某水电站大坝变形监测成果分析

某水电站大坝变形监测成果分析

龙耿文

中水珠江规划勘测设计有限公司广东广州510610

摘要：水电站大坝表面变形监测是水电站安全运营的重要组成部分，通过变形监测能够综合而直观地反映大坝的安全状态，在监视大坝安全运行方面发挥着重要作用。本文以某水电站为例，简单介绍了监测方案主要要求，分析了该水电站大坝水平及垂直位移监测的数据和成果，以期为今后水电站大坝的监测提供借鉴。

关键词：水电站大坝；变形监测；水平位移；垂直位移

1引言

水电站大坝的安全监测工作中，变形、位移是十分重要的监测项目。大坝变形是坝体和基础状态的综合反映，也是衡量大坝运行时结构是否正常、安全、可靠的重要标志，变形监测就是利用专用的仪器和方法对变形体的变形现象进行持续观测、对变形体变形形态进行分析和变形体变形的发展态势进行预测，当发现产生变形时及时采取措施，避免因沉降原因造成水电站大坝主体结构的破坏或产生影响大坝使用功能的裂缝，造成巨大的经济损失。

2水电站大坝变形监测的重要性

（1）鉴定施工质量：大坝在施工期间的变化反映了施工质量，并为改进施工提供信息，加快施工进度。

（2）确保大坝安全运行：水电站大坝变形监测可以有效评价边坡施工及其使用过程中边坡的稳定程度，并做出有关预报，为业主、施工方及监理提供预报数据，跟踪和控制施工进程，对可能出现的险情及时提供报警值，以确保大坝的安全运行。

（3）充分发挥工程效益：根据检测结果可以推断大坝在各种水位及外界温度等作用的安全度，指导大坝的正常运行，使其在安全的前提下充分发挥工程效益。

3大坝监测案例

该水电站是以发电为主，兼有航运、防洪、城市供水、旅游等综合效益的水利水电枢纽工程，大坝主体结构表面布置了12个水平位移监测点（全部为强制观测墩）和12个垂直位移监测点，远离大坝影响范围外布置了2个水平位移监测基准点和2个垂直位移监测基准点，2009年2月~2017年4月期间共对该水电站进行了27期水平位移监测和垂直位移监测，本次观测时间为2017年4月份。

3.1水平位移监测

（1）水平位移监测方法

该水电站大坝水平位移监测采用视准线法观测，使用LeicaTCA2003全站仪进行观测，活动觇牌读数法测量。视准线法观测前，对活动觇牌进行了零位差测定。视准线法观测时，在视准线两端各设固定测站，设置的测站点观测靠近端的测点偏离值。

（2）水平位移监测成果精度

水平位移监测采用视准线观测，每个监测点分别用全站仪观测2个测回，每半测回观测4组数据，测回平均值互差较差均小于1mm，本次监测位移量中误差为0.68mm，满足《混凝土坝安全监测技术规范》中混凝土坝坝体水平位移量中误差±1mm要求。

（3）水平位移监测成果分析

大坝水平位移变化量通过计算及成图进行比较，与首期比较，顺河流方向，大坝右岸坝肩部分（测点P11）表现为向下游平移现象，平均水平位移量为-2.36mm；大坝左岸引坝部分（测点P3、P2、P1）表现为向上游平移现象，平均水平位移量为+0.63mm；进水口及厂房部分（测点P10、P9）表现为向上游平移现象，平均水平位移量为+3.36mm；水闸部分（测点P8、P7、P6、P5、P4、O3）表现为向上游平移现象，平均水平位移量为+4.73mm。

与上期比较，大坝右岸坝肩部分（测点P11）表现为向上游平移现象，平均水平位移量为+1.71mm；大坝左岸引坝部分（测点P3、P2、P1）表现为向上游平移现象，平均水平位移量为+0.40mm；进水口及厂房部分（测点P10、P9）表现为向下游平移现象，平均水平位移量为-1.76mm；水闸部分（测点P8、P7、P6、P5、P4、O3）表现为向上游平移现象，平均水平位移量为+1.36mm。

