傳感光纜，對(duì)周邊縫進(jìn)行即時(shí)監(jiān)測(cè)。

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

（5）自動(dòng)化系統(tǒng)布置

根據(jù)系統(tǒng)中監(jiān)測(cè)儀器的分布情況布設(shè)1個(gè)監(jiān)測(cè)中心站，3個(gè)數(shù)據(jù)采集站。數(shù)據(jù)采集站分別為真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)2個(gè)、分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)1個(gè)。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的MCU根據(jù)各觀測(cè)項(xiàng)目測(cè)點(diǎn)的分布情況，共布設(shè)9臺(tái)MCU。監(jiān)測(cè)中心站布設(shè)永久辦公區(qū)。

2.2 溢洪洞監(jiān)測(cè)

本工程溢洪洞為3級(jí)建筑物，根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253-2000，溢洪洞監(jiān)測(cè)主要有以下內(nèi)容：

（1）變形監(jiān)測(cè)：水平、垂直位移監(jiān)測(cè)：沿溢洪洞布置1條真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)，真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)間距35m左右布設(shè)1個(gè)測(cè)點(diǎn)，共布設(shè)測(cè)點(diǎn)9個(gè)。垂直溢洪洞軸線布置3條視準(zhǔn)線，以此監(jiān)測(cè)溢洪洞水平位移。

溢洪洞垂直位移監(jiān)測(cè)和壩體垂直位移監(jiān)測(cè)結(jié)合，建立精密水準(zhǔn)基點(diǎn)網(wǎng)。

（2）堰基滲流壓力：在溢洪洞控制段布設(shè)1測(cè)斷面，堰基順流向布設(shè)滲壓計(jì)各4支，觀測(cè)堰基滲透壓力變化。

2.3 導(dǎo)流沖砂洞、發(fā)電洞安全監(jiān)測(cè)

水位、流量監(jiān)測(cè)。在隧洞進(jìn)口均設(shè)置標(biāo)尺，由管理人員實(shí)時(shí)觀測(cè)，建立閘門不同開度情況下水位流量關(guān)系曲線，形成日志。

流速監(jiān)測(cè)：在導(dǎo)流沖砂洞出口、挑流消能末端設(shè)置流速儀兩套。位移監(jiān)測(cè)：在導(dǎo)流沖砂洞、發(fā)電引水洞洞身上分別選取8個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，對(duì)每個(gè)斷面面進(jìn)行收斂量測(cè)、單點(diǎn)位移量測(cè)。

3、結(jié)語

本文介紹了新源縣某水利樞紐工程的大壩監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，從攔河壩、表孔溢洪洞、導(dǎo)流沖砂洞、發(fā)電引水系統(tǒng)等各方面做具體設(shè)計(jì)。形成一個(gè)完善、合理的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，雖然在工程建設(shè)中是一個(gè)較小工程，但作用卻是十分巨大的，對(duì)一個(gè)工程尤其是水庫(kù)工程起著十分重要的作用。