红瓦屋大坝观测技术要求

1 1 工程概况 红瓦屋工程是以发电为主的水电站工程 水库总库容 498 10 万 m3 工程等 级 等 主要建筑物 4 级建筑物 该工程由面板堆石坝 溢洪道 发电取水口 一二级电站引水建筑物 一二级发电厂房等建筑物组成 电站规模 一级为 2 4000kW 二级 2 4000kW 1 2000kW 两级电站总装机容量 18MW 水库大坝轴线与河道轴线约成 70 左右交角 正位于十字路 右岸跨谢家房 屋 三次与道路相交 左岸与建磺公路相交于 1580m 高程 面板堆石坝正常蓄水 位 1583 0m 坝顶高程 1586 0m 坝顶长度 458m 最大坝高 41 50m 坝顶以上设 高 1 2m 的 U 型防浪墙 墙顶高程 1587 20m 大坝上游面边坡 1 1 3 下游 面综合坡 1 1 31 混凝土面板采用 0 35m 等厚的钢筋砼面板 面板在基岩处用 趾板与基岩连接 趾板宽 6 0m 坝体从迎水面至下游坝坡依次为钢筋砼面板 垫 层区 过渡区 主堆石区 下游堆石区和砌石护坡 堆石棱体 坝顶宽 6m 采用泥结石路面 溢洪道布置于大坝中部靠右岸部位 距右坝肩 194m 为坝顶宽顶堰溢洪道 发电取水口布置于右岸山体 左岸趾板线长 230m 地形坡度 8 1 河床趾板线长约 70m 河床中央为冲洪 积层 平均厚度 1 74m 右岸沿趾板线长约 170m 沿趾地形坡度 10 19 坝址 区河谷较宽 两岸岸坡较缓且稳定 未见不良物理地质现象 地形平坦开阔 2 大坝安全监测项目 本工程安全监测设计按 4 级建筑物设计标准 以监控影响安全的主要因素为 原则 相关设计图纸及图上说明部分均为本文内容的组成部分 应严格遵照执行 在实施过程中 将不断总结经验并根据实际情况进行必要的补充和完善 监测项目主要包括变形监测 渗流监测 水文监测及其他 1 变形监测 面板堆石坝 溢洪道表面变形 面板堆石坝内部沉降变形 面板与趾板接缝处变形等 2 渗流监测 坝基渗流 绕坝渗流 渗流量 2 3 水位监测 上 下游水位 4 现场巡视检查 主要包括裂缝 渗水 淤积 冰冻 冲刷 流态 磨 损等的检查 3 大坝安全监测布置 3 1 大坝变形监测 3 1 1 大坝垂直位移监测 红瓦屋面板坝表面垂直位移采用精密水准方法 观测精度为三等水准测量 坝顶下游侧及下游 1566 00 高程马道处的坝面上布置 2 个观测纵断面 共 17 个水准测点 测墩采用综合标形式 可同时观测水平 垂直变形 大坝下游左 右岸各布置 1 个水准工作基点 采用岩石标 溢洪道堰顶表面两侧 各布置 1 个水准测点 水准基准点位于下游 1KM 距离 以外 由 3 个基岩标成组布设 自基准点沿上坝公路共布置 15 个水准点 与坝 体垂直位移测点形成一个闭合水准线路 3 1 2 坝体水平位移监测 采用在坝顶和下游 1566 00m 高程马道上各布置 1 条视准线法进行水平位移 监测 测点间距 50m 左右 坝顶共 11 个测点 下游马道上 6 个测点 如前所述 测墩均为综合测墩 视准线两端的延长线上 即两岸上坡上 均布有 1 个工作基 点 坝区水平位移和坝体视准线工作基点的校核采用三角网法 下游两岸山坡共 布置有 4 个三角网点 3 1 3 坝体内部沉降位移监测 在大坝右岸距河床中心线 75 米处 L L 断面 1566 50m 高程 布置 1 组水管 式沉降仪 顺河向布有 4 个沉降测点 3 1 4 面板和趾板接缝变形监测 在面板周边缝设置三向测缝计 以监测其垂直 水平及剪切变形 面板周边 3 缝有 3 个方向的变形 它们为垂直面板平面的沉降和在面板平面内的缝张开与平 行缝的剪切 在大坝左 右岸的 0 008 和 0 024m 桩号附近的周边缝上布置 4 支三向测缝 计 面板间分缝和防止面板与垫料层间脱空的监测 在河床中心线左端面板竖向 缝上布置 4 支二向测缝计 其高程分别为 1554 5m 1565 0m 1575 0m 高程及 坝趾处 3 2 渗流监测 3 2 1 坝基渗流监测 坝基渗流埋设渗压计 大坝河床左 