3.2垂直位移监测

（1）垂直位移监测方法

垂直位移采用常规水准法进行测量，按《国家一、二等水准测量规范》中二等水准测量精度要求进行观测，操作方法及记录均严格按规范执行，水准观测布置成闭合水准路线，使用TrimbleDiNi03数字水准仪进行往、返观测，奇数站上的观测顺序为“后前前后”，偶数站的观测顺序为“前后后前”。观测顺序首先由“基1”基岩水准点开始，连测至旧基岩水准点“S1”作检查，然后分别观测大坝上面布置的监测点O2、P11、P10、…、P1、J1，最后闭合至“基1”水准点。

（2）垂直位移监测数据精度

大坝垂直位移观测点采用二等水准测量方法观测，按测站进行平差。经计算，水准路线往、返测高差不符值均小于（n为测站数）限差值要求；二等水准闭合差为-0.50mm，小于限差±4.49mm，观测过程完全满足规范限差要求；往返测高程中误差为0.34mm，高程成果精度满足《混凝土坝安全监测技术规范》中混凝土坝坝体垂直位移量中误差±1mm要求。

（3）垂直位移监测成果分析

大坝右岸坝肩部分（测点P11）表现为下沉现象，平均垂直位移量为-18.65mm；大坝左岸引坝部分（测点P3、P2、P1）表现为下沉现象，平均垂直位移量为-56.98mm；进水口及厂房部分（测点P10、P9）表现为上浮现象，平均垂直位移量为+0.48mm；水闸部分（测点P8、P7、P6、P5、P4、O3）表现为上浮现象，平均垂直位移量为+0.22mm；出水口部分（测点P17、P16）表现为上浮现象，平均垂直位移量为+0.86mm。

与上期比较，大坝右岸坝肩部分（测点P11）表现为上浮现象，平均垂直位移量为+0.31mm；大坝左岸引坝部分（测点P3、P2、P1）表现为下沉现象，平均垂直位移量为-0.55mm；进水口及厂房部分（测点P10、P9）表现为下沉现象，平均垂直位移量为-0.45mm；水闸部分（测点P8、P7、P6、P5、P4、O3）表现为下沉现象，平均垂直位移量为-0.03mm；出水口部分（测点P17、P16）表现为下沉现象，平均垂直位移量为-0.26mm。

3.3大坝监测结论分析

（1）由本期测量的水平位移和垂直位移成果分析可以看出：大坝主体（进水口、厂房、出水口、水闸、船闸）与首期比较，水平位移表现为向上游平移现象，平均水平位移量为+4.39mm，同时垂直位移表现为上浮现象，平均垂直位移量为+0.42mm；与上期比较，水平位移表现为向上游平移现象，平均水平位移量为+0.58mm，同时垂直位移表现为下沉现象，平均垂直位移量为-0.16mm。

（2）通过几年数据进行分析得出，大坝主体部分呈向上游平移趋势，平均水平位移量为+4.15mm，平移累积变化明显；同时呈下沉趋势，平均垂直位移量为-0.10mm，沉降累积变化不明显。左岸引坝部分呈向下游平移趋势，平均水平位移量为-0.69mm；同时呈下沉趋势，平均垂直位移量为-55.50mm，沉降累积变化明显。

（3）本期大坝变形监测，根据水平位移及垂直位移监测数据，没有出现不规则数据，大坝主体结构变化稳定有规律。

（4）左岸引坝部分由于是回填土坝，在自然环境下靠自身重力沉降密实需要相当长的时间，受雨水及各种外压力作用累积沉降量略大，该位置应重点关注。

4结束语

任何建筑体都会存在绝对下沉，同时，在工程建设和使用过程中变形的现象一直存在。因此，变形速率的大小对于建筑体尤其是电站大坝来说尤为重要，因此，必须要采用科学合理的监测方法，监测出真实可靠的变形数据，为后期水电站的平稳运行和安全生产提供强有力的保障。

参考文献：

[1]刘建坤，由广昊，马林艳.长河坝大坝施工期安全监测成果分析[J].水力发电.2016（10）.

[2]《混凝土坝安全监测技术规范》（SL601-2013）.

[3]《国家一、二等水准测量规范》（GB/T12897-2006）