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1、大坝监测设备安装方法研究摘要：文中主要介绍了大坝的基本情况，监测设计布置的几个主要部分以及监测仪器的选择以及大坝监控设备的安装过程。关键词：工程概况 设计布置 监测仪器 设备安装On Experience to Install Monitor Instruments in Reservoirs DamAbstract: This paper describes the basic situation of the dam to monitor the design and layout of the main part of the selection of monitoring equipm
2、ent and installation of dam monitoring equipment.Keywords: Project Overview; design and layout; monitoring instruments; equipment installation1 工程概况水库位于浙江省东部主要支流亭旁溪上，坝址位于下游800m处，距镇16.5km，距9.5km，坝址以上集水面积24.1km2。另从亭旁溪支流芹溪上引水至库内，堰址位于芹溪村上游1.6km处，距芹溪与旁亭溪汇合口2.7km，引水面积8.06km2。设计流域多年平均降水量1743mm，多年平均径流深1067m
3、m。拦河坝为砼面板堆石坝，按100年一遇洪水设计，2000年一遇洪水校核。正常蓄水位106m，设计洪水位109.35m，校核洪水位110.20m，总库容3009万m3，防洪库容643万m3，调节库容2428万m3。坝顶高程110.6m，防浪墙顶高程111.8m，最大坝高53.6m，坝顶宽6m，长386m。大坝上、下游坝坡均为1：1.3。坝体堆石分区填筑，分层碾压，自上游至下游依次分4个主要填筑区。大坝防渗系统由砼面板、趾板、上游“L”形防浪墙、岸墙、基础砼防渗墙和灌浆帷幕及接缝间止水组成。溢洪道采用表孔，为有闸控制的正槽式溢洪道，由进水渠、控制段、泄槽和消能段组成。2、大坝监测设计布置本工程监
4、测设计布置主要分为以下几个部分：1、坝体表面变形观测；2、大坝内部变形观测；3、接缝观测；4、坝基、绕坝渗流观测；5、砼面板应力、应变观测；6、下游河床水位观测及库水位观测等。2.1 表面变形观测水平位移观测采用视准线法，共设置8条视准线，每条视准线在两岸基岩上各布置一个工作基点和一个校核基点，用以监测大坝表面测点的水平位移。在两岸岸坡，稳定的基岩上设置水准工作基点，用以监测大坝表面水准测点的垂直位移。监测方法：表面竖向位移采用水准法测量，表面水平位移采用视准线法测量。2.2 内部变形观测根据设计，在轴向桩号坝0+130.0m、坝0+235.0两个断面分三层（高程62.00m层5个测点，高程7
5、6.50m层4个测点、高程94.50m层2个测点）布置水管式沉降仪，用来观测坝体内部垂直位移。2.3 接缝观测钢筋混凝土面板是混凝土面板堆石坝防渗止水的关键部位，面板通过趾板与岸坡或坝基紧密连接，面板与趾板之间设有周边缝，面板与面板之间设有垂直缝。在水压力作用下，面板及周边缝、垂直缝工作状态的好坏，直接影响到大坝的运行安全，本工程设置了面板周边缝和垂直缝变形监测。为了解周边缝在水库蓄水后的三向位移，在河床部位设置12组二向测缝计，用以监测面板平面上的张开度（开合向位移）和垂直于面板的不均匀沉陷（法向位移）；在两岸约三分之一、三分之二坝高处以及岸坡较陡和坡度突变处共布置4组三向测缝计，用以监测面
