【摘要】大壩是進(jìn)行水資源管理的一個(gè)重要和不可或缺的建筑。大壩形狀各異，從小規(guī)模的土壩到大型混凝土大壩，大壩的安全監(jiān)測(cè)對(duì)于大壩校核設(shè)計(jì)、改進(jìn)施工和性能評(píng)價(jià)都有重大意義。同時(shí)，連續(xù)長(zhǎng)期的大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠提供潰壩通知預(yù)警，對(duì)于保護(hù)下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全具有重大意義。
【關(guān)鍵詞】水工大壩；沉降監(jiān)測(cè)；水準(zhǔn)測(cè)量；
中圖分類號(hào)：TV文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：
【正文】
20世紀(jì)以來(lái),相繼發(fā)生了美國(guó)Teton土石壩、法國(guó)Mal2passet拱壩、意大利Vajaut拱壩、我國(guó)板橋和石漫灘等水庫(kù)的跨壩事件,給相關(guān)國(guó)家?guī)?lái)了慘重的災(zāi)害和巨大的經(jīng)濟(jì)損失,引起人們對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)的高度重視。大壩安全監(jiān)測(cè)的主要項(xiàng)目有變形監(jiān)測(cè)、滲流監(jiān)測(cè)、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)、溫度監(jiān)測(cè)和大壩周圍環(huán)境監(jiān)測(cè)等。由于變形監(jiān)測(cè)能直觀地反映大壩運(yùn)行性態(tài),許多大壩性態(tài)出現(xiàn)異常,最初都是通過(guò)變形監(jiān)測(cè)值出現(xiàn)異常得到反映的,因此變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目列為大壩安全監(jiān)測(cè)的首選監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。在我國(guó)大壩變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中,經(jīng)歷了20世紀(jì)50年代開始研究和使用的人工變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng),70年代開始研究和使用的以傳感器、激光技術(shù)和全站儀TPS為基礎(chǔ)的自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以及90年代開始研究的GPS自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等發(fā)展階。本文主要針對(duì)大壩變形監(jiān)測(cè)中的壩體沉降監(jiān)測(cè)做簡(jiǎn)單的論述。
一、沉降監(jiān)測(cè)的基本要求
1、儀器設(shè)備、人員素質(zhì)的要求
水工大壩沉降變化量很小，要想得到大壩沉降變形的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，就要求水工大壩沉降監(jiān)測(cè)需要很高的精度。根據(jù)水工大壩沉降監(jiān)測(cè)精度要求高的特點(diǎn)，為能精確地反映出大壩壩體的沉降情況，一般規(guī)定測(cè)量的誤差應(yīng)小于變形值的1/10—1/20，為此要求沉降監(jiān)測(cè)應(yīng)使用精密水準(zhǔn)儀(S1或S05級(jí))，為了保證精度，減少人為誤差，個(gè)人建議使用0.7mm或0.5mm級(jí)的電子水準(zhǔn)儀；水準(zhǔn)尺應(yīng)使用受環(huán)境及溫差變化影響小的高精度銦合金水準(zhǔn)尺，電子水準(zhǔn)儀應(yīng)使用專用的配套的銦合金條碼尺。
人員素質(zhì)的要求，必須是有測(cè)量資質(zhì)的單位測(cè)繪工作人員來(lái)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，因?yàn)檫@些人員都接受了專業(yè)學(xué)習(xí)及技能培訓(xùn)，能熟練掌握儀器的操作規(guī)程，熟悉測(cè)量理論能針對(duì)不同工程特點(diǎn)、具體情況采用不同的監(jiān)測(cè)方法及監(jiān)測(cè)程序，對(duì)實(shí)施過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題能夠會(huì)分析原因并正確的運(yùn)用誤差理論進(jìn)行平差計(jì)算，做到按時(shí)、快速、精確地完成每次監(jiān)測(cè)任務(wù)。
