白楊溝水庫大壩安全監(jiān)測設(shè)計(jì)

王新疆　周佺

摘 要：巴里坤頭道白楊溝水庫屬?。á瘢┬退こ?，在壩體、瀝青混凝土心墻、混凝土面板、壩基、壩址岸坡及危及大壩穩(wěn)定的庫區(qū)邊坡等部位布設(shè)觀測儀器，以達(dá)到監(jiān)視大壩安全運(yùn)行狀態(tài)、掌握施工及運(yùn)行期情況、監(jiān)視工程質(zhì)量、為設(shè)計(jì)反饋資料的目的。

關(guān)鍵詞：大壩；安全；監(jiān)測

1 概述

巴里坤頭道白楊溝流域地處哈密地區(qū)東天山支脈莫?dú)J烏拉山北坡，全流域在巴里坤境內(nèi)，徑流主要由融雪水、基巖裂隙水及夏季降雨組成，流域內(nèi)無冰川及永久積雪，流域平均海拔高程2821m，河長21km，頭道白楊溝多年平均年徑流量793.3萬m3。頭道白楊溝水庫位于兵團(tuán)農(nóng)十三師紅山農(nóng)場境內(nèi)，距哈密市280km，距巴里坤縣130km。水庫作為地區(qū)煤炭工業(yè)重要水源之一，是實(shí)現(xiàn)地區(qū)新型工業(yè)化的發(fā)展目標(biāo)和煤炭生產(chǎn)和煤炭深加工的重要水利工程，項(xiàng)目建設(shè)十分迫切。

頭道白楊溝水庫屬小（Ⅰ）型水利工程，在壩體、瀝青混凝土心墻、混凝土面板、壩基、壩址岸坡及危及大壩穩(wěn)定的庫區(qū)邊坡等部位布設(shè)觀測儀器，以達(dá)到監(jiān)視大壩安全運(yùn)行狀態(tài)、掌握施工及運(yùn)行期情況、監(jiān)視工程質(zhì)量、為設(shè)計(jì)反饋資料的目的。觀測項(xiàng)目主要有位移監(jiān)測、滲流監(jiān)測、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測、庫水位監(jiān)測。

2 大壩觀測設(shè)備的設(shè)計(jì)原則

觀測設(shè)計(jì)結(jié)合壩的等級、壩高、地質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式等條件提出觀測及布置要求；觀測項(xiàng)目和觀測點(diǎn)布設(shè)考慮瀝青混凝土心墻筑壩特點(diǎn)，以全面反映大壩的工作狀況為宗旨；觀測壩段選擇在地質(zhì)條件復(fù)雜或具有代表性的壩段；根據(jù)工程的重要性、設(shè)計(jì)計(jì)算及模型試驗(yàn)、溫控等方面的要求，并參考類似工程的布置資料確定觀測項(xiàng)目；觀測設(shè)備的選用，盡量做到觀測方便、直觀、快捷、精度符合要求，各項(xiàng)觀測值能相互校核，并保證觀測作業(yè)有良好的交通及照明條件；觀測設(shè)備要有必要的保護(hù)措施，盡量排除影響觀測成果的因素，儀器埋設(shè)、資料整理要適合碾壓式瀝青砼的特殊要求。

3 觀測設(shè)計(jì)

3.1 位移觀測設(shè)計(jì)

巴里坤頭道白楊溝水庫設(shè)立五等水準(zhǔn)點(diǎn)，壩址左右兩岸設(shè)立由3個(gè)水準(zhǔn)基點(diǎn)組成的水準(zhǔn)基點(diǎn)組。

選擇河床段最大壩高0+120處和0+080、0+160，0+280，0+360五個(gè)斷面作為觀測橫斷面，主壩段（0+080、0+120、0+160）每個(gè)觀測橫斷面上布置2個(gè)觀測點(diǎn)，其中下游壩肩布置一點(diǎn)，下游壩坡布置一點(diǎn)，副壩段（0+280、0+360）下游壩肩布置一點(diǎn)。觀測水平位移的工作基點(diǎn)（觀測豎直位移的起測基點(diǎn)）設(shè)置在兩岸便于觀測的山體基巖上。水平位移的測點(diǎn)和垂直位移觀測的測點(diǎn)設(shè)置在同一標(biāo)點(diǎn)上。

