深圳市罗田水库除险加固工程大坝安全监测设计

刘金鹏 颜寅杰

(深圳市广汇源水利勘测设计有限公司,深圳罗湖 518020)

深圳市罗田水库除险加固工程大坝安全监测设计

刘金鹏 颜寅杰

(深圳市广汇源水利勘测设计有限公司,深圳罗湖 518020)

罗田水库在2008年6月深圳市的暴雨中出现了滑坡事故,在进行除险加固工程设计的同时,需建立完善的大坝安全监测设施。本文即对罗田水库除险加固工程中大坝安全监测部分的设计进行详细阐述。

罗田水库 大坝 监测 设计

1 概况

罗田水库位于深圳市宝安区松岗街道罗田社区，水系属珠江三角洲茅洲河流域。水库坝址以上集雨面积20km2，正常蓄水位33.086m，总库容2913.5万m3，是一座以供水为主，兼有防洪等综合利用的中型水利枢纽工程。水库设计防洪标准100年一遇，设计洪水位35.11m；校核防洪标准1000年一遇，校核洪水位35.89m。

水库枢纽包括大坝、输水涵管、溢洪道三部分。大坝坝型为均质土坝，坝顶为原大坝加高时戴帽的挡土墙，坝顶高程36.22m，防浪墙顶部高程37.50m，坝顶宽6.8m，坝长100m。2008年6月，深圳受百年一遇特大暴雨影响，罗田水库6月25日晚大坝下游坡出现滑坡事故，因此，亟需对罗田水库进行除险加固。除险加固工程主要内容包括对大坝培厚、加高，拆除原加高挡土墙，防渗等。鉴于罗田水库工程的重要性，同时也为验证设计，反馈施工质量，根据《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94)，需建立完善的大坝安全监测设施。

2 监测总体设计

罗田水库为中型水库，主要建筑物为3级。大坝安全监测设计在现状仍可继续使用的水位计、雨量计等基础上，在坝体设置沉降位移观测设施、量水堰、测压管、水尺、蒸发皿等安全监测设备。监测范围包括土石坝坝体、坝基、坝端以及与坝的安全有直接关系的输、泄水建筑物和设备，以及对土石坝安全有重大影响的近坝区岸坡。安全监测方法包括巡视检查和采用仪器设备观测。工程除险加固实施的同时，须与大坝安全监测部分统一实施，两者密切结合。

3 大坝安全监测设计

(1)表面变形监测：平行于大坝坝轴线方向布置4排，设5个断面，共计18个变形观测点。其中，第1排位于上游坡，沿坝轴线方向布置5个观测标点监测上游坡变形状况；第2排沿坝轴线方向布置5个观测标点，位于坝顶下游侧，用于监测坝顶变形情况；第3排位于一级马道，主要观测大坝下游坝坡部位的变形情况，布置4个观测标点；第4排位于坝顶下游坡第二级马道上，设置4个观测点监测下游坡马道的变形情况。同时，在大坝两端以及大坝转弯处坚硬岩石上共布置8个工作基点和8个校核基点，水准基点位置由观测人员根据现场确定，要求工作基点岩体坚固、通视性好。工作基点、校核基点及位移标点处均布设固定钢筋砼墩。水平位移和竖向位移共用一个测点，观测设备选用0.5＂全自动型全站仪，观测坝体表面水平和竖向位移，在目前深圳市西丽、铁岗、长岭皮、东湖水库等的大坝自动化监测中已运用。全自动化监测不仅提高观测速度，而且降低工作强度，同时，还能自动输入计算机，减少因人工输入而产生的错误。

(2)内部变形监测：用于监测新旧坝坡的变形情况，主要设备为固定测斜仪，电磁沉降仪及其配套设备。固定式测斜仪通过不锈钢管与滑轮组件连接后，安装在带导槽的标准测斜管中与测斜管同步移动，以监测边坡、滑坡体、堤坝等结构的倾斜、水平位移或沉降变形。配合自动化数据采集设备，可自动进行连续监测，安装多个传感器，可获得沿测斜管轴向的挠度变形曲线。电磁沉降仪适用于土石坝、边坡、填土的分层沉降监测。仪器含有导线的钢带尺、不锈钢磁性探头、声光指示器电路及平尺卷轴等组成。当探头接近安装有磁性沉降环的区域时，将感应到磁信号并通过导线传递至卷轴内的声光指示器指示。内部变形监测布置与已布置好的大坝表面变形监测相结合。

(3)渗流监测：大坝坝体培厚后，沿大坝轴线方向布置4个观测横断面，每个观测断面布4孔，坝体与坝基渗流压力监测共计14个钻孔，新增14根测压管，而对原坝体测压管采用粘土浆封堵。其中，在大坝上游侧设第一条观测铅垂线，沿坝基埋设渗压计；大坝下游侧靠近坝顶处设第二条观测垂线；一级马道处设第三条观测铅垂线；第四条垂线设于大坝第二级马道处，均监测坝基的渗流压力；共计埋设14支进口振弦式渗压计，同时兼测坝体水温。

(4)渗漏量监测：在大坝下游排水棱体后布置量水堰作为大坝渗漏量观测设施。

(5)环境量监测：在库区布置上游水位、降雨量及库区水文站，坝址区布设下游水位、气温、气压等观测项目。气温和气压观测分别采用热敏电阻式温度计和振弦式气压计进行遥测，两种仪器都布置在管理站房顶，并用玻璃钢钢百叶箱进行保护；增设全自动水面蒸发观测设施。

(6)系统防雷与集成：监控系统采取防雷措施，设置电源防雷、信号线防雷、室外仪表引入防雷等。所有电测仪器全部实现自动化监测，由传感器、通讯专用电缆接入新建启闭机房内的MCU，再传入现有管理站内的控制室。系统集成包含数据采集软件、数据整编软件、数据分析软件、手动数据输入软件等信息管理软件，计算分析软件及上网写库软件等。硬件包括中央控制计算机、UPS不间断电源、打印机、交换机等。

(7)表面监测：包括裂缝、滑坡、隆起、渗透变形及表面侵蚀破坏等，主要为人工巡视检查及观测。

(8)各类监测仪器应精确可靠、稳定耐用、便于观测且经济合理，应有自检、自校功能，可长期稳定地工作；能保证在恶劣气候条件下仍能进行必要项目的观测。

4 结论与建议

(1)大坝安全监测与除险加固工程相互结合，统一实施，可为大坝的加固和安全管理及时消除工程隐患和险情，提供可靠的科学依据。

(2)大坝安全监测实施后，建议管理单位应按《土石坝安全监测资料整编规程》(SL169-96)认真及时地对相关的监测数据和信息等进行资料整编和归档工作。

(3)建议加强管理，对监测数据所反映的信息进行迅速分析、评判和处理，定期对水库枢纽建筑物的安全状态作出评价。

[1]《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94).

[2]《大坝安全监测自动化技术规范》(DL/T 5211-2005).

[3]《土石坝安全监测资料整编规程》(SL169-96).

[4]《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001).