2、監(jiān)測(cè)時(shí)間的要求
大壩的沉降監(jiān)測(cè)對(duì)時(shí)間有嚴(yán)格的限制條件，監(jiān)測(cè)必須按時(shí)進(jìn)行，只有這樣，才能得到準(zhǔn)確的沉降情況或規(guī)律。相鄰的兩次時(shí)間間隔稱為一個(gè)監(jiān)測(cè)周期，一般大壩的沉降監(jiān)測(cè)按一定的時(shí)間段為一監(jiān)測(cè)周期(如：次/30天)，無(wú)論采取何種方式都必須按施測(cè)方案中規(guī)定的監(jiān)測(cè)周期準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行。
3、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的要求
為了能夠反映出大壩的準(zhǔn)確沉降情況，沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)要埋設(shè)在最能反映沉降特征且便于監(jiān)測(cè)的位置。一般要求埋設(shè)在大壩壩頂位置，且相鄰點(diǎn)之間間距以10——20米為宜，均勻地分布在大壩壩軸線上。通常情況下，大壩設(shè)計(jì)圖紙上有專門的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖。
4、沉降監(jiān)測(cè)的自始至終要遵循“五定”原則
所謂“五定”，即常說(shuō)的沉降監(jiān)測(cè)依據(jù)的基準(zhǔn)點(diǎn)、工作基點(diǎn)和大壩上的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，點(diǎn)位要穩(wěn)定；所用儀器、設(shè)備要穩(wěn)定；監(jiān)測(cè)人員要穩(wěn)定；監(jiān)測(cè)時(shí)的環(huán)境條件基本一致；監(jiān)測(cè)路線、鏡位、程序和方法要固定。以上措施在客觀上盡量減少監(jiān)測(cè)誤差的不定性，使所測(cè)的結(jié)果具有統(tǒng)一的趨向性，保證各次復(fù)測(cè)結(jié)果與首次監(jiān)測(cè)的結(jié)果可比性更一致，使所監(jiān)測(cè)的沉降量更真實(shí)。
5、施測(cè)要求
儀器、設(shè)備的操作方法與監(jiān)測(cè)程序要熟悉、正確。在首次監(jiān)測(cè)前要對(duì)所用儀器的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)校正，必要時(shí)經(jīng)計(jì)量單位予以鑒定。連續(xù)使用3——6個(gè)月重新對(duì)所用儀器、設(shè)備進(jìn)行檢校。
在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，操作人員要相互配合，工作協(xié)調(diào)一致，認(rèn)真仔細(xì)，做到步步有校核。
6、沉降監(jiān)測(cè)精度的要求
根據(jù)大壩的特性和建設(shè)、設(shè)計(jì)單位的要求選擇沉降監(jiān)測(cè)精度的等級(jí)。在未有特殊要求情況下，一般性的大壩監(jiān)測(cè)過(guò)程中，采用二等水準(zhǔn)測(cè)量的監(jiān)測(cè)方法就能滿足沉降監(jiān)測(cè)的精度要求。
7、沉降監(jiān)測(cè)成果整理及計(jì)算要求
原始數(shù)據(jù)要真實(shí)可靠，記錄計(jì)算要符合測(cè)量規(guī)范的要求，依據(jù)正確，嚴(yán)謹(jǐn)有序，步步校核，結(jié)果有效的原則進(jìn)行成果整理及計(jì)算。
二、具體施測(cè)程序及步驟
1、建立水準(zhǔn)控制網(wǎng)
根據(jù)工程的特點(diǎn)布局、現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件制訂測(cè)量施測(cè)方案，由建設(shè)單位提供的水準(zhǔn)控制點(diǎn)根據(jù)工程的測(cè)量施測(cè)方案和布網(wǎng)原則的要求建立水準(zhǔn)控制網(wǎng)。要求：
(1)一般大壩壩體100米外周圍要布置三個(gè)以上水準(zhǔn)點(diǎn)，水準(zhǔn)點(diǎn)的間距不小于100米。
