水庫大壩安全監測施工研究

饒應貴

中交一公局第七工程有限公司，中國·河南 鄭州 451450

1 引言

在水利工程中，大壩施工工程是主體工程，大壩施工工藝流程大致有測量放線、壩體周圍加固、基底開挖、基底處理、澆筑壩體、壩體安全監測、埋設預埋件、竣工驗收等。其中，壩體安全監測是大壩施工是否成功的關鍵因素。壩體安全監測主要有變形監測、滲壓監測、滲流監測、裂縫監測、溫度監測和其他業主和監理單位要求的監測。

2 工程概況及特點

大壩位于中國貴州省，地理位置位于東經105°08′54″，北緯26°06′43″，為C15 堆石混凝土重力壩、副壩為C15 常態混凝土重力壩方案，壩址以上集雨面積為6.6km2，天然多年平均徑流量251 萬m3。水庫設計洪水位1476.50m，校核洪水位1476.90m，總庫容158 萬m3；正常蓄水位1475.00m，相應庫容為138 萬m3；死水位1454.00m，相應庫容為14.6萬m3，興利庫容123.4 萬m3。主壩壩址河谷總體呈對稱“V”型，左岸山體高大雄厚，坡面較平順，兩側壩肩邊坡高差45.00m，分為4 級坡，馬道寬度5m。高程1490.00m以下地形坡度35°～50°，基巖裸露，以上地形變緩，坡度15°～25°，分布有殘坡積覆蓋層，根據鉆孔揭露厚度2～4m，為粘土夾碎石，分布的地層巖性為T1y3-1 中厚至厚層狀石英質、鈣質巖屑砂巖；右岸地形坡度為35°～50°，基巖裸露，壩頂高程以下出露 T1y3-1 砂巖，以上分布有T1y3-2 薄層狀泥質粉砂巖、泥巖。壩區巖層傾上游偏右岸，傾角20° 左右，河谷自然邊坡為側向坡，局部為側順向坡，根據現狀調查，自然邊坡整體穩定性好，僅在左岸壩軸線上游因公路開挖，部分存在切腳，出現小方量的順層滑塌現象。

3 大壩安全監測的原則

大壩安全監測及水情自動測報系統的實施布置主要根據設計圖紙要求隨土建實施，利用施工機械進行土建實施。根據現場具體情況，現場施工場地有限，加工場所距離現場較近，小型機具設備及錨桿等材料直接存放于加工場內。儀器設備進場前進行開箱檢驗，檢查各項資料（產品合格證、生產許可證、使用說明書等）是否齊全；儀器埋設前進行率定檢驗，嚴禁不合格儀器設備投入埋設使用；監測儀器的安裝埋設嚴格按照設計圖紙要求及施工進度進行。

此外，監測的原則包括以下五大原則：

①合理配置資源，滿足工程需要的原則。

②統籌安排，確保安全施工。

③安全生產，預防為主的原則。

④規范施工，確保工程質量的原則。

⑤保護環境，文明施工的原則[1]。

4 大壩埋設觀測點

壩區水平位移校核基點2 個、水平位移工作基點2 個、綜合位移標點5個、水準工作基點2個、水準基準點3個（1組）、水準聯系點5 個。此項工作一般在壩頂澆筑完成后1 個月內完成。裂縫計安裝埋設進度根據大壩澆筑同步進行，可以選擇在整個庫區平均分為斷面埋設，一般埋設根據工程大小，且不少于6 個。

滲流監測點埋設，根據大壩澆筑同步進行，待帷幕施工完成后，埋設于帷幕后，一處埋設3 支為宜。溫度計安裝埋設，同大壩澆筑同步進行，根據實際情況埋設，一般不少于30 支為宜。雖然監測點已經埋設好，數據也能反映大壩安全性，但是巡視工作貫穿整個施工過程，是安全監測的重要組成部分。在開工前就應排好巡視計劃，巡視人員不少于2 人。

5 監測儀器設備的檢驗及現場率定技術要求

進場的所有監測設備和儀器都必須要求現場率定，大壩監測項目有變形監測、滲流滲壓監測等組成。需進行現場率定的內觀儀器設備主要有：滲壓計、溫度計、測縫計儀器設備的率定與主體施工進度及監測儀器設備埋設進度密切相關[2]。檢驗內容包括：