右岸各有 1 个监测横断面 横断面上布 置 3 支渗压计 其桩号分别为 0 004 0 053 99 0 094 04m 3 2 2 绕坝渗流监测 在大坝左 右岸坝肩断面各布置 1 支渗压计 以监测两岸渗流 3 2 3 渗漏量监测 在左 右岸下游坝脚处设置截水墙 分别将左 右岸坝体及坝基的渗流截住 集中后 设置量水堰 以进行坝体渗漏量及绕坝渗流项目的监测 3 3 水位监测 在大坝上游左岸坡高程 1560 0m 1586 0m 布置 1 组水尺 采用不锈钢标尺 在溢洪道右岸边墙上布置 2 组水尺 可采用红漆刻画标尺 3 4 现场巡视检查 现场检查是大坝监测的重要组成部分 应给予足够的重视 施工期到运行期均需进行现场巡视检查 主要包括对坝体 坝基 坝肩 库 岸及附属工程等进行检查 4 4 监测仪器的埋设安装与观测技术要求 4 1 总则 1 应严格按批准的安装和埋设措施计划 和厂家使用说明书中规定的程序 及步骤 进行仪器设备的安装和埋设 2 由于施工不慎造成观测仪器设备的损坏 应尽快进行修复或更换 并作 好详细记录 3 应将观测仪器设备的埋设计划事前列入主体施工的进度计划中 并协调 好现场主体施工和仪器安装 埋设的相互干扰 4 对各种仪器设备 电缆 观测剖面 控制坐标等进行统一编号 每支仪 器均须建立档案卡 4 2 监测仪器的埋设安装与观测 4 2 1 水平位移测点安装与监测 1 水平位移观测仪器的埋设安装 水平位移测点及工作基点采用钢筋混凝土测墩 在坝顶混凝土施工浇筑时预 埋插筋 以保证混凝土综合测墩稳定性 墩上安装强制对中底盘 底盘精度不低 于 0 2mm 倾斜不大于 4 各测点底盘中心应埋设在两端点连线上 其偏差不 得大于 10mm 2 视准线观测 每一测次应观测 2 测回 每测回正倒境各照准活动觇牌两次 读数两次 取 均值作为该测回之观测值 测值允许限差 正 倒境两次读数差 2mm 两侧回观 测值之差 1 5mm 4 2 2 垂直位移观测仪器的埋设安装与监测 1 垂直位移观测仪器的埋设安装 测墩与水平位移测点共用 水准标志采用全不锈钢标头 并加设保护罩 5 测点埋设完全稳定后方可进行垂直位移监测 水准基准点采用基岩标 其标点必须埋设在稳定 完好的基岩上 水准基准 点由 3 个基岩标成组布置而成 水准标志埋设至少一个月稳定后 方可进行高程 控制测量 水准路线上引测点间距不大于 50m 在近坝区平段 距离可适当增长 但不 得大于 60 m 引测点一般用 18 螺纹钢筋头 长 20cm 砼现浇与路边 测点 端头打磨成光滑球面状 出露砼面约 4 6mm 或合理自定 应做标记并防锈处理 2 垂直位移监测 以左岸工作基点作为起测点 采用往测路线对坝顶水准点进行监测 闭合于 右岸工作基点 必要时再返测 闭合于左岸基点 水准路线观测均采用偶数站 作业中应严格按国家和行业现行的相关测量规 范执行 3 水管式沉降仪安装 水管式沉降仪采用挖沟槽法或堆填法 随坝体填筑埋设 沟槽法埋设工序为 基槽开挖 当坝面填筑到测点以上约 1 2 m 高程时 沿埋设线开挖埋设 沟槽 基床建造 以反滤形式人工压实整平基床 在埋设测头处浇筑 10cm 厚基 床 管路基床坡度为 1 3 测头处砌筑浆砌石平台 用水准仪测量测头的标 高 并同时校测管路基床坡度 测头 管路安装 将测头置于平台上 连接各管路 在其周围立大于测 头外径 10 cm 的混凝土模板 模板顶面铺设一层钢筋网 混凝土浇筑至顶面抹平 便于保护 混凝土浇筑前对测头性能进行测试 确认合格后可开始浇筑 管线沿 设置好的基槽埋设 量测系统安装 将各测头的管路对号就位到量测板上 打开各测头通气 6 管路上阀门 依次用脱气水给各测头的量测管充水排气 气泡排尽后打开通向玻 璃量管的阀门 在管内水位稳定后 读出水面刻尺数值 此值即测头起始读数 同时测出量测管安装基面高程 记录安装埋设表 回填及碾压 调试完毕后进行回填以埋设管线和测点的施工 埋设严格 控制高度和禁止振动碾压 人工回填至测头顶面 1 8 米时 方可按正常碾压施工 细心保护管线和测头 确保仪器安装的完好率 