正安縣八岔林水庫(kù)工程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用分析

陳 浩

（貴州省大壩安全監(jiān)測(cè)中心，貴州 貴陽(yáng) 550002）

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，水庫(kù)工程項(xiàng)目日漸增多。在水庫(kù)工程設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行過程中，為了及時(shí)掌握其安全狀態(tài)，很多水庫(kù)工程都設(shè)置了安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[1]。因此，研究分析水庫(kù)工程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)狀對(duì)保證水庫(kù)工程的安全運(yùn)行具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概述

八岔林水庫(kù)位于正安縣西南面的深溝溪上，是一座城市供水兼農(nóng)田灌溉的綜合水利工程，無(wú)防洪、航運(yùn)等方面的要求。水庫(kù)正常蓄水位732.00 m，校核洪水位735.02 m，死水位702.00 m；水庫(kù)總庫(kù)容367 萬(wàn)m3，正常庫(kù)容307 萬(wàn)m3，興利庫(kù)容272 萬(wàn)m3。該水庫(kù)屬小(1)型水庫(kù)，工程等別為Ⅳ等，主要建筑物為4 級(jí)建筑物，次要建筑物為5 級(jí)建筑物。

為了確保八岔林水庫(kù)的安全運(yùn)行，本水庫(kù)工程結(jié)合大壩的工程規(guī)模和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在大壩區(qū)域重點(diǎn)設(shè)置了安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)大壩外部變形、內(nèi)部沉降及水平位移、面板周邊縫及豎直縫以及壩基滲流滲壓等進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2 工程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2.1 大壩變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

（1）水平位移監(jiān)測(cè)：本工程水平位移監(jiān)測(cè)采用控制網(wǎng)前方交會(huì)法，在大壩兩岸設(shè)控制網(wǎng)點(diǎn)6 個(gè)，壩頂及下游馬道共布置水平位移標(biāo)點(diǎn)17 個(gè)。控制網(wǎng)點(diǎn)及水平位移標(biāo)點(diǎn)均為強(qiáng)制對(duì)中板混凝土觀測(cè)墩。

（2）垂直位移監(jiān)測(cè)：垂直位移監(jiān)測(cè)采用精密水準(zhǔn)法，基準(zhǔn)網(wǎng)為二等網(wǎng)，由1 組水準(zhǔn)基點(diǎn)組（3 個(gè)測(cè)點(diǎn)）組成，位于壩址左岸下游約1.5 km 處。垂直位移標(biāo)點(diǎn)布置于水平位移點(diǎn)附近，共17個(gè)。垂直位移標(biāo)點(diǎn)為不銹鋼水準(zhǔn)標(biāo)志，觀測(cè)精度按《工程測(cè)量規(guī)范》(GB50026-2007)中二等水準(zhǔn)精度執(zhí)行。此外，施工過程中在大壩填筑體頂部733.0 m 高程壩軸線上增設(shè)5 個(gè)臨時(shí)沉降測(cè)點(diǎn)，觀測(cè)上部壩體的沉降變形。

（3）壩體內(nèi)部水平位移監(jiān)測(cè)：壩體內(nèi)部水平位移采用引張線式水平位移計(jì)監(jiān)測(cè)，選定壩橫填筑高度最大剖面為觀測(cè)斷面，分別在695.00 m、715.00 m 高程設(shè)兩條測(cè)線共5 個(gè)測(cè)點(diǎn)。引張線式水平位移計(jì)量程為500 mm，精度±1 mm，分辨率0.5 mm。

