水庫大壩位移監測基準網技術設計及應用分析

辛婭文

(塔里木河流域喀什管理局，新疆 喀什 847000)

1 工程概況

某水庫是一座中型攔河水庫，于1996年10月投入使用，該水庫平均蓄水量約為4500萬m3，負責周邊1533.3hm2農田灌溉任務。水庫大壩河床寬450m，大壩全長為1110m，其中主壩段長416m，副壩段長684m。壩型為黏土心墻均質砂礫石壩，壩前黏土水平鋪蓋。經實地調查水庫存在滲漏問題，因此相關部門組織技術人員對壩體位移變形進行了持續4年(2008-2011年)監測，為大壩后期的除險加固工程提供技術參考。

2 大壩水平位移監測基準網設計及監測結果分析

2.1 大壩水平位移監測基準網設計

采用“視準線法”監測大壩水平位移，技術步驟如下：①首先在大壩兩端穩定基巖上設置幾處基準點和工作基點，它們的連線構成視準線；②沿著視準線每隔一定距離設置水平位移監測點；③在工作基點位置安設全站儀來觀測監測點相對于基準點的距離偏差變化[1]。

1)基準點和工作基點位置設計

監測大壩水平位移基準網由基準點(6個)和工作基點(12個)組成，其中前者編號依次為A1-A6；后者編號依次為C1-C10和G1-G2。

①最近的基準點位于距離壩體1.0km處；最遠的基準點位于距離壩體2.5km處。其他基準點布設之間組成兩個四邊形。

②C1-C2號工作基點布設在壩頂兩端，C5-C6號工作基點布設在后馬道，C7-C10、G1-G2均布設在大壩下游，構成4條谷幅測量線監測下游壩區巖體移動，C3-C4號工作基點布設在大壩上游，構成1條谷幅來監測巖體移動(布置圖見下圖1)[2]。

圖1 大壩水平位移監測基準網設計示意圖

2)水平位移監測基準網點布設

為避免表層土的位移變化給監測帶來影響，本項目設計在6個基準點位置處開挖至新鮮基巖層(深度6-9m)；工作基點大多設計在馬道平臺位置，將前期澆筑混凝土層剝離，也要開挖到新鮮基層。

觀測墩采用現澆鋼筋混凝土結構，頂部設置強制對中盤，要求標墩傾斜度不得超過4′，觀測墩采用紅白相間灰漿粉刷[3]。

2.2 大壩水平位移監測結果分析

1)水平位移監測誤差規定

人為觀測數據必然會產生一定誤差，本項目對水平位移監測數據誤差限制規定詳見表1，超過該范圍數據作廢重測[4]。

表1 水平位移監測數據誤差限定值

2)水平位移監測結果分析

在水庫開始蓄水后便開始對大壩水平位移進行持續周期性觀測，觀測數據折線圖見圖2。

由圖2可知：①水庫蓄水第一階段(2008年12月-2009年6月)，壩體左岸有1.0-4.0mm水平位移，右岸有1.0-2.5mm位移，中部有2.0-9.0位移，之后維持在穩定水平，位移量不再擴大；②進入蓄水第四階段(2011年8月-2011年12月)，壩體左岸有1.0-15mm水平位移，右岸有-0.1--14mm位移，中部有4-60mm位移，之后維持在穩定水平，位移量不再擴大，等水庫開閘放水后基本可以恢復蓄水之前的水平。其他監測點數據變化規律基本和上述一致，在此不再詳述[5]。

由此可知，隨著蓄水量增加，水庫壩體中間和兩端水平位移量均變大，且中部位移量最大，兩端基本呈對稱形式。總體來看水庫壩體水平位移量較小，穩定性滿足要求。

圖2 壩后馬道外觀點水平位移數據折線圖

3 大壩垂直位移監測基準網設計及監測結果分析

3.1 垂直位移監測基準點位設計

在對該水庫大壩進行表面垂直位移監測時，監測人員選擇的測量線路是從從溢洪道BM2點開始，根據先上游測點再下游測點，從TP12、TP1往測至TP22、TP11，再遵循先下游測點再上游測點，從TP22、TP10依次返測至BM2點，按照閉合水準路線測量完成，在測量中保證了每一測站的正、負誤差不大于2mm，確保了測量精度，大壩表面垂直位移觀測的平面布置圖參見圖3[6]。

圖3 大壩表面垂直位移觀測的平面布置圖

3.2 垂直位移監測結果分析

通過分析大壩表面垂直位移觀測結果，得到以下結論：

1)在本次監測中有22個觀測墩，主壩段10個觀測墩均呈下沉狀態，占總數的45.5%；副壩段12個觀測墩中有11個均呈輕微上升狀態，占總數的50%；1個無變化(TP7)，占總數的4.5%；

2)主壩段(0+064—0+528)斷面：上、下游的觀測墩的變化兩兩一致且均呈下沉狀態，TP1下沉量最大為37mm，TP16下沉量最小為2mm。副壩段(0+558—0+850)斷面：TP7無變化，其余五組觀測墩均呈輕微的上升狀態，最大上升量為5mm(TP18、TP19)，最小上升量為1mm(TP6)；

3)上、下游方向上的22個觀測墩中，2個無變化(TP10、TP18)，占總數的9.1%；4個(TP19、TP20、TP21、TP22)向上游發生位移，占總數的18.2%，其中TP21位移量最大為4mm，TP19、TP20、TP22這3個觀測墩位移量分別是1和3mm；16個向下游發生位移，占總數的72.7%，其中TP1位移量最大為29mm，TP8位移量最小為1mm。

從總體上看：主壩段(0+064—0+528)斷面上、下游觀測墩位移較大，主壩段5組觀測墩均同向下游發生了位移，副壩段TP6、TP17這一組同向下游發生了位移，TP10、TP18這兩個觀測墩與原始值相比為無變化，(TP8、TP9、TP11)這三組上、下游觀測墩是反方向發生位移的。總體上各監測點垂直位移量均不大，因此壩體本身穩定性滿足要求。

4 結 語

通過對水庫大壩水平位移和垂直位移進行持續監測，最終得出該水庫大壩的最大水平位移量為60mm，且結束蓄水后又可以恢復原狀；最大垂直位移量為29mm，且一些監測點數值沒有明顯變化。總體說明了該水庫大壩自身穩定性良好，出現滲漏的原因確定是壩基，因此在后期除險加固中主要對壩基進行帷幕注漿便可解決問題。