4 水管式沉降仪观测 每次观测时 测读各量测管的稳定水位 并用水准仪测出观测房量测板的标 点高程 换算出测头相对沉降量 再利用观测房附近的水准点测量出标点的绝对 沉降量 测前要对各部件工作性能进行检查 注意连通管进 排水的速度控制 进水速度要小于排水速度 4 2 3 测缝计的埋设安装 测缝计安装埋设时 应确保仪器波纹管能自由伸缩 安装过程中应注意检测 测缝计安装前后电阻比差应小于 20 0 01 1 面板竖直缝单向测缝计埋设 1 面板浇筑时从坝顶至仪器设计位置处预埋电缆在面板混凝土内 2 竖直缝止水设施处理完毕后 在面板上固定安装支架 将仪器拉长 1 3 量程后放入支架并加以固定 2 混凝土与岩体接触缝测缝计埋设 1 在岩体中钻孔 孔径应大于 90mm 深度 0 5m 2 在孔内填满水泥砂浆 砂浆应有微膨胀性 将套筒或带有加长杆的套筒挤 入孔中 筒口与孔口平齐 然后将螺纹口涂上机油 筒内填满棉纱 旋上筒盖 3 混凝土浇至高出仪器埋设位置 20cm 时 挖去捣实的混凝土 打开套筒盖 取出填塞物 旋上测缝计 并将套筒与测缝计之间的缝隙用涂黄油的棉纱塞满 回填混凝土 3 三向测缝计的安装 7 测量定位测点位置 设置预埋件和预先在趾板周围挖好电缆沟槽 电缆均编 号标志 仪器埋设前检查传感器和电缆的防水性能和电器性能 根据事先设计确定的传感器在坐标板的位置 检查其相应的读数是否在预定 的范围内 否则调整 将 3 个传感器分别固定在坐标板相应的位置上 并将坐标板固定埋件螺丝固 定在趾板上 3 个传感器的钢丝引到面板的测量标点上加以固定 在趾板水平段的三向测缝计需要浇筑混凝土保护体以防止坝前铺盖对仪器的 损坏 4 3 渗流监测仪器埋设安装及观测 4 3 1 渗压计的埋设安装 1 渗压计必须经室内率定合格后 在钢膜片上涂防锈油 用铜丝网和过 滤料 细砂 包裹渗压计 埋设前在水中浸泡 2 小时以上 使其达到饱和状态 2 在基岩面上埋设渗压计 坝基渗压计的安装埋设采用坑式埋设法 在设计测点处坝基上挖坑 坑深约 40 cm 采用砂包裹体的方法 形成透水室将渗压计在坑内就地埋设 然后采用 薄层铺料 专门压实方法回填原开挖料 埋设后的渗压计上方的砂浆安全覆盖厚 度应不小于 1m 砂包裹体由中粗砂组成 并以水饱和 趾板后的渗压计埋设 则在仪器位置钻直径 150 mm 深 50 cm 的孔 按孔 内渗压计的埋设方法安装仪器 但由于趾板后期人工固结灌浆 所有孔内均被水 泥浆填充 导致钻孔被封堵 再次钻孔存在很大困难 最后采取砂包裹法将渗压 计埋设在趾板后的小区料中 仪器电缆沿库底穿保护管集中引入临时或永久性观 测站 4 3 2 三角量水堰的安装与观测 1 三角量水堰的安装 8 堰槽段全长应大于 7 倍堰上水头 但不小于 2m 其中 堰板上游段应大于 5 倍堰上水头 但不小于 1 5 米 下游段长应大于 2 倍堰上水头 但不小于 0 5 米 堰槽宽度应不小于堰口最大水面宽度的 3 倍 量水堰采用不锈钢材料 缺口为等腰三角形 底角为直角 直角加工误差不 得大于 0 5 堰口下游边缘呈 45 堰板应与水流方向垂直 并严格保持堰口 水平 垂直度误差不得大于 1 堰板和侧墙应铅直 倾斜度不得大于 1 200 且两侧墙应平行 局部间距误差不大于 10mm 堰前槽壁用水泥砂浆 光滑抹平 2 三角量水堰的观测 在量水堰堰槽侧壁埋设水尺 水尺距堰板距离为 3 5 倍堰上水头 并与地 面垂直 水尺刻度分辨率为 1mm 进行人工测读 量水堰的型式及其制作 安装 参见 SL 60 94一 文 4 4 电缆 1 电缆跨缝 应有 5 10cm 的弯曲长度 可在必要部位加装截水环 截水环 与电缆之间接触的间隙沥青或面板周边缝的填缝材料密封 穿越阻水设施时 应 单根平行排列 间距 2cm 严防电缆线路成为渗水通道 2 在堆石体内埋线敷设 电缆应加保护管 安全覆盖厚度应不小于 lm 3 电缆线路上应设置警告标志 尤其是暗埋线 应对准确的暗线位置和范 围设置明显标志 设专人对观测电缆进行日常维护 每个仪器上电缆的永久号牌 