6、板和趾板之间在面板平面上的张开度和垂直于面板的不均匀沉陷以及沿周边缝的错动（切向位移）。2.4 渗流观测1、坝基渗流观测为了解坝基渗漏情况，选取了4个断面，布置了10只渗压计，用以监测坝基的渗压力。2、绕坝渗流观测在大坝左、右岸各设置了3根测压管，用于绕坝渗流观测。2.5 砼面板应力、应变观测1、钢筋计在坝0+123.4、坝0+231.4砼面板内布置了6套钢筋计，观测砼面板钢筋应力变化。2、应变计在坝0+123.4、坝0+231.4砼面板内布置了6套应变计及6支无应力计，观测砼面板应力变化。2.6 下游河床水位观测及库水位观测1、下游河床水位观测在下游河床设置2根测压管，观测下游河床水位情况。
7、2、库水位观测在右岸前方小山上设立柱水尺进行库水位观测。3、库水位观测在右岸前方小山上设立柱水尺进行库水位观测。3、 主要监测仪器选型3.1 渗压计渗压计采用美国基康公司生产的GK4500S型振弦式渗压计，它可埋入坝体、填土里监测地下水位及孔隙水压力等。也可以用来装在钻孔，监测井或测压管中，每个仪器内均放置一个热敏电阻，以测量其温度。3.2 水管式沉降仪用于量测坝体内部分层沉降的水管式沉降计，采用南京水科院生产的YS-型沉降计。量程：01500mm，分辨率：1 mm，精度：2 mm/管线长100m。3.3 应变计应变计采用南京葛南实业有限公司生产的VWS-15型振弦式应变计，可直接埋设在混凝土
8、中，用于测量埋设点混凝土的应力应变，并可兼测埋设点温度。3.4 钢筋计钢筋计采用南京葛南实业有限公司生产的VWR-20型振钢筋应变计，焊接在钢筋上，用于测量埋设点钢筋的应力变化，并可兼测埋设点温度。3.5 读数仪读数仪采用南京葛南实业有限公司生产VW-104A型振弦读数仪，适用于测读非连续激振型振弦式传感器，并能适应工程现场气候环境下正常工作。振弦读数仪有频率与模数转换、激励类型选择、附校验输入端、离线自动关机、数码管显示等功能。3.6 面板测缝计TS型测缝计用于观测面板周边缝及面板垂直缝变形的仪器。根据不同情况分别组装成TS型单向、双向及三向测缝计，以观测周边缝及接缝任何一个方向的变形。 3
9、.7 表面变形大坝表面水平位移采用视准线法，并选用徕卡TC802全站仪。4 监测设备安装方法4.1 坝体渗压计安装1、钻孔工艺 选择技术好，渗压计埋设经验丰富的队伍，施工时公司技术人员常驻现场进行技术指导。 在土体中钻孔采用干钻，套管跟进。一个钻孔内埋设一只渗压计时，套管直径采用108mm，套管层次依钻孔深度和地质条件确定。 钻孔倾斜度均小于1。 钻孔时详细记录各土层的性质、土层分界线。同时按先后顺序记录跟进套管规格、长度、数量。 钻孔深度达到设计要求时清孔，并经监理验收后终孔。2、埋设工艺 将渗压计滤头煮沸30min，自然冷却后备用； 将准备埋设的渗压计浸泡在水中24小时以上，检查读数是否正
10、常； 运往现场埋设前，在室内记录初始频率、初始温度； 放置就位并准备好封孔材料； 封孔：测头周围反滤集水带用干净的中粗砂，上、下厚50cm左右，其余部分用膨润土球封孔。4.2 绕坝测压管安装绕坝测压管采用岩芯管冲击法，在土体中采用干钻，在基岩中采用套管保护的水钻，每天钻孔结束后将管内水位抽干，第二天钻孔开始前观测管内水位，经过连续几天观测管内水位变化不大时，认为该水位为稳定地下水位，钻至该地下水位以下6m即终孔。测压管管材采用直径6cm的镀锌钢管，透水段面积开孔率为12，为防止降水干扰，测压管上部100cm回填水泥砂浆封孔。测压管安装、封孔完毕后进行灵敏度试验，经检验合格后，安装管口保护装置。
