水利工程中的大壩變形監(jiān)測與維護

孫寶宗

摘要：在水利工程建設(shè)中，為了提高工程質(zhì)量和安全性，除了對大壩進行變形監(jiān)測外，還必須結(jié)合變形情況，保持變形狀態(tài)，以延長工程的使用壽命。筆者根據(jù)多年的經(jīng)驗，對大壩變形監(jiān)測與維護進行了簡要論述，可供同行參考。

關(guān)鍵詞：水利工程;大壩變形;監(jiān)測;維護

引言

水利工程作為我國的基礎(chǔ)設(shè)施，其質(zhì)量直接關(guān)系到業(yè)主的權(quán)益和周邊居民的生命安全。大壩作為水利工程的重要組成部分，其變形將影響整個工程的施工質(zhì)量。在這方面，大壩的實時監(jiān)測和觀測和大壩變形的及時維護，可以為延長大壩的使用壽命和提高整體安全性打下基礎(chǔ)。

1水利工程中的大壩變形監(jiān)測要點

1.1沉降監(jiān)測

大壩沉降監(jiān)測應(yīng)將基準(zhǔn)面埋置在大壩變形影響范圍之外。距開挖邊界線控制在50m左右，然后按變形監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)進行石方掩埋處理。在這個過程中，要注意觀測點的設(shè)置，觀測點要保持在變形體上，一般每隔20米埋設(shè)一次。觀察點應(yīng)在最近的基坑或支撐角處增加。此外，應(yīng)在大壩周圍沿外墻每隔10-15m設(shè)置新點。對于原型壩，點設(shè)置應(yīng)以基礎(chǔ)軸線為基礎(chǔ)，確定人工基礎(chǔ)、裂縫、基礎(chǔ)邊界、伸縮縫等位置，并確定點集。觀測點埋設(shè)后，壩體主體施工前，應(yīng)進行一次觀測，并用水準(zhǔn)儀進行測量。在實際施工過程中，1-2個月進行一次觀測。中間壩長期停工的，應(yīng)在施工結(jié)束前和施工結(jié)束前做好觀測工作。

1.2裂縫監(jiān)測

在大壩的基礎(chǔ)上，設(shè)置裂縫觀測點是必要的。裂縫監(jiān)測主要包括裂縫的方向、分布、長度、寬度及變化。具體觀測量應(yīng)根據(jù)大壩變形裂縫的具體情況確定。為了更好地監(jiān)測裂縫，可以先對大壩裂縫進行編號。每條裂縫應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的觀察標(biāo)志，分兩組，一組在裂縫最窄處，一組在裂縫最寬處。若裂紋較少，應(yīng)采用小比例尺或小鋼尺確定裂紋情況，以保證斷口觀察結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2變形監(jiān)測方法和儀器設(shè)備選擇

變形監(jiān)測是水利工程安全監(jiān)測體系的重點之一，必須建立變形監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，對所有建筑物進行監(jiān)測。應(yīng)選用穩(wěn)定可靠的監(jiān)測方法和儀器，以保證測量要求的準(zhǔn)確性。實測數(shù)據(jù)應(yīng)可靠，具有先進性和長期穩(wěn)定性，能反映當(dāng)前大壩安全監(jiān)測技術(shù)和水平。所選用的監(jiān)測方法和設(shè)備應(yīng)易于操作，并具有快速、準(zhǔn)確獲取可靠監(jiān)測數(shù)據(jù)的性能;此外，還應(yīng)滿足經(jīng)濟合理性，獲得較高的性價比。

2.1大壩水平位移監(jiān)測

一般采用視準(zhǔn)線法、引張線法、真空激光準(zhǔn)直法。另外還有交會法和導(dǎo)線法等。視準(zhǔn)線法采用光學(xué)儀器進行人工觀測，不能實現(xiàn)自動監(jiān)測。另外，根據(jù)壩頂布置，為滿足通視要求，視線應(yīng)布置在壩頂上游側(cè)，其觀測精度將受到庫面水汽引起的側(cè)折射的影響。真空激光準(zhǔn)直方法精度高，速度快，能實現(xiàn)自動數(shù)據(jù)采集。技術(shù)先進，但成本高。該方法適用于線性混凝土壩。它具有設(shè)備成本低、操作簡單、測量速度快、便于遙測自動化等特點。大壩結(jié)構(gòu)基本呈直線布置，便于布置張力線。

2.2大壩垂直位移監(jiān)測

一般有幾何水準(zhǔn)測量法和靜力水準(zhǔn)測量法。幾何水準(zhǔn)測量法利用光學(xué)儀器，進行人工觀測，不能實現(xiàn)自動化監(jiān)測。靜力水準(zhǔn)測量法能實現(xiàn)自動化數(shù)據(jù)采集。為使觀測操作快速簡便，盡可能實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的自動化，因此，大壩垂直位移監(jiān)測采用靜力水準(zhǔn)測量法。在靜力水準(zhǔn)端點設(shè)一雙金屬標(biāo)作為基準(zhǔn)。

2.3大壩傾斜、接縫和基巖變形監(jiān)測

大壩傾斜可采用幾何水準(zhǔn)法監(jiān)測，也可采用連通管（靜力水準(zhǔn)）和遙測傾斜儀監(jiān)測。為實現(xiàn)自動化監(jiān)測，并考慮到靜力水準(zhǔn)受到壩頂其他設(shè)施布置（如啟閉門機等）影響，大壩傾斜監(jiān)測采用遙測傾斜儀進行監(jiān)測。壩體接縫變化采用遙測縫計進行監(jiān)測。壩基基巖變形采用基巖變位計進行自動化監(jiān)測。

