监测技术在南水北调中线渠首枢纽工程中的应用

□范利从　□周海波　□王秀明（中国水利水电第十一工程局有限公司）



监测技术在南水北调中线渠首枢纽工程中的应用

□范利从□周海波□王秀明（中国水利水电第十一工程局有限公司）

摘要：随着现代技术的发展，监测技术越来越多的在大型工程中得到应用，为大型工程建设过程和运行期的安全评估提供了基础资料。文章通过变形监测系统技术在南水北调中线渠首枢纽工程变形监测的应用，介绍了这一新型自动化变形监测系统的具体实施方法并对监测数据进行分析论证，为大坝的安全验收提供了基础数据。

关键词：大坝安全；监测；分析

1工程概况

陶岔渠首枢纽工程是南水北调中线一期工程的重要组成部分，它既是南水北调中线输水总干渠的引水渠首，也是丹江口水库的副坝，工程设计为新址重建加电站方案。为了能掌握大坝建成后，在重力和上下游水头作用下，变形、渗流渗压、结构内力等方面的情况，根据设计的有关要求，在施工过程中预埋了一些观测仪器，以便后期经过观测，通过数据分析，掌握大坝的安全运行情况。

2监测项目

工程监测的内容主要包括变形监测、渗流渗压监测、结构内力监测、渠首上、下游水位等监测。以6#安装场坝段、7#电站厂房坝段、9#引水闸坝段、11#右岸混凝土重力坝段作为重点监测坝段，在重点监测坝段上综合布置各监测设施，在其他坝段上主要设置变形和渗流监测设施。

3监测设施布置情况

在施工过程中，陶岔渠首枢纽工程所有监测仪器设备已全部按要求完成埋设安装，均已取得初始值并按规范和设计要求进行观测。各类监测设施共计204个单元，通水验收前监测仪器完好率99.50%（1支温度计损坏）。

4各项监测情况

4.1基岩变形情况监测

4.1.1基岩变形观测特征值

施工过程中，随着坝体上升，基岩承受的压力越来越大，为了掌握基岩垂向变化情况，在6#、7#、9#和11#坝段的坝踵及坝趾部位分别布置1支基岩变形计共计8支，以6#重力坝段为例，通过观测记录，得出基岩变形观测特征值

4.1.2基岩变形观测变形过程线

基岩变形观测中实测变形过程线如图1。

图1　6#安装场坝段基岩变形计MJ02AZC实测变形过程线图

4.1.3基岩变形安全监测资料分析

实测6#坝段基岩变形计测值在-0.71～0.79 mm之间，变形主要在大坝混凝土浇筑阶段，后期基本趋于稳定状态，变形均较小。

4.2建基面陡坡处坝体混凝土与基岩结合情况监测

4.2.1监测建基面陡坡处坝体混凝土与基岩结合情况

在6#坝段左侧陡坡及9#、11#坝段右侧陡坡上游齿槽共布置测缝计7支，以6#坝段上游左侧陡坡处测值为例，变形观测特征值见表1。

编号　高程（m）起测时间　最大值　最大值日期2013.11.19测值J01AZC　118.40　2011.2.1　0.08　2013.11.19　0.08 J02AZC　128.60 2011.4.15　0.78　2013.9.30　0.78 J03AZC　134.60 2011.5.19　0.57　2012.11.27　0.52

4.2.2建基面陡坡处坝体混凝土与基岩结合情况分析

通过6#坝段左侧陡坡布置测缝计后监测情况可以看出，实测各部位最大开度在0.08 mm（J01AZC）～0.78 mm（J02AZC）之间，开度的变化主要受浇筑初期混凝土温度影响，后期基本稳定没有增大趋势，表明坝体与基岩结合良好。

4.3坝体混凝土温度变化情况监测

4.3.1监测大坝混凝土浇筑后温度变化情况

对坝体内以后可能产生裂缝情况进行分析，施工中，在7#、9#、11#坝段坝体共布置温度计34支，以11#坝段坝体为例，通过观测绘制出温度随时间变化曲线，曲线图如图2。

图2　11#坝段温度计TDSYZ11实测温度过程线图

4.3.2混凝土温度变化情况分析

通过对预埋在11#坝段坝体的温度计的变化趋势可以看出，最高温度在24.20～48℃之间，绝大部分最高温度出现在温度计埋后2-7 d即仪埋初期，且呈逐渐降低趋势，坝体靠近上下游坝面处温度变化明显一些，坝体中部温度变幅较小。