11、4.3 水管式沉降仪埋设水管式沉降计用于量测大坝内部分层沉降，采用挖沟槽的方法进行埋设，以避免与坝面填筑施工相互干扰，且可减少损坏。具体步骤是：安装测量系统沟槽回填沟槽开挖沟槽整平埋设测头连接管路1、当坝体填筑到测点埋设高程以上约1.5m时，测量定出埋设的管线和测点位置，沿埋设线路开挖埋设沟槽，并将沟底用细料整平；2、在埋设测头处浇筑混凝土底座，然后将测头置于底座上，连接各管路（通水管、排水管和通气管），在测头周围大于测头外径10cm处立模浇筑混凝土保护测头；3、各管路外套一保护管，然后沿已整平的基床蛇形平放至观测房的测量台上，最后将各管路对号就位接到量测台上，仔细回填沟槽。4.4 钢筋计安装
12、钢筋计用于量测砼面板内钢筋应力。选取和面板受力筋相同直径的钢筋计，直径误差不超过2mm。安装埋设时，先将埋设位置的钢筋按要求的尺寸截断，然后钢筋计用绑条焊接在钢筋上，焊接时用棉纱布浸水后绑扎在钢筋计两头，焊接时在棉纱布上浇水冷却，使仪器温度不超过60，焊接后经检测合格后浇筑混凝土，仪器周围人工振捣密实，混凝土固化后测基准值。4.5 砼应力计埋设二向应变计组用于测量钢筋混凝土面板堆石坝的面板混凝土应变值。根据设计要求，确定应变计的埋设位置，埋设仪器的角度误差不超过1，位置误差不超过2cm。埋设时先将锚杆旋入支座再焊接在钢筋网上，然后旋上支座，最后将应变计装在支杆上，把电缆捆在钢筋上，在应变计所在
13、部位，用人工浇灌混凝土，剔除混凝土中8cm以上的大骨料，人工分层振捣密实。埋设时注意保证应变计的埋设方向与设计一致，各应变计的中心与混凝土结构表面距离相同。4.6 测缝计安装三向测缝计组、二向测缝计组用于测量混凝土面板坝周边缝的变形，包括垂直面板的升降、周边缝的开合度及平行缝向的剪切位移，由单向大量程位移计组装而成。测缝计组在面板浇筑和表面止水施工结束后进行埋设安装。测缝计安装布骤如下：1、制备测缝计安装基面；2、用膨胀螺丝将测缝计的一个固定支座固定在面板的确定位置；3、安装测缝计并调整量程，检查安装过程是否满足有关要求，固定另一个支座在趾板上；4、记录安装的工作过程，测记各测缝计的起始读数，
14、量测各有关数据用于计算缝的变形，盖上测缝计的保护罩，将传输电缆蛇形放置在电缆沟内。4.7 表面变形测点制作安装工作基点、校核基点、水准基点制作时，要求开挖至新鲜基岩后，浇筑钢筋混凝土底座和柱身。钢筋制安及砼浇筑严格按施工规范执行，浇筑前经监理工程师验收合格。大坝表面变形标点的制作按有关测量规范规定控制埋设精度。同时外观应力求美观。工作基点、校核基点、水准基点均设保护装置。5、结论综上所述，影响大坝监测设备安装的原因很多，而最终大坝监测结果的控制和管理更是一项系统工程，我们在工程建设的各个阶段，要充分利用和认真分析建设中的重要信息，减少或避免建设资金的流失，最大限度地提高建设资金的投资效益。参考文献：1李珍照.国外大坝监测几项新技术J大坝观测与土工测试，2007，21（1）：16182任权.大坝变形观测M.南京：河海大学出版社，2004.1411733刘观标，王志远，罗昌大化大坝监测系统更新改造及自动化系统设计J大坝观测与土工测试，2003，22（5）：54Andrew F. Mckown, P. E. Early Warning SystemJ. Civil Engineering, 2006,69(5)：56597