2.4大壩開挖邊坡表面水平位移監(jiān)測

可采用視準(zhǔn)線法和三角網(wǎng)法監(jiān)測。由于受工程布置及地形條件限制，視準(zhǔn)線的通視條件及工作基點的布設(shè)條件均受到影響，故大壩開挖邊坡表面水平位移采用三角網(wǎng)法，利用光學(xué)儀器進行監(jiān)測。工作基點應(yīng)按三角網(wǎng)的邊角要求進行布設(shè)，交會邊長在300m左右，基點與測點間連線的夾角在60°-120°之間。為此有部分工作基點需坐落在建筑物上或工程變形影響范圍內(nèi)，這時必須在工作基點處設(shè)置倒垂線作為基準(zhǔn)點。

3對大壩各項變形設(shè)備進行監(jiān)測安裝

3.1做好監(jiān)測設(shè)備予留與予埋的布設(shè)與檢查工作

針對大壩的變形檢測需要很多施工設(shè)備，在相應(yīng)施工設(shè)備安裝過程中需要嚴(yán)格按照施工圖紙進行，做好予留與予埋的放樣測量工作，為后續(xù)施工工作做好充足的準(zhǔn)備。在予留槽與予埋件的施工安裝過程中，需要做好相應(yīng)定位，確保安裝牢固且具有較強的穩(wěn)定性，完成相應(yīng)安裝之后，需要做好予埋件與予留槽安裝效果檢查與驗收工作。當(dāng)予留和予埋順利完成部分混凝土澆筑施工工作后，就要著手進行安裝效果的檢查與驗收工作，從而可以有效避免相應(yīng)予留和予埋構(gòu)件出現(xiàn)走樣變位問題。若在后續(xù)的成果驗收中發(fā)現(xiàn)了該問題，應(yīng)進一步采取相應(yīng)措施做好問題補救工作。

3.2做好正垂線埋設(shè)與安裝工作

混凝土壩體垂線的預(yù)埋十分重要。因此，在施工過程中必須嚴(yán)格按照施工圖進行，并根據(jù)施工圖進行放樣測量，然后確定埋地管道的中心位置。在此過程中，應(yīng)控制好埋地管道的垂直度，確保垂直度在施工圖要求的設(shè)計范圍內(nèi)，埋地管道埋設(shè)時，應(yīng)做好埋地管道的加固工作，確保埋地管道有足夠的強度。因此，在后續(xù)的混凝土澆筑施工中，埋管不會發(fā)生位移變形。同時，施工中應(yīng)避免與埋地管道碰撞?；炷翝仓戤吅螅瑧?yīng)重新檢查埋地管道的垂直度，并進行垂直度復(fù)測。安裝混凝土管時，應(yīng)保證管口連接處的平整度，并做好焊接（接頭）工作，保證其平整度和嚴(yán)密性。在直埋管道的最終安裝后，應(yīng)完成竣工數(shù)據(jù)的整理，為以后的數(shù)據(jù)插值和檢驗打下堅實的基礎(chǔ)。

4做好變形監(jiān)測設(shè)備的安裝與調(diào)試工作

4.1做好正垂線的復(fù)測與調(diào)試

在進行垂線復(fù)測和調(diào)試時，應(yīng)以垂線埋管的垂直度作為相應(yīng)的依據(jù)，確定垂線的實際埋設(shè)位置，然后根據(jù)垂線的實際埋設(shè)位置，垂直懸掛裝置、固定夾緊裝置和移動夾緊裝置的安裝。在具體安裝過程中，可通過懸掛垂線阻尼錘來完成固定夾緊裝置。然后，設(shè)置垂直底標(biāo)底座，具體布置位置在垂直線混凝土觀測墩上方，用于整個系統(tǒng)的檢測和安裝。最后完成了正錘油桶內(nèi)的固定變壓器油。

4.2做好引張線的調(diào)試與安裝工作

在正式安裝引張線之前，需要根據(jù)具體設(shè)計要求做好采購配重件的規(guī)格與質(zhì)量加測工作，然后再對引張線的安裝位置進行確定，接著可以根據(jù)確定好的引張線的安裝位置進行安裝端點與測點裝置的埋設(shè)，其中需要做好端點滑輪槽、夾線裝置V型槽與測點讀數(shù)鋼尺高差的控制，具體高差控制在范圍之內(nèi)，隨后再開展引張線不銹鋼絲的張拉與固定工作，最后通過在測點位置上進行浮船與水箱的放置，并保證引張線鋼絲復(fù)位精度要優(yōu)于。

5做好變形施工期監(jiān)測與資料整理分析

監(jiān)測大壩變形的相關(guān)儀器設(shè)備需要進行相應(yīng)的測量和試驗，以保證其良好的可用性，滿足我國相關(guān)測量和檢測的要求。施工過程中，嚴(yán)格按照國家有關(guān)規(guī)范和設(shè)計要求進行觀測工作，確保技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合要求，并按設(shè)計要求確定施工觀測頻次。另一方面要做好施工數(shù)據(jù)的檢查整理和相應(yīng)的調(diào)整計算。對數(shù)據(jù)進行初步整理和分析，并及時提交。當(dāng)施工期處于雨季或汛期時，應(yīng)嚴(yán)格進行異常情況檢測，適當(dāng)提高監(jiān)測頻率，確保整個大壩施工的安全，并進行相應(yīng)的觀測記錄分析，保證記錄的整體完整性，字跡清晰，不允許有涂改痕跡，分析報告有效完成。

結(jié)束語

大壩變形檢測對水利工程的正常運行具有重要意義。因此，在今后的發(fā)展過程中，要重視大壩變形監(jiān)測，采取有效的監(jiān)測措施，保證大壩變形監(jiān)測水平的提高，以減少大壩變形造成的危害，充分發(fā)揮水利工程的效益。

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