浅谈水工大坝沉降变形监测

【摘要】大坝是进行水资源管理的一个重要和不可或缺的建筑。大坝形状各异，从小规模的土坝到大型混凝土大坝，大坝的安全监测对于大坝校核设计、改进施工和性能评价都有重大意义。同时，连续长期的大坝安全监测系统，能够提供溃坝通知预警，对于保护下游人民生命财产安全具有重大意义。

【关键词】水工大坝；沉降监测；水准测量；

中图分类号：TV文献标识码：A文章编号：

【正文】

20世纪以来,相继发生了美国Teton土石坝、法国Mal2passet拱坝、意大利Vajaut拱坝、我国板桥和石漫滩等水库的跨坝事件,给相关国家带来了惨重的灾害和巨大的经济损失,引起人们对大坝安全监测的高度重视。大坝安全监测的主要项目有变形监测、渗流监测、应力应变监测、温度监测和大坝周围环境监测等。由于变形监测能直观地反映大坝运行性态,许多大坝性态出现异常,最初都是通过变形监测值出现异常得到反映的,因此变形监测项目列为大坝安全监测的首选监测项目。在我国大坝变形监测领域中,经历了20世纪50年代开始研究和使用的人工变形监测系统,70年代开始研究和使用的以传感器、激光技术和全站仪TPS为基础的自动化变形监测系统以及90年代开始研究的GPS自动化变形监测系统等发展阶。本文主要针对大坝变形监测中的坝体沉降监测做简单的论述。

一、沉降监测的基本要求

1、仪器设备、人员素质的要求

水工大坝沉降变化量很小，要想得到大坝沉降变形的监测数据，就要求水工大坝沉降监测需要很高的精度。根据水工大坝沉降监测精度要求高的特点，为能精确地反映出大坝坝体的沉降情况，一般规定测量的误差应小于变形值的1/10—1/20，为此要求沉降监测应使用精密水准仪(S1或S05级)，为了保证精度，减少人为误差，个人建议使用0.7mm或0.5mm级的电子水准仪；水准尺应使用受环境及温差变化影响小的高精度铟合金水准尺，电子水准仪应使用专用的配套的铟合金条码尺。

人员素质的要求，必须是有测量资质的单位测绘工作人员来进行监测，因为这些人员都接受了专业学习及技能培训，能熟练掌握仪器的操作规程，熟悉测量理论能针对不同工程特点、具体情况采用不同的监测方法及监测程序，对实施过程中出现的问题能够会分析原因并正确的运用误差理论进行平差计算，做到按时、快速、精确地完成每次监测任务。

2、监测时间的要求

大坝的沉降监测对时间有严格的限制条件，监测必须按时进行，只有这样，才能得到准确的沉降情况或规律。相邻的两次时间间隔称为一个监测周期，一般大坝的沉降监测按一定的时间段为一监测周期(如：次/30天)，无论采取何种方式都必须按施测方案中规定的监测周期准时进行。

3、监测点的要求

为了能够反映出大坝的准确沉降情况，沉降监测点要埋设在最能反映沉降特征且便于监测的位置。一般要求埋设在大坝坝顶位置，且相邻点之间间距以10——20米为宜，均匀地分布在大坝坝轴线上。通常情况下，大坝设计图纸上有专门的沉降监测点布置图。

4、沉降监测的自始至终要遵循“五定”原则

所谓“五定”，即常说的沉降监测依据的基准点、工作基点和大坝上的沉降监测点，点位要稳定；所用仪器、设备要稳定；监测人员要稳定；监测时的环境条件基本一致；监测路线、镜位、程序和方法要固定。以上措施在客观上尽量减少监测误差的不定性，使所测的结果具有统一的趋向性，保证各次复测结果与首次监测的结果可比性更一致，使所监测的沉降量更真实。

5、施测要求

仪器、设备的操作方法与监测程序要熟悉、正确。在首次监测前要对所用仪器的各项指标进行检测校正，必要时经计量单位予以鉴定。连续使用3——6个月重新对所用仪器、设备进行检校。

在监测过程中，操作人员要相互配合，工作协调一致，认真仔细，做到步步有校核。

6、沉降监测精度的要求

根据大坝的特性和建设、设计单位的要求选择沉降监测精度的等级。在未有特殊要求情况下，一般性的大坝监测过程中，采用二等水准测量的监测方法就能满足沉降监测的精度要求。

7、沉降监测成果整理及计算要求

原始数据要真实可靠，记录计算要符合测量规范的要求，依据正确，严谨有序，步步校核，结果有效的原则进行成果整理及计算。

二、具体施测程序及步骤

1、建立水准控制网

根据工程的特点布局、现场的环境条件制订测量施测方案，由建设单位提供的水准控制点根据工程的测量施测方案和布网原则的要求建立水准控制网。要求：

(1)一般大坝坝体100米外周围要布置三个以上水准点，水准点的间距不小于100米。

(2)各水准点要设在大坝沉降可能影响到的范围之外，水准点的埋深要符合二等水准测量的要求(大于1.5米)

根据工程特点，建立合理的水准控制网，与基准点联测，平差计算出各水准点的高程。

2、建立固定的监测路线

由场区水准控制网，依据沉降监测点的埋设要求或图纸设计的沉降监测点布点图，确定沉降监测点的位置。在控制点与沉降监测点之间建立固定的监测路线，并在架设仪器站点与转点处作好标记桩，保证各次监测均沿统一路线。

3、沉降监测

根据编制的大坝监测方案及确定的监测周期，首次监测应在监测点安稳固后及时进行。

首次监测的沉降监测点高程值是以后各次监测用以比较的基础，其精度要求非常高，并要求每个监测点首次高程应在监测两次后决定。

4、将各次监测记录整理检查无误后，进行平差计算，求出各次每个监测点的高程值。从而确定出沉降量。

5、统计表汇总

(1)、根据各监测周期平差计算的沉降量，列统计表，进行汇总。

(2)、绘制各监测点的沉降曲线图。

(3)根据沉降量统计表和沉降曲线图，我们可以预测大坝的沉降趋势，将大坝的沉降情况及时的反馈到有关主管部门，正确地指导大坝的维护和运行。同样也为勘察设计单位提供宝贵的一手资料，以便设计出更完善的施工图纸。

三．监测中的注意事项：

(1)严格按测量规范的要求施测。

(2)每次都要用同一对水平尺。

(3)各次监测必须按照固定的监测路线进行。

(4)监测时要避免阳光直射，且各监测环境基本一致。

(5)成像清晰、稳定时再读数。

(6)随时监测，随时检核计算，监测时要—气阿成。

(7)在雨季前后或者3-6个月需联测一次控制水准网，检查水准控制网水准点的标高是否有变动。

(8)将各次所监测沉降情况及时反馈，以便于当大坝沉降异常时，有关部门能及时采取应急措施。