水庫大壩安全監(jiān)測施工研究

饒應(yīng)貴

中交一公局第七工程有限公司，中國·河南 鄭州 451450

1 引言

在水利工程中，大壩施工工程是主體工程，大壩施工工藝流程大致有測量放線、壩體周圍加固、基底開挖、基底處理、澆筑壩體、壩體安全監(jiān)測、埋設(shè)預(yù)埋件、竣工驗(yàn)收等。其中，壩體安全監(jiān)測是大壩施工是否成功的關(guān)鍵因素。壩體安全監(jiān)測主要有變形監(jiān)測、滲壓監(jiān)測、滲流監(jiān)測、裂縫監(jiān)測、溫度監(jiān)測和其他業(yè)主和監(jiān)理單位要求的監(jiān)測。

2 工程概況及特點(diǎn)

大壩位于中國貴州省，地理位置位于東經(jīng)105°08′54″，北緯26°06′43″，為C15 堆石混凝土重力壩、副壩為C15 常態(tài)混凝土重力壩方案，壩址以上集雨面積為6.6km2，天然多年平均徑流量251 萬m3。水庫設(shè)計(jì)洪水位1476.50m，校核洪水位1476.90m，總庫容158 萬m3；正常蓄水位1475.00m，相應(yīng)庫容為138 萬m3；死水位1454.00m，相應(yīng)庫容為14.6萬m3，興利庫容123.4 萬m3。主壩壩址河谷總體呈對稱“V”型，左岸山體高大雄厚，坡面較平順，兩側(cè)壩肩邊坡高差45.00m，分為4 級坡，馬道寬度5m。高程1490.00m以下地形坡度35°～50°，基巖裸露，以上地形變緩，坡度15°～25°，分布有殘坡積覆蓋層，根據(jù)鉆孔揭露厚度2～4m，為粘土夾碎石，分布的地層巖性為T1y3-1 中厚至厚層狀石英質(zhì)、鈣質(zhì)巖屑砂巖；右岸地形坡度為35°～50°，基巖裸露，壩頂高程以下出露 T1y3-1 砂巖，以上分布有T1y3-2 薄層狀泥質(zhì)粉砂巖、泥巖。壩區(qū)巖層傾上游偏右岸，傾角20° 左右，河谷自然邊坡為側(cè)向坡，局部為側(cè)順向坡，根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，自然邊坡整體穩(wěn)定性好，僅在左岸壩軸線上游因公路開挖，部分存在切腳，出現(xiàn)小方量的順層滑塌現(xiàn)象。

3 大壩安全監(jiān)測的原則

大壩安全監(jiān)測及水情自動測報(bào)系統(tǒng)的實(shí)施布置主要根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙要求隨土建實(shí)施，利用施工機(jī)械進(jìn)行土建實(shí)施。根據(jù)現(xiàn)場具體情況，現(xiàn)場施工場地有限，加工場所距離現(xiàn)場較近，小型機(jī)具設(shè)備及錨桿等材料直接存放于加工場內(nèi)。儀器設(shè)備進(jìn)場前進(jìn)行開箱檢驗(yàn)，檢查各項(xiàng)資料（產(chǎn)品合格證、生產(chǎn)許可證、使用說明書等）是否齊全；儀器埋設(shè)前進(jìn)行率定檢驗(yàn)，嚴(yán)禁不合格儀器設(shè)備投入埋設(shè)使用；監(jiān)測儀器的安裝埋設(shè)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求及施工進(jìn)度進(jìn)行。

此外，監(jiān)測的原則包括以下五大原則：

①合理配置資源，滿足工程需要的原則。

②統(tǒng)籌安排，確保安全施工。

③安全生產(chǎn)，預(yù)防為主的原則。

④規(guī)范施工，確保工程質(zhì)量的原則。

⑤保護(hù)環(huán)境，文明施工的原則[1]。

4 大壩埋設(shè)觀測點(diǎn)