不少于 3 个 电缆竖直上升时要用保护管保护 管径随坝体升高和电缆数的增多而加大 管内空隙用坝体的防渗料填充密实 4 一支仪器的连接电缆最好不多于一个接头 接头处理必须严格按照操作 要求进行处理接头连接前后应测量 记录电缆芯线电阻 仪器电阻比和电阻 9 5 仪器及电缆周围全部用人工仔细填充压密 回填到 1 2 米以上 可用轻 型机械仔细压实 超过 2 米即可正常碾压 4 5 仪器埋设完好率要求 1 不可更换仪器 设备 埋入混凝土中的仪器 完好率 95 以上 2 可更换仪器完好率 100 5 巡视检查 巡视检查是大坝安全监测最直观的手段 从施工期到运行期均需进行巡视检 查 在检查中如发现大坝有损伤 附近岸坡有滑移崩塌征兆或其它异常现象 应 立即上报并分析原因 巡视检查主要由熟悉本工程情况有经验的人员参加 并相对固定 每次检查 前 均须对照检查程序要求 做好准备工作 5 1 巡视检查测次 1 日常巡视检查的次数 施工期为每周两次 每月不得少于 4 次 水库 第一次蓄水或水位上升期间 每天一次或每两天一次 大坝正常运行期 可逐步 减少次数 但每月不宜少于两次 汛期应增加巡视监测次数 高水位时 每天至 少巡视监测一次 2 年度巡视检查 每年进行 2 3 次 在每年汛前 汛后及高水位 低气 温时 按规定的检查项目 对大坝进行较为全面的巡视检查 3 特殊情况下的巡视检查 当坝区遇到严重影响安全运用的情况 如发 生暴雨 大洪水 有感地震 以及库水位骤升骤降或持续高水位等 发生比较 严重的破坏现象或出现其他危险迹象时 应由主管单位负责组织特别检查 必要 时应组织专人对可能出现险情的部位进行连续监视 当水库放空时亦应进行全面 巡视检查 10 5 2 巡查项目和内容 1 坝体表面 混凝土面板 周边缝 趾板 排水及岸坡接合处有无异常 2 基础岩体有无挤压 错动 松动和鼓出 两岸坝肩区有无裂缝 滑坡 溶蚀及绕渗等情况 安全监测设施的完好程度 有无受到爆破或其它人为的损坏 等 3 有关巡查项目 内容和要求 记录等参见 SL60 94一文 5 3 检查报告和存档 1 日常巡视检查中发现异常现象时 应立即采取应急措施 并上报主管 部门 2 年度巡视检查和特别巡视检查结束后 应提出简要报告 并对发现的 问题及时采取应急措施 然后根据设计 施工 运行资料进行综合分析比较 写 出详细报告 并立即报告主管部门 3 各种巡视检查的记录 图件和报告等均应整理归档 6 观测测次 1 确定观测基准值 基准值是观测的重要环节 作为读数资料对比的基础 必须注意不要选择由 于观测误差而引起突变的观测值来作为基准值 2 仪器埋设前 埋设过程中及埋设完毕后皆应观测一次 仪器埋入混凝 土后 1 5 天内每天观测 2 次 第 6 天直至混凝土达到最高温度为止 每天测一 次 3 垂直位移监测网引测校核 由水准基点到工作基点的联测 每年进行 一次 或两次 并保证下闸蓄水前取得 2 3 次测值 尽可能固定月份 即选 11 择外界环境相近的情况下进行观测 以减少外界条件对观测成果的影响 其它按 水准测量规范执行 4 各阶段仪器观测频次见下表 各阶段观测频次表 7监测资料整理 1 选用合格称职技术人员 认真执行有关规程规范和技术要求 做好该 项工作 2 资料的整编分析工作 在工程竣工前应由施工单位负责完成 工程竣 工后应由水库管理单位负责完成 工程有问题时 设计单位配合 3 有关资料整编工作应遵照 土石坝安全监测技术规范 SL 60 94 土 石坝安全监测资料整编规程 SL169 96 及 混凝土面板堆石坝施工规范 DL T5128 2001 执行 8 引用标准和规程规范 1 混凝土大坝安全监测技术规范 DL T5178 2003 运行期间 序号 观测项目或 仪器名称 施工期间 初次蓄水 期间第一至第二年第三年以后 1渗压计10 4 次 月30 10 次 月30 10 次 月6 3 次 月 2测缝计10 4 次 月30 10 次 月30 10 次 月12 4 次 年 3沉降仪10 4 次 月30 10 次 月30 10 次 月1