1、1水利工程中的大坝变形监测与维护摘 要：在水利工程建设施工过程中，为了提高工程的安全性，需要做好大坝的变形监测工作，并根据大坝的变形情况进行相应的维护，延长水利工程的使用年限。本文以实际工程为例，对水利工程中大坝变形监测的具体措施进行了分析，然后对水利工程大坝的维护进行了探讨。关键词：水利工程；大坝变形监测；维护 中图分类号：TV64 文献标识码：A 文章编号：10067973（2016）10-0068-02 1 工程概况 安集海二库下游 142 团防洪工程 A 段长 5.850km，起点 A0+000 坐标（X：382283，Y：4920648） ，终点 A5+850 坐标（X：384488
2、，Y：4924831） ；B 段长 0.575km，起点 B0+000 坐标（X：384346，Y：4925460） ，终点 B0+575 坐标（X：384225，Y：4925979） ；总长 6.425km。工程位于第八师巴音沟河安集海二库下游 142 团头道沟段，新建防洪堤岸工程 6.425km，还有改扩建渠下箱涵一座。由于现状河道狭窄、岸坡坍塌、淤堵导致行洪断面不足，水库泄洪期间洪水漫溢，对河道两岸农田造成极大的损失，其下游沿线为安集海灌区 5.7 万亩耕地、1.69 万人以及下野地灌区的输水动脉东泄一支渠、沙钟公路、西岸大渠、奎下公路、呼克公路，一旦失事，将对2下游灌区造成重大经济损失
3、。工程建成后可完善安集海二库至西岸大渠段现状防洪体系，使下游防洪标准由现状 10m3/s 提高至 10 年一遇27.8m3/s，满足下游河道防洪标准。 2 合理设置外部变形的监测分布点 通常情况下大坝表面变形观测点主要分布于中坝、东西副坝上。在中坝上每间隔 200 米设置一个观测断面，其中各个观测断面上再设置 4个位移观测标点，中坝上总共设置 42 个观测断面，总共设置 168 个位移观测标点，其中水平位移与竖向位移可以共用观测标点。在东西副坝上每间隔 300 米设置一个观测断面，其中各个观测断面上设置 3 个位移观测标点，在东西副坝上总共设置 14 个观测断面，总共设置 42 个位移观测标点
4、，其中水平位移与竖向位移共用观测标点。使用水准法进行表面竖向位移的监测，使用双频 GPS 接收机进行表面水平位移观测。 3 安装大坝变形监测各项设备 3.1 监测设备予留与予埋的布设和检查 大坝变形监测的所有施工设备都需要严格按照施工设计图纸展开予留和予埋等放样测量工作，然后再展开预留槽与预埋件的安装施工工作，在安装过程中必须准确定位和牢固安装，完成安装后还需要对予留槽和予埋件安装效果进行检查和验收，而予留和予埋部分的砼浇筑施工顺利完成后也需要进行检查和验收，避免出现变位走样等现象，如果在检查过程中发现变位走样现象应当立即采用各项措施展开补救工作。 3.2 对正垂线埋管进行埋设和安装 砼坝体中
5、的正垂线埋管必须严格按照图纸设计坐标展开放样测量工3作，然后再确定埋管的中心位置，其中埋管垂直度必须在施工图纸设计范围内。在埋设埋管时需要注意牢固加固，避免埋管在砼浇筑施工过程中产生走位变形的现象，同时还要避免碰撞，完成砼浇筑施工后再对正垂线埋管垂直度进行检查和复测，发现埋管垂直度没有达到标准时应及时调整埋管垂直度。安装砼管时必须保持管口平顺衔接，避免出现错台现象，同时使用油毡将砼管管口封闭，避免水泥砂浆流入砼管内部。此外钢管安装时也必须确保管口平顺衔接，焊缝时应保证平整和严密，完成正垂线埋管安装后需要及时整理竣工资料。 3.3 展开变形监测设备的安装调试工作 3.3.1 对倒垂线进行安装和调
6、试 使用浮体组配合单行导中器对保护管垂直度进行检查和复测，然后再确定倒垂锚块的埋设位置。根据施工设计方案和图纸职进行垂浮体组和倒垂线锚块的安装，利用滑轮家将倒垂线锚块的安装材料不锈钢丝吊入倒垂线保护管，在锚块重力作用下张拉不锈钢丝，根据锚块埋设位置来确定不锈钢丝的位置。然后再将注浆软管安装到倒垂线保护管内，并计算出埋设锚块所需要的水泥沙浆用量，利用注浆软管注入水泥沙浆。完成注浆后再对不锈钢丝的位置进行检测，若是安装位置产生偏移，应当立即采取措施，调整其布设位置。 3.3.2 对正垂线进行安装调试和复测 根据正垂线埋管垂直度来确定正垂线的实际埋设位置，然后再根据正垂线的埋设位置来进行垂线悬线装置
