深圳市羅田水庫除險加固工程大壩安全監(jiān)測設(shè)計

劉金鵬 顏寅杰

(深圳市廣匯源水利勘測設(shè)計有限公司,深圳羅湖 518020)

深圳市羅田水庫除險加固工程大壩安全監(jiān)測設(shè)計

劉金鵬 顏寅杰

(深圳市廣匯源水利勘測設(shè)計有限公司,深圳羅湖 518020)

羅田水庫在2008年6月深圳市的暴雨中出現(xiàn)了滑坡事故,在進行除險加固工程設(shè)計的同時,需建立完善的大壩安全監(jiān)測設(shè)施。本文即對羅田水庫除險加固工程中大壩安全監(jiān)測部分的設(shè)計進行詳細闡述。

羅田水庫 大壩 監(jiān)測 設(shè)計

1 概況

羅田水庫位于深圳市寶安區(qū)松崗街道羅田社區(qū)，水系屬珠江三角洲茅洲河流域。水庫壩址以上集雨面積20km2，正常蓄水位33.086m，總庫容2913.5萬m3，是一座以供水為主，兼有防洪等綜合利用的中型水利樞紐工程。水庫設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)100年一遇，設(shè)計洪水位35.11m；校核防洪標(biāo)準(zhǔn)1000年一遇，校核洪水位35.89m。

水庫樞紐包括大壩、輸水涵管、溢洪道三部分。大壩壩型為均質(zhì)土壩，壩頂為原大壩加高時戴帽的擋土墻，壩頂高程36.22m，防浪墻頂部高程37.50m，壩頂寬6.8m，壩長100m。2008年6月，深圳受百年一遇特大暴雨影響，羅田水庫6月25日晚大壩下游坡出現(xiàn)滑坡事故，因此，亟需對羅田水庫進行除險加固。除險加固工程主要內(nèi)容包括對大壩培厚、加高，拆除原加高擋土墻，防滲等。鑒于羅田水庫工程的重要性，同時也為驗證設(shè)計，反饋施工質(zhì)量，根據(jù)《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(SL60-94)，需建立完善的大壩安全監(jiān)測設(shè)施。

2 監(jiān)測總體設(shè)計

羅田水庫為中型水庫，主要建筑物為3級。大壩安全監(jiān)測設(shè)計在現(xiàn)狀仍可繼續(xù)使用的水位計、雨量計等基礎(chǔ)上，在壩體設(shè)置沉降位移觀測設(shè)施、量水堰、測壓管、水尺、蒸發(fā)皿等安全監(jiān)測設(shè)備。監(jiān)測范圍包括土石壩壩體、壩基、壩端以及與壩的安全有直接關(guān)系的輸、泄水建筑物和設(shè)備，以及對土石壩安全有重大影響的近壩區(qū)岸坡。安全監(jiān)測方法包括巡視檢查和采用儀器設(shè)備觀測。工程除險加固實施的同時，須與大壩安全監(jiān)測部分統(tǒng)一實施，兩者密切結(jié)合。

3 大壩安全監(jiān)測設(shè)計

(1)表面變形監(jiān)測：平行于大壩壩軸線方向布置4排，設(shè)5個斷面，共計18個變形觀測點。其中，第1排位于上游坡，沿壩軸線方向布置5個觀測標(biāo)點監(jiān)測上游坡變形狀況；第2排沿壩軸線方向布置5個觀測標(biāo)點，位于壩頂下游側(cè)，用于監(jiān)測壩頂變形情況；第3排位于一級馬道，主要觀測大壩下游壩坡部位的變形情況，布置4個觀測標(biāo)點；第4排位于壩頂下游坡第二級馬道上，設(shè)置4個觀測點監(jiān)測下游坡馬道的變形情況。同時，在大壩兩端以及大壩轉(zhuǎn)彎處堅硬巖石上共布置8個工作基點和8個校核基點，水準(zhǔn)基點位置由觀測人員根據(jù)現(xiàn)場確定，要求工作基點巖體堅固、通視性好。工作基點、校核基點及位移標(biāo)點處均布設(shè)固定鋼筋砼墩。水平位移和豎向位移共用一個測點，觀測設(shè)備選用0.5＂全自動型全站儀，觀測壩體表面水平和豎向位移，在目前深圳市西麗、鐵崗、長嶺皮、東湖水庫等的大壩自動化監(jiān)測中已運用。全自動化監(jiān)測不僅提高觀測速度，而且降低工作強度，同時，還能自動輸入計算機，減少因人工輸入而產(chǎn)生的錯誤。

