基于大壩的變形監(jiān)測(cè)要點(diǎn)分析

孫正強(qiáng)

摘? 要：隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于水利工程的重視變得愈來(lái)愈高。因此，加強(qiáng)對(duì)于大壩變形的監(jiān)測(cè)，維護(hù)大壩的正常運(yùn)行對(duì)于保證大壩的質(zhì)量安全來(lái)說(shuō)十分必要。大壩質(zhì)量作為水利工程項(xiàng)目質(zhì)量保證體系的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，其質(zhì)量水平存在安全隱患將會(huì)對(duì)水利工程質(zhì)量的整體水平產(chǎn)生影響。大壩變形監(jiān)測(cè)是其安全監(jiān)測(cè)的重要組成部分，該文就大壩變形監(jiān)測(cè)的作用、監(jiān)測(cè)技術(shù)、監(jiān)測(cè)要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：大壩變形;監(jiān)測(cè)作用;監(jiān)測(cè)技術(shù);監(jiān)測(cè)要點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TV698.1? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

水利工程對(duì)于地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展來(lái)說(shuō)有著重要的作用，同時(shí)也影響著各行各業(yè)發(fā)展的穩(wěn)定性。因此，提高大壩的建設(shè)質(zhì)量，保證大壩的可持續(xù)運(yùn)行對(duì)于建設(shè)者來(lái)說(shuō)是一項(xiàng)十分重要的課題。目前，在大壩的實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中由于外部環(huán)境造成的變形問(wèn)題是導(dǎo)致大壩質(zhì)量難以控制的首要因素。在進(jìn)行質(zhì)量控制時(shí)應(yīng)著重加強(qiáng)對(duì)于大壩變形的監(jiān)測(cè)，從而保證大壩的各個(gè)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不會(huì)受到影響，間接促進(jìn)區(qū)域內(nèi)的現(xiàn)代化建設(shè)。

1 大壩變形監(jiān)測(cè)的作用

大壩屬于相對(duì)特殊的建筑物，其具有以下3個(gè)特點(diǎn)。1）大壩的投資高、回報(bào)高，但是一旦受到損毀則會(huì)對(duì)下游打來(lái)毀滅性的災(zāi)害。2）大壩的運(yùn)行環(huán)境、邊界條件、結(jié)構(gòu)形式相對(duì)來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜。3）大壩從建設(shè)到投入使用的整個(gè)過(guò)程——包含設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、管理等方面都具備很大的不確定性。因此，加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)對(duì)于大壩的建設(shè)與安全運(yùn)行來(lái)說(shuō)具有十分重要的作用。首先，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析能夠明確理論結(jié)果與實(shí)際結(jié)果的區(qū)別，當(dāng)再進(jìn)行大壩建設(shè)時(shí)能夠有效建立大壩的變形預(yù)報(bào)模型;其次，通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析能夠建立大壩的位移變化的數(shù)字模型，并通過(guò)分析數(shù)字模型找到最不利的工作條件，在大壩運(yùn)行工作的過(guò)程中盡量規(guī)避不利條件;除此之外，通過(guò)對(duì)大壩的變形監(jiān)測(cè)，能夠科學(xué)預(yù)報(bào)大壩的變化，從而保證大壩的安全運(yùn)行;最后，通過(guò)進(jìn)行大壩變形監(jiān)測(cè)還能夠判斷其運(yùn)行在各種條件下的安全程度，通過(guò)了解其工作安全程度能夠在保證安全的前提下充分發(fā)揮水利工程的效益，實(shí)現(xiàn)水利工程建設(shè)的真正意義。

2 大壩變形監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.1 光纖傳感技術(shù)

所謂傳感技術(shù)就是傳感器技術(shù)，傳感器分為機(jī)械式傳感器、光敏式傳感器、磁式傳感器以及電式傳感器。一般來(lái)說(shuō)，磁式傳感器與電式傳感器在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)用的十分廣泛。但是選擇何種類型的傳感器還需要結(jié)合實(shí)際需求來(lái)進(jìn)行。就現(xiàn)階段而言，光纖傳感技術(shù)憑借其優(yōu)勢(shì)——測(cè)量對(duì)象廣、靈敏性高、頻帶寬、容量大、耐水性強(qiáng)在大壩變形監(jiān)測(cè)的過(guò)程中應(yīng)用十分廣泛。