（4）壩體內(nèi)部沉降監(jiān)測(cè)：壩體內(nèi)部沉降采用水管式沉降儀監(jiān)測(cè)，選取壩橫0+070.00 斷面的695.00 m 高程、壩橫0+065.00斷面的715.00 m 高程設(shè)兩條測(cè)線共8 個(gè)測(cè)點(diǎn)。其中，高程695.00 m 測(cè)點(diǎn)分別位于上游墊層料區(qū)、主堆石區(qū)、壩軸線及下游次堆石區(qū)，高程715.00 m 測(cè)點(diǎn)分別位于上游墊層料區(qū)、壩軸線及下游次堆石區(qū)。此外，在大壩下游壩坡695.00 m、715.00 m高程的1#、2#觀測(cè)房頂各設(shè)1 個(gè)表面變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以監(jiān)測(cè)觀測(cè)房自身的水平、垂直位移量為計(jì)算壩體內(nèi)部水平、垂直位移絕對(duì)值的依據(jù)。水管式沉降儀量程為1500 mm，精度±2 mm，分辨率1.0 mm。

（5）面板周邊縫監(jiān)測(cè)：面板周邊縫采用三向測(cè)縫計(jì)監(jiān)測(cè)。在河床及左、右岸坡共布置三向測(cè)縫計(jì)6組，分別位于壩上0 m～076.60 m、壩上0 m～055.65 m、壩上0 m～023.91 m 的3條測(cè)線上。三向測(cè)縫計(jì)量程200 mm，精度±0.1%F.S，絕緣電阻≥50 MΩ。

（6）面板豎直縫監(jiān)測(cè)：面板豎直縫采用單向測(cè)縫計(jì)監(jiān)測(cè)，本工程選取靠近兩岸的張性縫和最大河床斷面的壓性縫布置單向測(cè)縫計(jì)。單向測(cè)縫計(jì)量程50 mm，精度±0.1%F.S，絕緣電阻≥50 MΩ。

2.2 滲流滲壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

（1）壩基滲壓監(jiān)測(cè)：壩基滲壓監(jiān)測(cè)設(shè)壩橫0+085.0 m 一條測(cè)線，共布置4 支滲壓計(jì)。

（2）左右岸帷幕滲流監(jiān)測(cè)：帷幕滲流監(jiān)測(cè)采用鉆孔埋設(shè)滲壓計(jì)的方式，在左、右壩肩各設(shè)1 個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面設(shè)3 個(gè)監(jiān)測(cè)孔，共6 個(gè)監(jiān)測(cè)孔。滲壓計(jì)量程0.4 MPa，測(cè)溫精度±0.5℃，絕緣電阻≥50 MΩ。

（3）滲量監(jiān)測(cè)：本工程在下游壩腳設(shè)置截流墻并布置1 套量水堰觀測(cè)壩基及壩體滲流量。

3 工程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行

3.1 監(jiān)測(cè)設(shè)施運(yùn)行情況

正安八岔林水庫(kù)工程共有各類監(jiān)測(cè)點(diǎn)83 個(gè)，截止2016 年12 月，失效測(cè)點(diǎn)1 個(gè)，其余測(cè)點(diǎn)運(yùn)行良好，儀器完好率98.8%，基本滿足水庫(kù)初蓄期大壩安全監(jiān)測(cè)的需要。

3.2 大壩變形監(jiān)測(cè)

（1）水平位移：監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，水庫(kù)壩體實(shí)測(cè)位移量級(jí)較小，且高程靠近壩體中部測(cè)點(diǎn)位移變幅較其余部位位移測(cè)點(diǎn)大，符合面板堆石壩水平位移規(guī)律。同時(shí)根據(jù)位移變化過程線圖顯示，當(dāng)水庫(kù)水位升高時(shí)，大壩位移量整體增大，表現(xiàn)為向下游位移趨勢(shì)，壩體位移量整體變化平穩(wěn)。

（2）垂直位移：監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，壩頂垂直位移量在1.90 mm～31.40 mm 之間，呈下沉趨勢(shì)，壩頂中部位移變幅較大，靠近壩肩測(cè)點(diǎn)位移變幅較小，最大沉降量發(fā)生在壩頂中部的SCZ10 測(cè)點(diǎn)，壩頂中部的測(cè)點(diǎn)沉降量大于靠近兩岸的測(cè)點(diǎn)，符合面板堆石壩沉降規(guī)律。