(2)內(nèi)部變形監(jiān)測：用于監(jiān)測新舊壩坡的變形情況，主要設(shè)備為固定測斜儀，電磁沉降儀及其配套設(shè)備。固定式測斜儀通過不銹鋼管與滑輪組件連接后，安裝在帶導(dǎo)槽的標(biāo)準(zhǔn)測斜管中與測斜管同步移動，以監(jiān)測邊坡、滑坡體、堤壩等結(jié)構(gòu)的傾斜、水平位移或沉降變形。配合自動化數(shù)據(jù)采集設(shè)備，可自動進行連續(xù)監(jiān)測，安裝多個傳感器，可獲得沿測斜管軸向的撓度變形曲線。電磁沉降儀適用于土石壩、邊坡、填土的分層沉降監(jiān)測。儀器含有導(dǎo)線的鋼帶尺、不銹鋼磁性探頭、聲光指示器電路及平尺卷軸等組成。當(dāng)探頭接近安裝有磁性沉降環(huán)的區(qū)域時，將感應(yīng)到磁信號并通過導(dǎo)線傳遞至卷軸內(nèi)的聲光指示器指示。內(nèi)部變形監(jiān)測布置與已布置好的大壩表面變形監(jiān)測相結(jié)合。

(3)滲流監(jiān)測：大壩壩體培厚后，沿大壩軸線方向布置4個觀測橫斷面，每個觀測斷面布4孔，壩體與壩基滲流壓力監(jiān)測共計14個鉆孔，新增14根測壓管，而對原壩體測壓管采用粘土漿封堵。其中，在大壩上游側(cè)設(shè)第一條觀測鉛垂線，沿壩基埋設(shè)滲壓計；大壩下游側(cè)靠近壩頂處設(shè)第二條觀測垂線；一級馬道處設(shè)第三條觀測鉛垂線；第四條垂線設(shè)于大壩第二級馬道處，均監(jiān)測壩基的滲流壓力；共計埋設(shè)14支進口振弦式滲壓計，同時兼測壩體水溫。

(4)滲漏量監(jiān)測：在大壩下游排水棱體后布置量水堰作為大壩滲漏量觀測設(shè)施。

(5)環(huán)境量監(jiān)測：在庫區(qū)布置上游水位、降雨量及庫區(qū)水文站，壩址區(qū)布設(shè)下游水位、氣溫、氣壓等觀測項目。氣溫和氣壓觀測分別采用熱敏電阻式溫度計和振弦式氣壓計進行遙測，兩種儀器都布置在管理站房頂，并用玻璃鋼鋼百葉箱進行保護；增設(shè)全自動水面蒸發(fā)觀測設(shè)施。

(6)系統(tǒng)防雷與集成：監(jiān)控系統(tǒng)采取防雷措施，設(shè)置電源防雷、信號線防雷、室外儀表引入防雷等。所有電測儀器全部實現(xiàn)自動化監(jiān)測，由傳感器、通訊專用電纜接入新建啟閉機房內(nèi)的MCU，再傳入現(xiàn)有管理站內(nèi)的控制室。系統(tǒng)集成包含數(shù)據(jù)采集軟件、數(shù)據(jù)整編軟件、數(shù)據(jù)分析軟件、手動數(shù)據(jù)輸入軟件等信息管理軟件，計算分析軟件及上網(wǎng)寫庫軟件等。硬件包括中央控制計算機、UPS不間斷電源、打印機、交換機等。

(7)表面監(jiān)測：包括裂縫、滑坡、隆起、滲透變形及表面侵蝕破壞等，主要為人工巡視檢查及觀測。

(8)各類監(jiān)測儀器應(yīng)精確可靠、穩(wěn)定耐用、便于觀測且經(jīng)濟合理，應(yīng)有自檢、自校功能，可長期穩(wěn)定地工作；能保證在惡劣氣候條件下仍能進行必要項目的觀測。

4 結(jié)論與建議

(1)大壩安全監(jiān)測與除險加固工程相互結(jié)合，統(tǒng)一實施，可為大壩的加固和安全管理及時消除工程隱患和險情，提供可靠的科學(xué)依據(jù)。

(2)大壩安全監(jiān)測實施后，建議管理單位應(yīng)按《土石壩安全監(jiān)測資料整編規(guī)程》(SL169-96)認真及時地對相關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)和信息等進行資料整編和歸檔工作。

(3)建議加強管理，對監(jiān)測數(shù)據(jù)所反映的信息進行迅速分析、評判和處理，定期對水庫樞紐建筑物的安全狀態(tài)作出評價。

[1]《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(SL60-94).

[2]《大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)規(guī)范》(DL/T 5211-2005).

[3]《土石壩安全監(jiān)測資料整編規(guī)程》(SL169-96).

[4]《碾壓式土石壩設(shè)計規(guī)范》(SL274-2001).