大坝安全监测.doc

安全监测在混凝土面板堆石坝中的重要 摘 要: 混凝土面板堆石坝的安全监测, 主要指大坝外部及内部变形观测, 混凝土面板位移变形及应力应变观测, 坝体、坝基及坝肩绕坝渗流观测等。只有重视对整个监测系统的准确实施, 保证观测仪器埋设的完好率、准确率, 才能为指导施工、控制施工质量、反馈设计、优化设计及确保大坝蓄水期、运行期的安全, 提供可靠的观测成果和科学依据。关键词: 混凝土面板堆石坝; 安全监测; 观测仪器选型; 埋设中图分类号: TV6981 1 文献标识码: B 文章编号: 1007- 0133 ( 2000) 03- 0048- 02 1 概述在大中型水电工程中, 无论是混凝土坝、土石坝, 还是砌石坝, 安全监测系统是必不可少的。近年来对混凝土面板堆石坝的发展比较关注, 因为此类坝型具有工期短、投资省、见效快等优点。湖北清江水布垭大坝是目前国内拟将兴建的高混凝土面板堆石坝, 最大设计坝高23310 m, 坝顶长度60810 m, 河谷宽度约40010 m. 针对水布垭大坝左右岸边坡较陡的特殊地形情况, 大坝安全监测系统显得尤为重要。大坝坝体的内部观测仪器的实施, 面板及周边缝的观测仪器埋设安装, 外部变形观测等的实施更为重要。只有准确完整的实施整个监测系统, 保证观测仪器埋设的完好率、准确率, 才能提供科学的、可靠的观测成果来指导施工、控制施工质量、反馈设计、优化设计、积累工程经验。这对建设200 m 级以上高混凝土面板堆石坝具有重要意义。2 大坝安全监测系统的实施211 大坝外部变形观测大坝外部变形观测, 主要监测大坝沉降、水平位移及向左右岸方向的位移, 通过永久监测网和视准线来进行测量。利用外部观测成果可了解坝体在施工期、蓄水期和运行期的整体变形。212 大坝内部变形观测21211 大坝内部的水平位移和垂直位移大坝内部的水平位移和垂直位移是通过埋设在坝体内部的垂直水平位移计来进行量测的, 监测施工期和蓄水期堆石体的沉降和水平位移以及不同堆石区的变形特征。此项观测是堆石坝中最关键的监测内容, 是坝体的填筑强度、进度、质量保证的直接反映, 且又是堆石坝中观测仪器埋设安装最具有技术难度的项目。首先考虑大坝分经济断面填筑, 相应地观测房内的水平位移和垂直沉降的观测及自动化采集读数, 然后是以后沉降仪管路的延伸及铟钢丝的倒穿引, 必须确保水管管路严禁出现倒坡, 调试读数误差应小于2 cm 以内。在天生桥一级水电站面板堆石坝中进行仪器埋设, 积累了垂直位移和水平位移计的埋设组织( 人力、物力) 、现场协调、指挥安装和调试几个方面的经验, 这在今后同类型大坝的垂直水平位移计埋设中可资借鉴。21212 坝体应力观测利用土压力计来监测坝体内部应力变化情况以及面板与垫层料之间的结合情况。在进行垂直水平位移计埋设安装的同时, 坝体内部土压力计组也随之进行。界面土压力计预埋在垫层料上, 待面板浇至该埋设高程后进行安装, 土压力计电缆用河砂加以保护, 沿同高程的垂直水平位移计引向下游永久观测房进行观测。土压力计的埋设方式合理与否, 直接影响观测成果的真实性。3 混凝土面板位移变形观测311 周边缝位移周边缝位移观测是一项极为重要的监测内容。通过电位式三向测缝计监测面板与趾板的相对沉降量、剪切及缝隙的开合度发展情况, 对大坝在施工期、蓄水期周边缝止水系统是否可靠进行分析判断, 直接影响到大坝的安全运行。