①儀器設備的型號、規格、數量、量程等與設計、供貨單一致。

②儀器設備出廠技術資料必須齊全，包括出廠合格證、儀器使用說明書、儀器型號、規格和技術參數、儀器工作原理和計算方法。

③配套設備和零件須齊全。

④對儀器設備作外觀檢查：儀器設備外部不許有損傷痕跡或銹斑；儀器設備必須是未經使用過的全新產品；傳感器的引出電纜要完好無損，不可有損傷，檢查時用萬用表檢測儀器的線路不可斷線，也不可短路。

⑤絕緣性檢查：用絕緣電阻表（兆歐表）檢查儀器的絕緣性能是否滿足出廠值。

⑥用讀數儀粗測監測儀器設備，查看讀數是否正常。

以測縫計、裂縫計率定為例：大校正架一臺（附配合不同類型傳感器的專用夾具各1 套），大量程百分表2只，讀數儀一臺，數顯游標卡尺一付，工具（含扳手、改錐）一套，現場率定記錄表格若干。

步驟如下：將儀器型號、量程、廠家編號填寫于記錄表格后，用讀數儀讀取初始讀數；將數顯游標卡尺用螺栓固定在大校正儀上，打開數字顯示屏，在進行儀器率定時進行量程控制，以便記錄讀數；將傳感器通過專用夾具裝在大校正儀上用螺栓上緊，順時針轉動校正儀手柄使傳感器讀數拉出零點約2mm 左右；按儀器滿量程進行預拉3 次，分別記錄讀數；預拉完成后，按量程等分不少于6 級進行拉壓并將測值記入表中，三個循環后結束；將校正儀上固定螺栓松開，取下傳感器，記錄儀器率定后在自由狀態下讀數[3]。

6 監測技術要求

巡視監測一般2～4 人，施工期每周一次，雨期加密。每年汛期前后都必須對壩體進行全面檢查。檢查方法：用眼看、耳聽、手摸、鼻嗅、腳踩等直觀方法，輔以錘、釬、量尺，放大鏡、望遠鏡、照相機、攝像機等工器具對工程表面和異?，F象進行檢查。其他各項目監測頻率按照如下進行：表面變形觀測儀器埋設后8 天～1 個月，1 次/旬；其他變形監測儀器埋設后15 天～1 個月，1 次/3 天～1 次/5 天；滲流監測在儀器埋設后8 天～1 個月，1 次/3 天～1 次/5 天；縫隙監測在儀器埋設后15 天～1 個月，1 次/3 天～1 次/5 天。

在正常情況下按低限監測，遇大暴雨、大洪水、汛期、地下水位長期持續較高、強地震、大藥量爆破或爆破失控、周圍介質的運行環境或受力狀況發生明顯變化以及建筑物出現異常等情況等非常情況下按高限取值。測斜儀、多點位移計在放炮開挖前后各監測一次。各監測項目各階段標準測次：環境監測施工期2 次/天，首次蓄水期4 次/天；巡視檢查施工期1 次/周首次蓄水期30～8 次/月；表面變形監測施工期1 次/旬，10～4 次/月，其他變形監測施工期1 次/周，30～10 次/月；滲流監測施工期1 次/周，30～10 次/月。

7 觀測資料整理及成果分析

對監測資料進行整編，將建筑物安全監測儀器埋設的竣工圖、各種原始數據和有關文字、圖表（包括影像、圖片）等資料，進行收集、統計、考證、審查，綜合整理監測成果。每次觀測后24h 內按有關規程規范規定的格式、要求進行日常資料的整理，包括原始數據的記錄、檢驗和監測物理量的換算以及填表、繪圖、初步分析和異常值判別等日常工作。分析各物理量的分布曲線，判斷該監測量隨空間而變化的情況，分析大壩有無異常征兆。統計各物理量的有關特征值包括出現時間、變幅、周期、年平均值及年變化趨勢等。根據滲漏量觀測資料結合地質條件分析判斷帷幕和排水系統的效能。

8 結語

大壩安全監測關乎工程質量和人民生命財產，所以對于壩體監測的任何異常數據都必須進行仔細分析，科學研判才能為壩體安全增設一道科學的防護網。