水庫大壩位移監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)技術(shù)設(shè)計及應(yīng)用分析

辛婭文

(塔里木河流域喀什管理局，新疆 喀什 847000)

1 工程概況

某水庫是一座中型攔河水庫，于1996年10月投入使用，該水庫平均蓄水量約為4500萬m3，負(fù)責(zé)周邊1533.3hm2農(nóng)田灌溉任務(wù)。水庫大壩河床寬450m，大壩全長為1110m，其中主壩段長416m，副壩段長684m。壩型為黏土心墻均質(zhì)砂礫石壩，壩前黏土水平鋪蓋。經(jīng)實地調(diào)查水庫存在滲漏問題，因此相關(guān)部門組織技術(shù)人員對壩體位移變形進行了持續(xù)4年(2008-2011年)監(jiān)測，為大壩后期的除險加固工程提供技術(shù)參考。

2 大壩水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)設(shè)計及監(jiān)測結(jié)果分析

2.1 大壩水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)設(shè)計

采用“視準(zhǔn)線法”監(jiān)測大壩水平位移，技術(shù)步驟如下：①首先在大壩兩端穩(wěn)定基巖上設(shè)置幾處基準(zhǔn)點和工作基點，它們的連線構(gòu)成視準(zhǔn)線；②沿著視準(zhǔn)線每隔一定距離設(shè)置水平位移監(jiān)測點；③在工作基點位置安設(shè)全站儀來觀測監(jiān)測點相對于基準(zhǔn)點的距離偏差變化[1]。

1)基準(zhǔn)點和工作基點位置設(shè)計

監(jiān)測大壩水平位移基準(zhǔn)網(wǎng)由基準(zhǔn)點(6個)和工作基點(12個)組成，其中前者編號依次為A1-A6；后者編號依次為C1-C10和G1-G2。

①最近的基準(zhǔn)點位于距離壩體1.0km處；最遠(yuǎn)的基準(zhǔn)點位于距離壩體2.5km處。其他基準(zhǔn)點布設(shè)之間組成兩個四邊形。

②C1-C2號工作基點布設(shè)在壩頂兩端，C5-C6號工作基點布設(shè)在后馬道，C7-C10、G1-G2均布設(shè)在大壩下游，構(gòu)成4條谷幅測量線監(jiān)測下游壩區(qū)巖體移動，C3-C4號工作基點布設(shè)在大壩上游，構(gòu)成1條谷幅來監(jiān)測巖體移動(布置圖見下圖1)[2]。

圖1 大壩水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)設(shè)計示意圖

2)水平位移監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)點布設(shè)

為避免表層土的位移變化給監(jiān)測帶來影響，本項目設(shè)計在6個基準(zhǔn)點位置處開挖至新鮮基巖層(深度6-9m)；工作基點大多設(shè)計在馬道平臺位置，將前期澆筑混凝土層剝離，也要開挖到新鮮基層。

觀測墩采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，頂部設(shè)置強制對中盤，要求標(biāo)墩傾斜度不得超過4′，觀測墩采用紅白相間灰漿粉刷[3]。

2.2 大壩水平位移監(jiān)測結(jié)果分析

1)水平位移監(jiān)測誤差規(guī)定

人為觀測數(shù)據(jù)必然會產(chǎn)生一定誤差，本項目對水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差限制規(guī)定詳見表1，超過該范圍數(shù)據(jù)作廢重測[4]。

表1 水平位移監(jiān)測數(shù)據(jù)誤差限定值

2)水平位移監(jiān)測結(jié)果分析

在水庫開始蓄水后便開始對大壩水平位移進行持續(xù)周期性觀測，觀測數(shù)據(jù)折線圖見圖2。

由圖2可知：①水庫蓄水第一階段(2008年12月-2009年6月)，壩體左岸有1.0-4.0mm水平位移，右岸有1.0-2.5mm位移，中部有2.0-9.0位移，之后維持在穩(wěn)定水平，位移量不再擴大；②進入蓄水第四階段(2011年8月-2011年12月)，壩體左岸有1.0-15mm水平位移，右岸有-0.1--14mm位移，中部有4-60mm位移，之后維持在穩(wěn)定水平，位移量不再擴大，等水庫開閘放水后基本可以恢復(fù)蓄水之前的水平。其他監(jiān)測點數(shù)據(jù)變化規(guī)律基本和上述一致，在此不再詳述[5]。

