大坝变形监测控制网布设及其基准控制点稳定性分析

范磊磊 曹 祥 刘 旭

(徐州市贾汪区国土资源局，江苏 徐州 221011)1;(地球化学勘查与海洋地质调查研究院，江苏 南京 210000)2

水利工程是一个国家最为重要的枢纽工程之一，其关系着整个国家和特定区域水利资源的利用程度，进而影响着国家的经济发展。大坝作为水电站或水库的壅水建筑物，又被成为拦河坝。其主要作用就是与水库配合，对水流进行阻截，进而提升该河段水位，形成了上游调节功能。但也由于大坝的特殊，其安全性较之其它功能型建筑要关键，相关工作人员应该对大坝的安全检测工作提高足够的重视度，以免造成人员、设备以及政府经济损失。

一、我国大坝发展历史

我国自20世纪50年代末建立，经历了几十年的使用和完善，目前大多数坝体处在了危险期当中，需要对其进行加固处理。在我国，大坝的建设类型主要取决于其所使用的材料、受力方式、防渗方式、自身结构以及是否需要过水等因素。我国的大坝建设工作起步较西方晚，西方国家早在19世纪就已经开始兴建大坝，因此我国大坝的发展历史较为靠近现代，大致可以分为四个阶段。分别是艰难起步阶段、自主创新阶段、借鉴学习阶段以及突破发展阶段。根据相关资料显示，截止2011年我国已经拥有大坝数量超过8.7万座，占世界大坝总数的二分之一，其中高度超过二百米的超级别大坝大多是在2000年以后建立的，其中碾压混凝土重力坝技术是被应用最广的一种技术之一。目前，我国大坝建造技术经过了数十年的发展，已经开始向着300米级别的领域迈进，并不断强化自身技术水平，以求达到国际标准。但由于我国目前应用的大坝建造时间基本在2000年左右，经过十余年的使用，其正处在危险期中，对于大坝安全检测的工作也应该顺应时代的发展，严格化地进行要求。

二、大坝平面控制网的布设

(一)基本网的布设

基本网是整个大坝平面控制网的基础，其主要负责对整个坝体周围的各控制网坐标系统进行整体监控，并对各类中轴线进行测绘管理。在对基本网进行布设之前，首先应该根据施工时期的基础测绘图和实际环境情况，对大坝的各主轴线进行制定，计算其正确位置。然后根据实际地形，对各轴线端点进行布设，按照基本网布设要求，根据实地地质地形的精度要求，布设大坝轴线的各端点，以此作为基本网的网点。在布设过程中，不仅要将大坝本身环境因素计算在内，还应该充分考虑到坝体上、下游的环境，保证大坝基本网的拓展度。

一般情况下，将基本网分为两大类，分别是三角网和GPS网，但不论是哪种基本网，都应将坝轴线作为整个控制网布设中的一条主要轴线。通常在布设基本网时，都会先布设两条起始轴线，这样不仅可以提高基本网在控制过程中的精准度，同时还能够为检测工作提供一定的参照作用。

(二)定线网的布设

定线网的主要作用就是直接对坝体的辅助轴线和细节部位进行有效的检测，一般情况下，在设置定线网位置时，应考虑将其尽量靠向坝体一侧，这样就可以对坝体进行更加有效地检测。通常情况下，为了节约施工成本，同时也为了提升现有设备的使用率，定线网都是在基本网的基础上进行建立的，通过直接加密的方法来运行。目前，定线网的类型有很多种，主要包括矩形网、三角网、导线网以及GPS网等形式。但由于水利工程的特殊性，在水利工程主体建筑建设时，其对于建筑物内部结构的精密度要求较为严格，因此定线网在对坝体细节处进行检测时其精确度要求也相应较高，导致定线网内部精密度往往会高于基本网。

(三)高程控制网布设

高程控制网按照布设要求不同被分为两个等级，首级高程控制网是根据国家水准来进行施工的，其一般将控制网设置成为一个闭合的网络形式，也被成为基本水准网。通常情况下，将基本水准网布设在施工爆破区以外的区域，对大坝各类数据分析提供有效的依据。该控制网稳定性较高，并且使用年限较长，一般是采用基岩保护的方式，利用周围的环境进行布设。而二级高程控制网又被成为定线水准网，其是直接对坝体本身进行有效的检测，由临时性的作业基准点所构成，它的稳定性并不取决于自身，而是主要由首级高程控制网来实现。

三、控制点稳定性的分析

边角网作为分析坝体细节处数据的主要控制网，其在大坝主体工程完工并投入使用后经应该进行建设，并在最短的时间内取得大坝坝体各基准值。在第一次采集坝体基准值时，应是在各控制点施工完成28天之后，为保证采集的数据稳定且有效，采集过程应严格按照相关规定进行，而对于坝体工程完成质量是否达到标准则可以利用对控制点稳定性的检查来实现。一般情况下，利用测量固定角和固定变是否存在限差内的方式来进行，具体的公式为:此时认为控制点具有较好的稳定性，否则认为控制点存在较不稳定性。在利用各控制点对坝体变形进行检测时，利用公式:则认为坝体发生了较为明显的变形，而如果m中＜±3.9mm时则认为坝体的变形不明显。

结语:

大坝是作为水利工程中最为重要的组成结构，其稳定性对坝体周围环境有着巨大的影响，同时也对下游人们的生活安全有着一定的影响。而目前我国在用的各类大坝都处在危险期，因此建立起一个稳定的控制网能够有效对坝体的变形情况进行检测，同时相关人员还需要利用国际先进技术保证各控制点的稳定性。这有这样才能够切实保证大坝的使用寿命，降低国家损失。

［1］修延霞，侯凯.卡尔曼滤波在大坝变形监测中的应用［J］.城市勘测，2010(01).

［2］万程辉，欧阳平.大坝变形监测数据的小波分析处理方法［J］.北京测绘，2010(01).