大坝安全监测设计中的几个问题的剖析

李文红，陈 斌

( 浙江华电乌溪江水力发电厂，浙江 衢州324000)

大坝安全监测设计是安全监测得以实施的基础和保障，通过安全监测并进行实时的数据分析，可以及时掌握大坝的工作性状，解决影响大坝正常运作的隐患，并通过对投入应用的设计进行验证，发现以前设计上的优点和不足。对大坝工程的安全监测进行合理分析和研究，综合探讨安全监测中常见的知识误区，为改善设计施工提供科学、合理的依据。

1 大坝安全监测设计的类别及特点

1．1 已建坝监测系统的更改设计

监测系统随着时间推移，必须进行适时的更新改进才能应对大坝运行的需要，使监测系统能够更加合理有效地对大坝进行安全监测。对已建坝监测系统的更改设计，要根据大坝运行期间出现的问题，如坝体变形或沉陷，库岸、边坡的稳定性降低以及出现裂缝、管涌、漏水状况等，对这些问题进行深入合理地分析，在原有的基础上不断更新改进，以原来的设计为鉴，建立起适用于大坝现行状况的监测系统。

1．2 新建坝的监测设计

在大坝工程设计的同时，就应投入新建坝的监测设计，用已有的工程经验，结合新坝工程的设计资料来进行新建坝的监测设计。从事设计人员应有相当丰富的工作经验，尽量准确估计大坝隐患可能产生的原因和方位，最大可能地避免或减少监测布置中的盲点。

2 大坝安全监测设计要注意的几个问题

2．1 水准测量问题

截至目前为止，对大坝垂直位移的观测用精密水准测量法居多，按一等水准测量进行水准基点的校准，通常达到的效果很好，但仍会存在一些问题:

1) 水准基点通常避开坝区水库，所以对校测坝区工作基点稳定性的传递会由基点经过水准，而事实上，水准基点会常遭破坏，致使一些工程在蓄水不久后，便中断了对工作基点的校测;

2) 坝基沉陷会伴随大坝施工开始到大坝建成的整个过程，因此，必须从设计、施工及运行3个方面注重坝基沉陷，才能取得坝基沉陷的全过程资料;

3) 设计时，要考虑到廊道内斜坡段坡度大导致水准数据传递困难的情况，根据具体实际决定是从下游横向传入廊道，还是从竖井垂直传递，无论怎样都应将高程数据传入，否则，廊道内沉陷测值只是底板的相对升降，而非蓄水后的绝对值;

4) 还有一些工程在横向廊道内上、下游部位设置标点，想由高差推算基础倾斜值，这种方法观测精度不够，取得效果并不明显。比方说一条长50 m 的水准线，其上、下游的端点高差测量精度若想符合基础倾斜观测精度±1″的要求，就不得＜0．25 mm。

2．2 变形监测

大坝变形是安全监测的必测项目，而坝体的水平和垂直位移是变形监测的重中之重，《混凝土坝安全监测技术规范》规定:所有混凝土坝的坝顶垂直位移精度为±1 mm，坝基为±0．3 mm;坝基倾斜的精度要求为±1″，支墩坝以及重力坝的坝顶水平位移精度为±1 mm，而坝基为±0．3 mm。这项规定为监测设计提供了定量的客观依据。变形监测主要方法有引张线及垂线等。

1) 引张线观测的综合精度。引张线主要用来监测直线型或折线型大坝的水平位移。引张线法是在两个固定基准点之间张紧一根高强钢丝作基准线，用布设在大坝各观测点的比测装置测定各个测点偏离基准线的变化量，进而得到各测点的水平位移量。引张线可布置在坝顶或坝基廊道及坝体廊道中，其观测精度可以满足监测规范要求。但应当注意，对于坝体较长时采用的浮托式引张线，其综合测量精度深受浮体的抗冻和抗蒸发性能及线体的复位能力和自由度的影响。

2) 垂线设计中应注意的问题。垂线监测法分为正垂线和倒垂线，是量侧大坝水平位移的监测法。垂线设计中应注意线体设计和测量装备都会影响到垂线量测精度:①垂线长度应应控制在＜50 m，垂线太长会产生低频振荡，降低量测精度。为防止垂线产生摆动或振荡，应对可能的窜风部位实行封闭，用套管保护设置在坝外或宽缝的垂线，并保证密闭垂线观测室的门，防止气流产生;②应选择简单实用的设备进行人工观测，虽然当前遥测垂线坐标仪的精度最差也为0．15 mm，远高于人工观测，但为了避免监测数据漏失，在布置自动化监测设备时，应并行布置人工观测设备，以备必要时的校测。

2．3 温度监测

温度监测法在混凝土坝监测中经常用到，对坝基温度、混凝土温度以及坝库水温和气温的测量都有显著效果。除专用温度计外，国内通用的差动电阻式仪器均能兼测温度。除过坝基，观测对象中混凝土、大气和水的温度变幅通常在20 ～30 ℃之间，精度与变幅比例远＞1/10，测值较为可靠，能如实反映温度的变化规律。

气温较之坝温容易观测，可以保证长期连续预测，但根据过往经验来看，若大坝性状出现异常，气温因子往往不能解释原因，而结合坝温分析，则能得到满意的答案。尤其是施工时埋在处于大坝基础面或其附近的温度计，在大坝运行时可以作为辅助工具进行渗流监测，而要探测基础渗流的变化情况则需要实测温度场的分布以及变化规律。

2．4 坝基工作性状的综合监测

据悉，很多大坝失事的缘由多是由坝基引发的，由于坝基及坝区的地质构造较为复杂，要探测清楚坝基性态并进行有效的工程处理是很难甚至没可能的。水库的形成使坝区岩体失去平衡，并会在水库高水头的长期作用下持续恶化，引发诸多干扰大坝正常运行的不利因素，为以后的发展速率埋下隐患。当然大坝安全监测不便直接用渗流渗压监测法，可将基础水平位移监测、垂直位移监测以及应压力监测综合起来，易于分析计算，尽最大可能完善大坝安全监测。

3 结 语

成功的大坝安全监测设计应充分掌握坝工设计及施工中的关键性问题，尽量准确预估大坝在运行期间可能出现的异常，根据实际选择合适的监测方法，让监测设备的布置恰如其分、恰到好处，有效获取大坝运行性态信息。同时，安全监测设计还应保证监测系统的灵活性，以免运行时根据实际需要实时更新、改善监测系统，为大坝运行期间的安全提供更有利的保障，为优化设计方案与施工工艺提取更多合理科学的实践经验和理论依据，提高大坝工程安全监测的质量。

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