由此可知，隨著蓄水量增加，水庫壩體中間和兩端水平位移量均變大，且中部位移量最大，兩端基本呈對稱形式?？傮w來看水庫壩體水平位移量較小，穩(wěn)定性滿足要求。

圖2 壩后馬道外觀點水平位移數(shù)據(jù)折線圖

3 大壩垂直位移監(jiān)測基準(zhǔn)網(wǎng)設(shè)計及監(jiān)測結(jié)果分析

3.1 垂直位移監(jiān)測基準(zhǔn)點位設(shè)計

在對該水庫大壩進行表面垂直位移監(jiān)測時，監(jiān)測人員選擇的測量線路是從從溢洪道BM2點開始，根據(jù)先上游測點再下游測點，從TP12、TP1往測至TP22、TP11，再遵循先下游測點再上游測點，從TP22、TP10依次返測至BM2點，按照閉合水準(zhǔn)路線測量完成，在測量中保證了每一測站的正、負(fù)誤差不大于2mm，確保了測量精度，大壩表面垂直位移觀測的平面布置圖參見圖3[6]。

圖3 大壩表面垂直位移觀測的平面布置圖

3.2 垂直位移監(jiān)測結(jié)果分析

通過分析大壩表面垂直位移觀測結(jié)果，得到以下結(jié)論：

1)在本次監(jiān)測中有22個觀測墩，主壩段10個觀測墩均呈下沉狀態(tài)，占總數(shù)的45.5%；副壩段12個觀測墩中有11個均呈輕微上升狀態(tài)，占總數(shù)的50%；1個無變化(TP7)，占總數(shù)的4.5%；

2)主壩段(0+064—0+528)斷面：上、下游的觀測墩的變化兩兩一致且均呈下沉狀態(tài)，TP1下沉量最大為37mm，TP16下沉量最小為2mm。副壩段(0+558—0+850)斷面：TP7無變化，其余五組觀測墩均呈輕微的上升狀態(tài)，最大上升量為5mm(TP18、TP19)，最小上升量為1mm(TP6)；

3)上、下游方向上的22個觀測墩中，2個無變化(TP10、TP18)，占總數(shù)的9.1%；4個(TP19、TP20、TP21、TP22)向上游發(fā)生位移，占總數(shù)的18.2%，其中TP21位移量最大為4mm，TP19、TP20、TP22這3個觀測墩位移量分別是1和3mm；16個向下游發(fā)生位移，占總數(shù)的72.7%，其中TP1位移量最大為29mm，TP8位移量最小為1mm。

從總體上看：主壩段(0+064—0+528)斷面上、下游觀測墩位移較大，主壩段5組觀測墩均同向下游發(fā)生了位移，副壩段TP6、TP17這一組同向下游發(fā)生了位移，TP10、TP18這兩個觀測墩與原始值相比為無變化，(TP8、TP9、TP11)這三組上、下游觀測墩是反方向發(fā)生位移的?？傮w上各監(jiān)測點垂直位移量均不大，因此壩體本身穩(wěn)定性滿足要求。

4 結(jié) 語

通過對水庫大壩水平位移和垂直位移進行持續(xù)監(jiān)測，最終得出該水庫大壩的最大水平位移量為60mm，且結(jié)束蓄水后又可以恢復(fù)原狀；最大垂直位移量為29mm，且一些監(jiān)測點數(shù)值沒有明顯變化?？傮w說明了該水庫大壩自身穩(wěn)定性良好，出現(xiàn)滲漏的原因確定是壩基，因此在后期除險加固中主要對壩基進行帷幕注漿便可解決問題。