4.4钢筋应力变化情况监测

4.4.1监测钢筋应力在坝体中的变化情况

施工中在6#、7#、9#坝段共布置钢筋应力计29支，通过定期的观测，记录钢筋应力随温度的变化情况，以7#坝段为例，通过数据关系绘制两者关系如图3。

图3　7#坝段钢筋计R21CF实测温度过程线图

4.4.2钢筋应力变化情况分析

通过对埋设在7#坝段观测记录，从图中可以看出监测各测点部位的钢筋应力均较小，钢筋应力变化主要与温度呈负相关，一般2月左右应力最大，8月左右应力最小。

4.5渗流渗压情况监测

4.5.1坝基渗压情况监测

施工中，在6#、7#、9#、11#坝段共布置了12支渗压计以监测坝基及横缝处的渗透压力，以6#坝段为例，对过程记录数据进行统计并制成表格

通过渗压水位过程线和渗压计数据记录，绘制出渗压水位线和渗压计的关系图

通过监测资料及图表可以看出各渗压计主要受岸坡降雨来水以及厂房充水、引水闸放水等因素的影响，目前各部位渗透压力变幅均较小，没有异常突变现象。

4.5.2基础廊道量水堰渗漏量情况

大坝基础廊道6#坝段上下游共布置了3个量水堰，后期通过检测，根据检测记录发现蓄水后渗漏量变幅都较小。

4.5.3基础廊道排水孔渗漏量监测情况

坝基排水孔大部分无水，2013年11月份监测有渗漏量，排水孔单孔实测最大渗漏量在0.03 L/s以内，大坝蓄水后变幅不大。

4.5.4两岸帷幕前后地下水水位情况

蓄水验收前，经过多次现场监测，大坝左右岸帷幕前绕坝渗流测压管水位基本随库水位变化，蓄水后帷幕后的绕坝渗流测压管水位变幅较小；左岸帷幕终点后（远端）的BV11ZA和BV12ZA绕渗孔水位不随库水位的涨落而变化，主要与降雨等因素引起的地下水位变化有关。

4.6大坝垂直位移监测情况

4.6.1大坝垂直位移变化情况

为了监测大坝建成后，大坝在重力作用下，垂直位移变化情况，监测人员在大坝坝顶及基础廊道各水准测点于2013年7月取得初始值，于2013年11月中旬再次进行了监测，通过监测数据绘制出垂直位移情况图。

4.6.2大坝垂直位移监测情况分析

在监测过程中，对大坝垂直位移变化情况进行监测记录，从监测中看出基础廊道最大沉降量为0.84 mm，坝顶最大沉降量为5.43 mm。沉降量变化比较大的情况主要在初期和季节变化比较明显的时段，初步分析坝体位移为气温等因素影响所致，符合重力坝变化规律，蓄水前后无明显变化。

4.7坝体水平位移监测情况

4.7.1倒垂观测的坝体水平位移

大坝坝顶共布置2条倒垂线，左右岸坝头各布置1条。定期进行监测，监测情况如下：从几次观测的情况看，垂线观测变化最大值为2.99 mm（右岸坝顶监测点）。

4.7.2引张线观测的坝体水平位移

大坝坝顶布置有1条引张线，过程中对各坝段的变形情况进行认真监测，并做好数据记录，建立统计表台账，通过2013年8月13日、2013年9月21日、2013年11月19日3次统计，最大值为2.56 mm。

4.8水质情况监测

2013年7月选取了2个坝基排水孔水样进行了水质分析。水质分析结果表明，各水样水质属正常范围，对大坝混凝土不具备化学侵蚀性。

5结论

通过对南水北调中线陶岔渠首枢纽工程通水验收前监测相关数据资料的整理分析，综合得出以下结论：第一，陶岔枢纽工程在施工期及初期蓄水前后，各监测设施成果资料显示测值正常，与其他重力坝的变化规律基本一致，大坝工作性态是安全的。第二，由于部分监测设施安装时间不长，加上大坝蓄水后短期内坝库水位较低，数据的取值和分析在相对低水位下进行，以后随着库水位的升高，相关的监测有待继续进行，大坝的安全运行情况需后续更详尽的安全监测资料加以说明。

（责任编辑：赵鑫）

中图分类号：TV551.1

文献标识码：B

文章编号：1673-8853（2016）05-0028-03

收稿日期：2016-01-27