2.2 GPS技術(shù)

GPS衛(wèi)星定位技術(shù)在測(cè)量行業(yè)內(nèi)應(yīng)用十分廣泛，對(duì)測(cè)量行業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。就目前GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特征來(lái)看：首先，GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)本身安全性極高其抗干擾能力強(qiáng);其次，GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在進(jìn)行大壩變形監(jiān)測(cè)時(shí)的測(cè)量精度高，通過(guò)高精度的測(cè)量能夠有效地實(shí)現(xiàn)洪水錯(cuò)峰，避免由于洪災(zāi)給人民群眾帶來(lái)的生命財(cái)產(chǎn)損失，在防災(zāi)減災(zāi)工作上起到了極大的作用。另外，GPS衛(wèi)星定位技術(shù)應(yīng)用在大壩變形監(jiān)測(cè)工作中時(shí)還需要及時(shí)對(duì)硬件系統(tǒng)更新，保證滿足實(shí)際的工作需要。

2.3 激光技術(shù)

激光技術(shù)在大壩變形監(jiān)測(cè)技術(shù)中算是一項(xiàng)較為高效便捷的測(cè)量方式，主要應(yīng)用于壩體與廊道的測(cè)量中。激光技術(shù)有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如測(cè)量靈敏度范圍廣、測(cè)量時(shí)條件限制較少、測(cè)量精度高。除此之外，激光技術(shù)應(yīng)用在大壩變形監(jiān)測(cè)中已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化測(cè)量，提高了對(duì)大壩監(jiān)測(cè)的效率。但是，激光技術(shù)本身也存在著一定的局限性，如無(wú)法對(duì)拱壩、曲線壩進(jìn)行測(cè)量。因此，需要利用到激光轉(zhuǎn)角，通過(guò)利用激光轉(zhuǎn)角也能在一定程度上拓展激光技術(shù)的應(yīng)用范圍。

3 大壩變形監(jiān)測(cè)的要點(diǎn)

3.1 大壩沉降監(jiān)測(cè)

在進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)時(shí)，首先，應(yīng)確定沉降觀測(cè)的基準(zhǔn)，一般確定在大壩變形影響范圍之外、距開(kāi)挖邊線50 m以上的范圍位置。然后，再根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行埋石。在埋石的過(guò)程中要保證其數(shù)量大于3，且要控制觀測(cè)點(diǎn)設(shè)立在變形體上，一般間隔20 m進(jìn)行一次埋設(shè)。除此之外，在部分位置還需要進(jìn)行加密觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置，如支護(hù)陽(yáng)角位置、距坑基最近的原大壩位置、柱子上間隔2～3根柱子的位置、大壩外墻上每距離10 m～15 m間距的位置、大壩基礎(chǔ)軸線對(duì)稱的尾部、裂縫位置、伸縮縫位置、人工基地與天然基地接壤處、不同高度水工建筑交接處、新舊大壩交接處等等都需要進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)的設(shè)置。在觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置結(jié)束后需要利用高精度水準(zhǔn)儀進(jìn)行第一次觀測(cè)，且保證第一次觀測(cè)在大壩施工前進(jìn)行。具體來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行觀測(cè)時(shí)需要每1～2層進(jìn)行一次觀測(cè)，以保證大壩的安全質(zhì)量。當(dāng)由于不可控因素造成的大壩在建設(shè)過(guò)程中產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間的停工狀態(tài)時(shí)，需要著重注意停工前以及復(fù)工后的觀測(cè)數(shù)據(jù)，避免大量沉降或嚴(yán)重裂縫產(chǎn)生而不自知的現(xiàn)象出現(xiàn)。如果一旦出現(xiàn)大量沉降則需要及時(shí)進(jìn)行問(wèn)題的解決并提高觀測(cè)頻率，避免安全事故的發(fā)生。另外，在工程竣工后也需要對(duì)大壩的沉降進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一般來(lái)說(shuō)頻率為每月1次。總的來(lái)說(shuō)，在進(jìn)行觀測(cè)后需要對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并及時(shí)調(diào)整高差閉合差，同時(shí)為了全面觀測(cè)各沉降點(diǎn)隨時(shí)間以及荷載變化發(fā)生的變化也需要進(jìn)行沉降曲線的設(shè)置，從而更好地進(jìn)行大壩變形的監(jiān)測(cè)。

