水库大坝位移监测基准网技术设计及应用分析

辛娅文

(塔里木河流域喀什管理局，新疆 喀什 847000)

1 工程概况

某水库是一座中型拦河水库，于1996年10月投入使用，该水库平均蓄水量约为4500万m3，负责周边1533.3hm2农田灌溉任务。水库大坝河床宽450m，大坝全长为1110m，其中主坝段长416m，副坝段长684m。坝型为黏土心墙均质砂砾石坝，坝前黏土水平铺盖。经实地调查水库存在渗漏问题，因此相关部门组织技术人员对坝体位移变形进行了持续4年(2008-2011年)监测，为大坝后期的除险加固工程提供技术参考。

2 大坝水平位移监测基准网设计及监测结果分析

2.1 大坝水平位移监测基准网设计

采用“视准线法”监测大坝水平位移，技术步骤如下：①首先在大坝两端稳定基岩上设置几处基准点和工作基点，它们的连线构成视准线；②沿着视准线每隔一定距离设置水平位移监测点；③在工作基点位置安设全站仪来观测监测点相对于基准点的距离偏差变化[1]。

1)基准点和工作基点位置设计

监测大坝水平位移基准网由基准点(6个)和工作基点(12个)组成，其中前者编号依次为A1-A6；后者编号依次为C1-C10和G1-G2。

①最近的基准点位于距离坝体1.0km处；最远的基准点位于距离坝体2.5km处。其他基准点布设之间组成两个四边形。

②C1-C2号工作基点布设在坝顶两端，C5-C6号工作基点布设在后马道，C7-C10、G1-G2均布设在大坝下游，构成4条谷幅测量线监测下游坝区岩体移动，C3-C4号工作基点布设在大坝上游，构成1条谷幅来监测岩体移动(布置图见下图1)[2]。

图1 大坝水平位移监测基准网设计示意图

2)水平位移监测基准网点布设

为避免表层土的位移变化给监测带来影响，本项目设计在6个基准点位置处开挖至新鲜基岩层(深度6-9m)；工作基点大多设计在马道平台位置，将前期浇筑混凝土层剥离，也要开挖到新鲜基层。

观测墩采用现浇钢筋混凝土结构，顶部设置强制对中盘，要求标墩倾斜度不得超过4′，观测墩采用红白相间灰浆粉刷[3]。

2.2 大坝水平位移监测结果分析

1)水平位移监测误差规定

人为观测数据必然会产生一定误差，本项目对水平位移监测数据误差限制规定详见表1，超过该范围数据作废重测[4]。

表1 水平位移监测数据误差限定值

2)水平位移监测结果分析

在水库开始蓄水后便开始对大坝水平位移进行持续周期性观测，观测数据折线图见图2。

由图2可知：①水库蓄水第一阶段(2008年12月-2009年6月)，坝体左岸有1.0-4.0mm水平位移，右岸有1.0-2.5mm位移，中部有2.0-9.0位移，之后维持在稳定水平，位移量不再扩大；②进入蓄水第四阶段(2011年8月-2011年12月)，坝体左岸有1.0-15mm水平位移，右岸有-0.1--14mm位移，中部有4-60mm位移，之后维持在稳定水平，位移量不再扩大，等水库开闸放水后基本可以恢复蓄水之前的水平。其他监测点数据变化规律基本和上述一致，在此不再详述[5]。

由此可知，随着蓄水量增加，水库坝体中间和两端水平位移量均变大，且中部位移量最大，两端基本呈对称形式。总体来看水库坝体水平位移量较小，稳定性满足要求。

图2 坝后马道外观点水平位移数据折线图

3 大坝垂直位移监测基准网设计及监测结果分析

3.1 垂直位移监测基准点位设计

在对该水库大坝进行表面垂直位移监测时，监测人员选择的测量线路是从从溢洪道BM2点开始，根据先上游测点再下游测点，从TP12、TP1往测至TP22、TP11，再遵循先下游测点再上游测点，从TP22、TP10依次返测至BM2点，按照闭合水准路线测量完成，在测量中保证了每一测站的正、负误差不大于2mm，确保了测量精度，大坝表面垂直位移观测的平面布置图参见图3[6]。

图3 大坝表面垂直位移观测的平面布置图

3.2 垂直位移监测结果分析

通过分析大坝表面垂直位移观测结果，得到以下结论：

1)在本次监测中有22个观测墩，主坝段10个观测墩均呈下沉状态，占总数的45.5%；副坝段12个观测墩中有11个均呈轻微上升状态，占总数的50%；1个无变化(TP7)，占总数的4.5%；

2)主坝段(0+064—0+528)断面：上、下游的观测墩的变化两两一致且均呈下沉状态，TP1下沉量最大为37mm，TP16下沉量最小为2mm。副坝段(0+558—0+850)断面：TP7无变化，其余五组观测墩均呈轻微的上升状态，最大上升量为5mm(TP18、TP19)，最小上升量为1mm(TP6)；

3)上、下游方向上的22个观测墩中，2个无变化(TP10、TP18)，占总数的9.1%；4个(TP19、TP20、TP21、TP22)向上游发生位移，占总数的18.2%，其中TP21位移量最大为4mm，TP19、TP20、TP22这3个观测墩位移量分别是1和3mm；16个向下游发生位移，占总数的72.7%，其中TP1位移量最大为29mm，TP8位移量最小为1mm。

从总体上看：主坝段(0+064—0+528)断面上、下游观测墩位移较大，主坝段5组观测墩均同向下游发生了位移，副坝段TP6、TP17这一组同向下游发生了位移，TP10、TP18这两个观测墩与原始值相比为无变化，(TP8、TP9、TP11)这三组上、下游观测墩是反方向发生位移的。总体上各监测点垂直位移量均不大，因此坝体本身稳定性满足要求。

4 结 语

通过对水库大坝水平位移和垂直位移进行持续监测，最终得出该水库大坝的最大水平位移量为60mm，且结束蓄水后又可以恢复原状；最大垂直位移量为29mm，且一些监测点数值没有明显变化。总体说明了该水库大坝自身稳定性良好，出现渗漏的原因确定是坝基，因此在后期除险加固中主要对坝基进行帷幕注浆便可解决问题。