壩區(qū)水平位移校核基點(diǎn)2 個(gè)、水平位移工作基點(diǎn)2 個(gè)、綜合位移標(biāo)點(diǎn)5個(gè)、水準(zhǔn)工作基點(diǎn)2個(gè)、水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)3個(gè)（1組）、水準(zhǔn)聯(lián)系點(diǎn)5 個(gè)。此項(xiàng)工作一般在壩頂澆筑完成后1 個(gè)月內(nèi)完成。裂縫計(jì)安裝埋設(shè)進(jìn)度根據(jù)大壩澆筑同步進(jìn)行，可以選擇在整個(gè)庫區(qū)平均分為斷面埋設(shè)，一般埋設(shè)根據(jù)工程大小，且不少于6 個(gè)。

滲流監(jiān)測點(diǎn)埋設(shè)，根據(jù)大壩澆筑同步進(jìn)行，待帷幕施工完成后，埋設(shè)于帷幕后，一處埋設(shè)3 支為宜。溫度計(jì)安裝埋設(shè)，同大壩澆筑同步進(jìn)行，根據(jù)實(shí)際情況埋設(shè)，一般不少于30 支為宜。雖然監(jiān)測點(diǎn)已經(jīng)埋設(shè)好，數(shù)據(jù)也能反映大壩安全性，但是巡視工作貫穿整個(gè)施工過程，是安全監(jiān)測的重要組成部分。在開工前就應(yīng)排好巡視計(jì)劃，巡視人員不少于2 人。

5 監(jiān)測儀器設(shè)備的檢驗(yàn)及現(xiàn)場率定技術(shù)要求

進(jìn)場的所有監(jiān)測設(shè)備和儀器都必須要求現(xiàn)場率定，大壩監(jiān)測項(xiàng)目有變形監(jiān)測、滲流滲壓監(jiān)測等組成。需進(jìn)行現(xiàn)場率定的內(nèi)觀儀器設(shè)備主要有：滲壓計(jì)、溫度計(jì)、測縫計(jì)儀器設(shè)備的率定與主體施工進(jìn)度及監(jiān)測儀器設(shè)備埋設(shè)進(jìn)度密切相關(guān)[2]。檢驗(yàn)內(nèi)容包括：

①儀器設(shè)備的型號、規(guī)格、數(shù)量、量程等與設(shè)計(jì)、供貨單一致。

②儀器設(shè)備出廠技術(shù)資料必須齊全，包括出廠合格證、儀器使用說明書、儀器型號、規(guī)格和技術(shù)參數(shù)、儀器工作原理和計(jì)算方法。

③配套設(shè)備和零件須齊全。

④對儀器設(shè)備作外觀檢查：儀器設(shè)備外部不許有損傷痕跡或銹斑；儀器設(shè)備必須是未經(jīng)使用過的全新產(chǎn)品；傳感器的引出電纜要完好無損，不可有損傷，檢查時(shí)用萬用表檢測儀器的線路不可斷線，也不可短路。

⑤絕緣性檢查：用絕緣電阻表（兆歐表）檢查儀器的絕緣性能是否滿足出廠值。

⑥用讀數(shù)儀粗測監(jiān)測儀器設(shè)備，查看讀數(shù)是否正常。

以測縫計(jì)、裂縫計(jì)率定為例：大校正架一臺（附配合不同類型傳感器的專用夾具各1 套），大量程百分表2只，讀數(shù)儀一臺，數(shù)顯游標(biāo)卡尺一付，工具（含扳手、改錐）一套，現(xiàn)場率定記錄表格若干。

步驟如下：將儀器型號、量程、廠家編號填寫于記錄表格后，用讀數(shù)儀讀取初始讀數(shù)；將數(shù)顯游標(biāo)卡尺用螺栓固定在大校正儀上，打開數(shù)字顯示屏，在進(jìn)行儀器率定時(shí)進(jìn)行量程控制，以便記錄讀數(shù)；將傳感器通過專用夾具裝在大校正儀上用螺栓上緊，順時(shí)針轉(zhuǎn)動校正儀手柄使傳感器讀數(shù)拉出零點(diǎn)約2mm 左右；按儀器滿量程進(jìn)行預(yù)拉3 次，分別記錄讀數(shù)；預(yù)拉完成后，按量程等分不少于6 級進(jìn)行拉壓并將測值記入表中，三個(gè)循環(huán)后結(jié)束；將校正儀上固定螺栓松開，取下傳感器，記錄儀器率定后在自由狀態(tài)下讀數(shù)[3]。

