【摘要】大壩是進行水資源管理的一個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)測對于大壩校核設(shè)計、改進施工和性能評價都有重大意義。同時，連續(xù)長期的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，能夠提供潰壩通知預(yù)警，對于保護下游人民生命財產(chǎn)安全具有重大意義。
【關(guān)鍵詞】水工大壩；沉降監(jiān)測；水準測量；
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【正文】
20世紀以來,相繼發(fā)生了美國Teton土石壩、法國Mal2passet拱壩、意大利Vajaut拱壩、我國板橋和石漫灘等水庫的跨壩事件,給相關(guān)國家?guī)砹藨K重的災(zāi)害和巨大的經(jīng)濟損失,引起人們對大壩安全監(jiān)測的高度重視。大壩安全監(jiān)測的主要項目有變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測、應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測、溫度監(jiān)測和大壩周圍環(huán)境監(jiān)測等。由于變形監(jiān)測能直觀地反映大壩運行性態(tài),許多大壩性態(tài)出現(xiàn)異常,最初都是通過變形監(jiān)測值出現(xiàn)異常得到反映的,因此變形監(jiān)測項目列為大壩安全監(jiān)測的首選監(jiān)測項目。在我國大壩變形監(jiān)測領(lǐng)域中,經(jīng)歷了20世紀50年代開始研究和使用的人工變形監(jiān)測系統(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)的自動化變形監(jiān)測系統(tǒng)以及90年代開始研究的GPS自動化變形監(jiān)測系統(tǒng)等發(fā)展階。本文主要針對大壩變形監(jiān)測中的壩體沉降監(jiān)測做簡單的論述。
一、沉降監(jiān)測的基本要求
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)測數(shù)據(jù)，就要求水工大壩沉降監(jiān)測需要很高的精度。根據(jù)水工大壩沉降監(jiān)測精度要求高的特點，為能精確地反映出大壩壩體的沉降情況，一般規(guī)定測量的誤差應(yīng)小于變形值的1/10—1/20，為此要求沉降監(jiān)測應(yīng)使用精密水準儀(S1或S05級)，為了保證精度，減少人為誤差，個人建議使用0.7mm或0.5mm級的電子水準儀；水準尺應(yīng)使用受環(huán)境及溫差變化影響小的高精度銦合金水準尺，電子水準儀應(yīng)使用專用的配套的銦合金條碼尺。
人員素質(zhì)的要求，必須是有測量資質(zhì)的單位測繪工作人員來進行監(jiān)測，因為這些人員都接受了專業(yè)學(xué)習及技能培訓(xùn)，能熟練掌握儀器的操作規(guī)程，熟悉測量理論能針對不同工程特點、具體情況采用不同的監(jiān)測方法及監(jiān)測程序，對實施過程中出現(xiàn)的問題能夠會分析原因并正確的運用誤差理論進行平差計算，做到按時、快速、精確地完成每次監(jiān)測任務(wù)。
2、監(jiān)測時間的要求
大壩的沉降監(jiān)測對時間有嚴格的限制條件，監(jiān)測必須按時進行，只有這樣，才能得到準確的沉降情況或規(guī)律。相鄰的兩次時間間隔稱為一個監(jiān)測周期，一般大壩的沉降監(jiān)測按一定的時間段為一監(jiān)測周期(如：次/30天)，無論采取何種方式都必須按施測方案中規(guī)定的監(jiān)測周期準時進行。
3、監(jiān)測點的要求
為了能夠反映出大壩的準確沉降情況，沉降監(jiān)測點要埋設(shè)在最能反映沉降特征且便于監(jiān)測的位置。一般要求埋設(shè)在大壩壩頂位置，且相鄰點之間間距以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)計圖紙上有專門的沉降監(jiān)測點布置圖。
4、沉降監(jiān)測的自始至終要遵循“五定”原則