(2)各水準(zhǔn)點(diǎn)要設(shè)在大壩沉降可能影響到的范圍之外，水準(zhǔn)點(diǎn)的埋深要符合二等水準(zhǔn)測(cè)量的要求(大于1.5米)
根據(jù)工程特點(diǎn)，建立合理的水準(zhǔn)控制網(wǎng)，與基準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)，平差計(jì)算出各水準(zhǔn)點(diǎn)的高程。
2、建立固定的監(jiān)測(cè)路線
由場(chǎng)區(qū)水準(zhǔn)控制網(wǎng)，依據(jù)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的埋設(shè)要求或圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布點(diǎn)圖，確定沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置。在控制點(diǎn)與沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間建立固定的監(jiān)測(cè)路線，并在架設(shè)儀器站點(diǎn)與轉(zhuǎn)點(diǎn)處作好標(biāo)記樁，保證各次監(jiān)測(cè)均沿統(tǒng)一路線。
3、沉降監(jiān)測(cè)
根據(jù)編制的大壩監(jiān)測(cè)方案及確定的監(jiān)測(cè)周期，首次監(jiān)測(cè)應(yīng)在監(jiān)測(cè)點(diǎn)安穩(wěn)固后及時(shí)進(jìn)行。
首次監(jiān)測(cè)的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)高程值是以后各次監(jiān)測(cè)用以比較的基礎(chǔ)，其精度要求非常高，并要求每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)首次高程應(yīng)在監(jiān)測(cè)兩次后決定。
4、將各次監(jiān)測(cè)記錄整理檢查無(wú)誤后，進(jìn)行平差計(jì)算，求出各次每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程值。從而確定出沉降量。
5、統(tǒng)計(jì)表匯總
(1)、根據(jù)各監(jiān)測(cè)周期平差計(jì)算的沉降量，列統(tǒng)計(jì)表，進(jìn)行匯總。
(2)、繪制各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的沉降曲線圖。
(3)根據(jù)沉降量統(tǒng)計(jì)表和沉降曲線圖，我們可以預(yù)測(cè)大壩的沉降趨勢(shì)，將大壩的沉降情況及時(shí)的反饋到有關(guān)主管部門，正確地指導(dǎo)大壩的維護(hù)和運(yùn)行。同樣也為勘察設(shè)計(jì)單位提供寶貴的一手資料，以便設(shè)計(jì)出更完善的施工圖紙。
三．監(jiān)測(cè)中的注意事項(xiàng)：
(1)嚴(yán)格按測(cè)量規(guī)范的要求施測(cè)。
(2)每次都要用同一對(duì)水平尺。
(3)各次監(jiān)測(cè)必須按照固定的監(jiān)測(cè)路線進(jìn)行。
(4)監(jiān)測(cè)時(shí)要避免陽(yáng)光直射，且各監(jiān)測(cè)環(huán)境基本一致。
(5)成像清晰、穩(wěn)定時(shí)再讀數(shù)。
(6)隨時(shí)監(jiān)測(cè)，隨時(shí)檢核計(jì)算，監(jiān)測(cè)時(shí)要—氣阿成。
(7)在雨季前后或者3-6個(gè)月需聯(lián)測(cè)一次控制水準(zhǔn)網(wǎng)，檢查水準(zhǔn)控制網(wǎng)水準(zhǔn)點(diǎn)的標(biāo)高是否有變動(dòng)。
(8)將各次所監(jiān)測(cè)沉降情況及時(shí)反饋，以便于當(dāng)大壩沉降異常時(shí)，有關(guān)部門能及時(shí)采取應(yīng)急措施。
【參考文獻(xiàn)】
《工程測(cè)量規(guī)范》GB50026-2007；
《水利水電工程施工測(cè)量規(guī)范》(SL 52-93)；
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《國(guó)家三、四等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》GB/T 12898-2009。