7、和固定夹线装置以及活动夹线装置的安装。通过悬挂正垂线阻尼重锤来牢固固定夹线装置。再在正垂线4砼观测墩上布设垂线底标仪基座，用作系统安装检测。最后再在正锤油桶中注入变压器油。 3.3.3 对引张线进行安装调试 在安装引张线之前需要按照设计要求来加测采购配重件的规格和质量，然后测定引张线的安装位置，根据引张线的安装位置来埋设安装端点与测点装置，其中端点滑轮槽、夹线装置 v 型槽和测点读数钢尺高差必须严格控制在1mm-2mm 范围内，然后再张拉和固定引张线不锈钢丝。最后在测点位置放置浮船和水箱，确保引张线钢丝复位精度必须优于0.1mm。 4 分析变形监测的结果 4.1 分析大坝表面竖向位移值 大坝包
8、含 4 个坝段，即东坝、中坝、西坝、南坝，在分析大坝变形监测结果前规定水平位移向下游向左岸为正，否则为负，竖向位移向下为正，否则为负。通过对变形监测结果进行分析可知，大坝整体正向沉降趋势发展，其中沉降量和坝体填筑厚度以及库水位的相关性相对较好。当水库蓄水后，通过监测发现坝面最大雷击竖向位移量是 475m，竖向位移量是坝体高度的 1.7%，在 2012 年至 2013 年坝面最大沉降速率是0.077mm/d，经过监测可知大坝坝面位移变化速率有所下降，由于水库蓄水面延伸坝面沉降速率相对较大，因此东坝坝面沉降较为均匀和稳定。分析大坝变形监测结果可知： （1）通过变形监测得知，坝顶上下游雷击竖向位移量
9、比坝角处小，这和坝体填筑厚度有着密切的关联，坝体填筑厚度和沉降量成正比，满5足土石坝沉降的规律。 （2）通常情况下坝体竖向位移观测点主要设置在中坝 2 + 582 至 7 + 417 间。在坝段观测点范围内，坝顶上下游观测点累计竖向位移量在 256-475mm 范围内，而水库在蓄水后其最大累计沉降量占据着坝高的 1.7%。 （3）在中坝 4 + 080 断面上增设观测点 J1，设置在下游坝顶，J1观测点上的沉降量比相邻断面下游坝顶观测点的下，J1 观测点在砾质土换填范围内，4+ 300 断面的观测点 J2 在砾质土换填范围外，对此两个观测点沉降量可知，J1 观测点和 J2 观测点累计沉降量分别
10、为 205mm 和459mm，两者沉降量差异较大，表明使用砾质土置换方式能够降低坝体沉降量。 （4）在对大坝变形进行监测时，将监测点布设在中坝坝段，通过监测结果发现中坝直线段沉降速度相对较慢，而中坝东西圆弧段沉降速度相对较大。因此应当要增强对中坝的检查保证工程稳定运行。 4.2 分析大坝表面水平位移值 通过对坝面横向水平位移监测发现，水平位移整体向上游或者向下游，实际累计位移相对较小。当东坝段横向水平位移增量在 5.6-5.9mm范围内，则整体向下游，当西坝段横向水平位移增量在-2 至-3 mm 范围内，则整体向上游。其中中坝段最大横向水平位移是 3 + 801 断面上的观测点 Z213，其中
11、累计位移量是 106mm，而中坝直线坝段与西转弯坝段的横向位移量相对较大。当水库蓄水则水平位移增大，坝面则从上游位移向下游位移转变，中坝坝段水平位移分布图如下图 1、2 所示。根据监测结果发现坝面纵向水平位移表现为整体向左位移或向右位移，并且累6计位移量相对较小。当东坝坝段水平位移增量在 2.5-3.0mm 范围内则向左位移，西坝纵向水平位移在 6-8mm 范围内则向左岸位移。通过监测可知中坝纵向水平位移最大监测点是 Z117 和 Z214，直到 2013 年两个监测点的累计位移为 99mm 和-108mm。中其中中坝段最大纵向位移主要在 3 + 197 断面与 4 + 001 断面，其他断面
12、位移量相对较小，坝顶上下游监测点最大位移量在-36mm-55mm 范围内。 5 结论 综上所述，在进行大坝变形监测时，使用的设备要可以达到国家对检测工具规定标准，施工过程中严格按照国家规定的设计和标准进行检测，施工期观测频率要可以达到设计要求，观测记录资料要完整、真实。通过对该大坝进行监测证明，大坝变形表现为整体下沉趋势，大坝表面沉降逐步趋于稳定，大坝的横向水平位移和纵向水平位移比较小，大坝整体逐步趋于稳定。 参考文献： 1王德厚.大坝安全与监测J.水利水电技术，2009，40（8）：126-132. 2赵多明.GPS 和高精度水准测量技术在水库大坝外部变形监测中的应用J.甘肃水利水电技术，2012，48（4）：39-41. 3倪志华，王庆勇.GPS 技术在某水库大坝变形监测中的应用J.新疆水利，2011（1）：32-35.