（3）壩體內(nèi)部沉降：監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，壩體總體表現(xiàn)為下沉，本年度變化基本穩(wěn)定；壩軸線處堆石體沉降量最大，距離壩軸線越遠(yuǎn)，壩體沉降量越小，符合堆石壩內(nèi)部沉降分布規(guī)律。

（4）壩體水平位移：受本年度庫(kù)水位升高影響，壩體堆石體表現(xiàn)為向下游方向位移趨勢(shì)，符合面板堆石壩變形規(guī)律，堆石體變形基本正常。

（5）面板縫隙：水庫(kù)蓄水后周邊縫縫隙開度變化平穩(wěn)，未見異常波動(dòng)；面板周邊縫各向位移量變化基本穩(wěn)定，高程較高部位周邊縫位移變幅較低，面板周邊縫工作性態(tài)基本正常。

（6）豎直縫：面板豎直縫大都呈張開狀態(tài)，縫隙開合主要受氣溫變化影響，具體表現(xiàn)高溫季節(jié)，豎直縫呈閉合趨勢(shì)，反之呈張開趨勢(shì)。總的來(lái)說(shuō)面板張性縫開度較壓性縫大[2]。

3.3 滲流滲壓觀測(cè)

（1）壩基滲透壓力：由圖1 可知，壩基滲透壓力受庫(kù)水位變化影響有所波動(dòng)，但各測(cè)點(diǎn)測(cè)值變化平穩(wěn)，本年度壩基滲透壓力變幅較小，結(jié)合下游壩腳巡視檢查，未見有明顯滲漏現(xiàn)象，壩基滲壓未見異常。

圖1 壩基滲透壓力變化過程線圖

（2）滲漏量：壩體滲漏量變化較小，實(shí)測(cè)壩體最大滲漏量為12.20 L/s。隨著庫(kù)水位的升高滲漏量呈增大趨勢(shì)，但整體基本保持穩(wěn)定，未見異常增大跡象，結(jié)合下游壩腳及周邊的巡視檢查，亦未見明顯異常滲水跡象。

4 其他相關(guān)工作

4.1 觀測(cè)儀器及頻次

（1）八岔林水庫(kù)壩址氣溫、庫(kù)水位采用人工觀測(cè)；

（2）大壩水平位移監(jiān)測(cè)儀器采用全站儀進(jìn)行邊角測(cè)量，大壩垂直位移觀測(cè)采用數(shù)字水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量，大壩埋設(shè)的內(nèi)部監(jiān)測(cè)儀器采用PSM-E 讀數(shù)儀進(jìn)行觀測(cè)；

（3）大壩中心于2015 年8 月16 日完成大壩表面變形初始值觀測(cè)工作，并對(duì)大壩各內(nèi)部監(jiān)測(cè)設(shè)施進(jìn)行12 次觀測(cè)；對(duì)大壩位移測(cè)點(diǎn)進(jìn)行12 次外部變形觀測(cè)，同時(shí)對(duì)各樞紐建筑物進(jìn)行日常巡視檢查。

4.2 巡視檢查

根據(jù)本工程的實(shí)際情況，制定專門的巡視檢查路線，開展安全巡視檢查工作。主要巡視路線如圖2 所示。通過對(duì)八岔林水庫(kù)的主要區(qū)域進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡視，均未發(fā)現(xiàn)異常情況。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)巡視檢查路線示意圖

5 結(jié)語(yǔ)

通過介紹八岔林水庫(kù)工程的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)情況及對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，并對(duì)大壩重點(diǎn)區(qū)域開展巡視檢查，未發(fā)現(xiàn)各部位有異常變形、坍塌等情況，有效的保障了水庫(kù)大壩的安全穩(wěn)定運(yùn)行和人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，具有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。