6 監(jiān)測技術(shù)要求

巡視監(jiān)測一般2～4 人，施工期每周一次，雨期加密。每年汛期前后都必須對壩體進(jìn)行全面檢查。檢查方法：用眼看、耳聽、手摸、鼻嗅、腳踩等直觀方法，輔以錘、釬、量尺，放大鏡、望遠(yuǎn)鏡、照相機(jī)、攝像機(jī)等工器具對工程表面和異?，F(xiàn)象進(jìn)行檢查。其他各項(xiàng)目監(jiān)測頻率按照如下進(jìn)行：表面變形觀測儀器埋設(shè)后8 天～1 個(gè)月，1 次/旬；其他變形監(jiān)測儀器埋設(shè)后15 天～1 個(gè)月，1 次/3 天～1 次/5 天；滲流監(jiān)測在儀器埋設(shè)后8 天～1 個(gè)月，1 次/3 天～1 次/5 天；縫隙監(jiān)測在儀器埋設(shè)后15 天～1 個(gè)月，1 次/3 天～1 次/5 天。

在正常情況下按低限監(jiān)測，遇大暴雨、大洪水、汛期、地下水位長期持續(xù)較高、強(qiáng)地震、大藥量爆破或爆破失控、周圍介質(zhì)的運(yùn)行環(huán)境或受力狀況發(fā)生明顯變化以及建筑物出現(xiàn)異常等情況等非常情況下按高限取值。測斜儀、多點(diǎn)位移計(jì)在放炮開挖前后各監(jiān)測一次。各監(jiān)測項(xiàng)目各階段標(biāo)準(zhǔn)測次：環(huán)境監(jiān)測施工期2 次/天，首次蓄水期4 次/天；巡視檢查施工期1 次/周首次蓄水期30～8 次/月；表面變形監(jiān)測施工期1 次/旬，10～4 次/月，其他變形監(jiān)測施工期1 次/周，30～10 次/月；滲流監(jiān)測施工期1 次/周，30～10 次/月。

7 觀測資料整理及成果分析

對監(jiān)測資料進(jìn)行整編，將建筑物安全監(jiān)測儀器埋設(shè)的竣工圖、各種原始數(shù)據(jù)和有關(guān)文字、圖表（包括影像、圖片）等資料，進(jìn)行收集、統(tǒng)計(jì)、考證、審查，綜合整理監(jiān)測成果。每次觀測后24h 內(nèi)按有關(guān)規(guī)程規(guī)范規(guī)定的格式、要求進(jìn)行日常資料的整理，包括原始數(shù)據(jù)的記錄、檢驗(yàn)和監(jiān)測物理量的換算以及填表、繪圖、初步分析和異常值判別等日常工作。分析各物理量的分布曲線，判斷該監(jiān)測量隨空間而變化的情況，分析大壩有無異常征兆。統(tǒng)計(jì)各物理量的有關(guān)特征值包括出現(xiàn)時(shí)間、變幅、周期、年平均值及年變化趨勢等。根據(jù)滲漏量觀測資料結(jié)合地質(zhì)條件分析判斷帷幕和排水系統(tǒng)的效能。

8 結(jié)語

大壩安全監(jiān)測關(guān)乎工程質(zhì)量和人民生命財(cái)產(chǎn)，所以對于壩體監(jiān)測的任何異常數(shù)據(jù)都必須進(jìn)行仔細(xì)分析，科學(xué)研判才能為壩體安全增設(shè)一道科學(xué)的防護(hù)網(wǎng)。