如水布垭大坝左右两岸地形较陡, 堆石体本身的不均匀沉降以及面板、趾板自身变形, 三向测缝计的安装实施对周边缝位移观测显得更为重要。首先仪器的安装调试, 然后是仪器的保护, 必须有钢罩或混凝土保护墩加以保护, 以免上游进行铺盖时对仪器产生破坏。312 垂直缝及水平施工缝左右两岸面板的垂直缝和各期面板的水平施工缝用电位式单向测缝计进行监测, 目的为了解左右两岸垂直张性缝的发展情况, 以便采取相应的处理措施指导施工。还可反馈设计, 利用观测资料来验证设计, 找出面板张性缝和压性缝区域, 对张性缝采取的处理措施及效果也通过观测资料取得验证。水布垭大坝河谷狭窄地形较陡, 左右岸张性缝的发展及处理措施对大坝安全运行极为重要。313 面板法线方向的挠曲变形面板在施工期、蓄水期和运行期的变形直接影响到整个大坝的安全运行, 所以面板挠曲变形观测是一项极为重要的监测内容。天生桥一级水电站面板堆石坝用引进的电解液倾斜仪( 即电平器) 监测面板在施工期和蓄水期的挠曲变形。此类观测仪器体积小、重量轻、安装方便、不易损坏、读数稳定, 属电测仪器, 便于自动化采集读数, 其观测成果对面板出现裂缝能作出正确的判断。314 面板与垫层料的脱空观测混凝土面板堆石坝在施工期由于坝体沉降及混凝土面板的变形, 面板与垫层料之间存在空隙。如天生桥一级水电站大坝一期面板与垫层料脱空最大观测值达到20 cm 左右, 深度( 斜面) 达15 m 左右; 二期面板、三期面板与垫层料之间也存在不同程度的脱空。为了解施工期、蓄水期面板与垫层料之间脱空演变的过程, 在二期、三期面板浇筑时埋设成组的电位式测缝计来观测面板与垫层料法线方向的开合度及其相互错动, 根据观测的成果了解面板与垫层料是否接触良好, 采取什么样的手段来处理, 以及处理后的效果。水布垭大坝施工也将遇到类似的问题, 对面板脱空观测是非常有必要的。4 混凝土面板应力应变观测在混凝土面板上选择具有代表的条块布置应变计组、钢筋计组来监测面板的应力应变情况。温度变化对面板的变形影响也较大, 必须进行面板混凝土的温度观测。根据观测成果判断混凝土面板是否存在裂缝, 以便采取相应的处理方案。此项观测关键是仪器的选型及现场保护。5 渗流观测渗流量和渗水压力是混凝土面板堆石坝工作状态的综合指标, 特别是水库蓄水初期, 这项观测是评估大坝施工质量和鉴别大坝工作状态是否正常的重要依据。在水库进入正常运行期后, 渗流演变又是大坝、坝肩岸坡安全运行的重要信息。可以通过观测资料及时发现问题并作出判断, 采取相应的处理措施, 控制运行条件, 确保工程安全。渗流观测包括以下几方面: ( 1) 坝体渗流监测。利用坑埋式渗压计来监测渗流态势, 在下游坝脚设置量水堰来监测坝体和坝基的流量。( 2) 趾板灌浆帷幕渗流观测。在趾板灌浆帷幕前、后布置钻孔式渗压计, 监测帷幕灌浆后的阻渗效果和坝基渗流态势。( 3) 左右岸坝肩绕坝渗流观测。左右岸坝肩布置钻孔测压管监测绕坝渗流情况, 在渗水较为集中的排水洞设置量水堰进行渗流量的监测。( 4) 周边缝止水效果监测。在周边缝布设三向测缝计的下游垫层料中对应布设坑埋式渗压计监测周边缝止水系统的阻渗效果及缝的变形和缝后渗水压力的关系。根据观测成果了解止水系统的工况是否可靠。6 结束语大坝安全监测实施是一项极其复杂的系统工程, 首先是仪器的选型、采购、运输, 易损仪器必须要配备专人负责, 仪器运至工地应有率定设备进