所謂“五定”，即常說的沉降監(jiān)測依據(jù)的基準點、工作基點和大壩上的沉降監(jiān)測點，點位要穩(wěn)定；所用儀器、設(shè)備要穩(wěn)定；監(jiān)測人員要穩(wěn)定；監(jiān)測時的環(huán)境條件基本一致；監(jiān)測路線、鏡位、程序和方法要固定。以上措施在客觀上盡量減少監(jiān)測誤差的不定性，使所測的結(jié)果具有統(tǒng)一的趨向性，保證各次復(fù)測結(jié)果與首次監(jiān)測的結(jié)果可比性更一致，使所監(jiān)測的沉降量更真實。
5、施測要求
儀器、設(shè)備的操作方法與監(jiān)測程序要熟悉、正確。在首次監(jiān)測前要對所用儀器的各項指標進行檢測校正，必要時經(jīng)計量單位予以鑒定。連續(xù)使用3——6個月重新對所用儀器、設(shè)備進行檢校。
在監(jiān)測過程中，操作人員要相互配合，工作協(xié)調(diào)一致，認真仔細，做到步步有校核。
6、沉降監(jiān)測精度的要求
根據(jù)大壩的特性和建設(shè)、設(shè)計單位的要求選擇沉降監(jiān)測精度的等級。在未有特殊要求情況下，一般性的大壩監(jiān)測過程中，采用二等水準測量的監(jiān)測方法就能滿足沉降監(jiān)測的精度要求。
7、沉降監(jiān)測成果整理及計算要求
原始數(shù)據(jù)要真實可靠，記錄計算要符合測量規(guī)范的要求，依據(jù)正確，嚴謹有序，步步校核，結(jié)果有效的原則進行成果整理及計算。
二、具體施測程序及步驟
1、建立水準控制網(wǎng)
根據(jù)工程的特點布局、現(xiàn)場的環(huán)境條件制訂測量施測方案，由建設(shè)單位提供的水準控制點根據(jù)工程的測量施測方案和布網(wǎng)原則的要求建立水準控制網(wǎng)。要求：
(1)一般大壩壩體100米外周圍要布置三個以上水準點，水準點的間距不小于100米。
(2)各水準點要設(shè)在大壩沉降可能影響到的范圍之外，水準點的埋深要符合二等水準測量的要求(大于1.5米)
根據(jù)工程特點，建立合理的水準控制網(wǎng)，與基準點聯(lián)測，平差計算出各水準點的高程。
2、建立固定的監(jiān)測路線
由場區(qū)水準控制網(wǎng)，依據(jù)沉降監(jiān)測點的埋設(shè)要求或圖紙設(shè)計的沉降監(jiān)測點布點圖，確定沉降監(jiān)測點的位置。在控制點與沉降監(jiān)測點之間建立固定的監(jiān)測路線，并在架設(shè)儀器站點與轉(zhuǎn)點處作好標記樁，保證各次監(jiān)測均沿統(tǒng)一路線。
3、沉降監(jiān)測
根據(jù)編制的大壩監(jiān)測方案及確定的監(jiān)測周期，首次監(jiān)測應(yīng)在監(jiān)測點安穩(wěn)固后及時進行。
首次監(jiān)測的沉降監(jiān)測點高程值是以后各次監(jiān)測用以比較的基礎(chǔ)，其精度要求非常高，并要求每個監(jiān)測點首次高程應(yīng)在監(jiān)測兩次后決定。
4、將各次監(jiān)測記錄整理檢查無誤后，進行平差計算，求出各次每個監(jiān)測點的高程值。從而確定出沉降量。
5、統(tǒng)計表匯總
(1)、根據(jù)各監(jiān)測周期平差計算的沉降量，列統(tǒng)計表，進行匯總。
(2)、繪制各監(jiān)測點的沉降曲線圖。
(3)根據(jù)沉降量統(tǒng)計表和沉降曲線圖，我們可以預(yù)測大壩的沉降趨勢，將大壩的沉降情況及時的反饋到有關(guān)主管部門，正確地指導(dǎo)大壩的維護和運行。同樣也為勘察設(shè)計單位提供寶貴的一手資料，以便設(shè)計出更完善的施工圖紙。
三．監(jiān)測中的注意事項：
(1)嚴格按測量規(guī)范的要求施測。
(2)每次都要用同一對水平尺。
(3)各次監(jiān)測必須按照固定的監(jiān)測路線進行。
(4)監(jiān)測時要避免陽光直射，且各監(jiān)測環(huán)境基本一致。
(5)成像清晰、穩(wěn)定時再讀數(shù)。
(6)隨時監(jiān)測，隨時檢核計算，監(jiān)測時要—氣阿成。
(7)在雨季前后或者3-6個月需聯(lián)測一次控制水準網(wǎng)，檢查水準控制網(wǎng)水準點的標高是否有變動。
(8)將各次所監(jiān)測沉降情況及時反饋，以便于當大壩沉降異常時，有關(guān)部門能及時采取應(yīng)急措施。
【參考文獻】
《工程測量規(guī)范》GB50026-2007；
《水利水電工程施工測量規(guī)范》(SL 52-93)；
《國家一、二等水準測量規(guī)范》GB12897-91；
《國家三、四等水準測量規(guī)范》GB/T 12898-2009。