3.2 大壩位移監(jiān)測(cè)

上文提及對(duì)大壩進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)的問(wèn)題，在進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)時(shí)需要先設(shè)置2個(gè)沉降點(diǎn)A、B，然后定期對(duì)沉降點(diǎn)A與沉降點(diǎn)B進(jìn)行觀測(cè)。除此之外，需要設(shè)置出大壩頂端與底端的豎向通道，在此過(guò)程中需要在大壩頂端選取適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置接收靶，而底端的位置則需要利用激光垂準(zhǔn)儀進(jìn)行設(shè)置，保證激光垂準(zhǔn)儀能夠準(zhǔn)確投射到頂端的接收靶上。最后根據(jù)測(cè)量所得到的2個(gè)位移量Δu、Δv進(jìn)行變相度、變相方位角的設(shè)置。除此之外，還需要對(duì)大壩的裂縫進(jìn)行觀測(cè)。在進(jìn)行觀測(cè)時(shí)主要針對(duì)裂縫的走向、分布、長(zhǎng)度、寬度、變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)。在進(jìn)行裂縫監(jiān)測(cè)時(shí)需要根據(jù)大壩的具體情況進(jìn)行具體的分析，觀測(cè)頻率則要根據(jù)裂縫的變化速度進(jìn)行調(diào)整。但是，在針對(duì)大壩裂縫進(jìn)行觀測(cè)時(shí)，需要對(duì)裂縫進(jìn)行編號(hào)，并將每條裂縫都設(shè)置出2組觀測(cè)值，一組觀測(cè)值取在裂縫最寬處，而另一組觀測(cè)值則應(yīng)該取在裂縫的末尾處。首先，就面積較大的裂縫來(lái)說(shuō)，當(dāng)在進(jìn)行人工測(cè)量時(shí)受到限制，則需要采取有效的方法對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，如：利用近景攝影的方式進(jìn)行測(cè)量;其次，就面積較小的裂縫來(lái)說(shuō)，可以利用小鋼尺、游標(biāo)卡尺等工具進(jìn)行測(cè)量，或通過(guò)方格網(wǎng)板的方式進(jìn)行定期測(cè)量。但是，無(wú)論是針對(duì)大面積的裂縫還是小面積的裂縫在進(jìn)行觀測(cè)時(shí)都需要繪制出每一次觀測(cè)的裂縫的位置、形態(tài)及尺寸，進(jìn)而繪制出裂縫的分布圖，編制裂縫觀測(cè)結(jié)果說(shuō)明書，以便更好地對(duì)大壩變形進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并控制大壩的穩(wěn)定工作。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，水利水電行業(yè)隨著時(shí)代的進(jìn)步在不斷地發(fā)展，大壩工程的受重視程度也在逐漸提高。為了保證大壩工程的安全，加強(qiáng)大壩變形監(jiān)測(cè)十分重要。筆者在文中對(duì)大壩變形監(jiān)測(cè)的作用進(jìn)行闡述，分析了現(xiàn)階段進(jìn)行大壩變形的部分監(jiān)測(cè)技術(shù)，如：光纖傳感技術(shù)、GPS技術(shù)、激光技術(shù)，并進(jìn)一步探究了大壩變形監(jiān)測(cè)的要點(diǎn)，即：對(duì)大壩的沉降監(jiān)測(cè)、位移監(jiān)測(cè)。希望通過(guò)筆者的淺見(jiàn)能為未來(lái)提高大壩工程的工程質(zhì)量起到一定的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

[1]胡奇秀.大壩的變形監(jiān)測(cè)要點(diǎn)分析[J].地下水，2015，37（4）：258-259.

[2]王乙春.淺談定期變形監(jiān)測(cè)對(duì)大壩的重要性[J].東華理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，39（S1）：40-41.

[3]袁宏昌.大壩變形監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)的運(yùn)用與研究[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2017（1）：116-117.

[4]楊正林.水利樞紐大壩外部變形監(jiān)測(cè)及資料研究[J].黑龍江水利科技，2019，47（2）：84-86.