水平位移觀測方法采用視準(zhǔn)線法，垂直位移觀測方法采用水準(zhǔn)儀觀測法。

3.2 滲流觀測

在主壩段（河床段）壩體內(nèi)選擇最大壩高0+120處和0+080、0+160三個(gè)斷面作為觀測橫斷面進(jìn)行測點(diǎn)布設(shè)。壩體滲流采用測壓管觀測，每個(gè)斷面在心墻下游方向布置3支測壓管，一共布設(shè)測壓管9支。

在副壩段（古河槽段）槽孔混凝土墻下游側(cè)選擇0+240處和0+280、0+320、0+360四個(gè)斷面作為觀測橫斷面進(jìn)行測點(diǎn)布設(shè)。壩體滲流采用測壓管觀測，每個(gè)斷面布置1支測壓管，一共布設(shè)測壓管4支。

繞壩滲流主要是觀測壩頭與岸坡接觸處的滲流變化情況，判斷此部位的防滲與排水效果。因此在壩左右岸垂直于壩軸線方向，分別布置1排，每排3孔，采用測壓管進(jìn)行觀測。

滲流量觀測對于判斷滲流是否穩(wěn)定，掌握防滲和排水設(shè)施工作是否正常，具有很重要的意義，是保證水庫安全運(yùn)用的重要觀測項(xiàng)目之一。由此在壩基下游排水的出口處設(shè)置1個(gè)三角量水堰對滲流量進(jìn)行觀測。

3.3 水位觀測

壩體上游水位觀測，采用在導(dǎo)流放水隧洞豎井外側(cè)段設(shè)置觀測水管，水管里設(shè)置自計(jì)水位測量儀進(jìn)行自動觀測，自計(jì)水位測量儀每一小時(shí)測量一次數(shù)據(jù)，并存儲于電腦，在水位超過限制水位，報(bào)警通知管理人員，在豎井上設(shè)置水位標(biāo)尺，以便冬季水位觀測。

3.4 應(yīng)力與應(yīng)變觀測

根據(jù)碾壓瀝青混凝土心墻的特點(diǎn)在主壩段最大應(yīng)力和最小應(yīng)力發(fā)生的部位，在壩體內(nèi)選擇最大壩高0+120處和0+080、0+160三個(gè)斷面心墻底部及1/3壩高、2/3壩高的上下游布設(shè)土壓力共計(jì)18支。

副壩段為混凝土面板防滲，砼面板壩的重點(diǎn)觀測項(xiàng)目為應(yīng)力、應(yīng)變觀測，根據(jù)砼面板的特點(diǎn)在面板最長的斷面0+360及斷面0+280、0+380處布設(shè)兩向應(yīng)變計(jì)，以觀測其平面應(yīng)力狀態(tài)；僅在面板最長的斷面處布設(shè)無應(yīng)力計(jì)，布置高程同應(yīng)力測點(diǎn)。無應(yīng)力計(jì)與相應(yīng)的應(yīng)變計(jì)組距壩面相同，無應(yīng)力計(jì)與應(yīng)變計(jì)之間距離為1.5m。本設(shè)計(jì)共布設(shè)兩向應(yīng)變計(jì)組6組，無應(yīng)力計(jì)6支。兩岸砼面板板間縫布置了6支單向測縫儀，在周邊縫處埋設(shè)5組三向測縫儀，用于縫的變形觀測。

觀測設(shè)備需采用集中自動監(jiān)測，設(shè)30m2監(jiān)測房1座，30m2自動監(jiān)測室1座，配全站儀一套。所有觀測設(shè)備均通過電纜與樞紐管理工作站（計(jì)算機(jī)）連接。觀測主要設(shè)備見表1。

4 結(jié)束語

大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)是了解大壩工作狀態(tài)和安全狀態(tài)的主要設(shè)施，而觀測設(shè)備是安全監(jiān)測系統(tǒng)的根本，只有對其進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和高質(zhì)量的施工，才能在工程施工階段準(zhǔn)確獲取監(jiān)測資料，為水庫蓄水及建筑物安全運(yùn)行提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]巴里坤頭道白楊溝水庫可行性研究報(bào)告書，2013.

[2]趙志仁.大壩安全監(jiān)測的原理與應(yīng)用[M].天津：科學(xué)技術(shù)出版社，1992.

[3]水工建筑物觀測工作手冊[M].北京：水利出版社，1980.

作者簡介：王新疆（1973-），男，新疆哈密人，漢，大學(xué)本科，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第十三師水利局，從事水利工程建設(shè)與管理。

周佺（1972-），男，四川蓬溪人，漢，大學(xué)本科，新疆建設(shè)兵團(tuán)第十三師水務(wù)管理有限公司，從事水利工程建設(shè)與管理。