BGK 系列振弦传感器监测系统应用方案
水库大坝除险加固工程的安全监测
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1,现状
我国现有各类水库 84926 座,其中大型水库 415 座,中型水库 2618 座,小 型水库 81893 座. 这些水库为防御洪水灾害和保障国民经济建设发挥了重要作用. 但由于各种原因,目前,许多水库存在着防洪标准偏低,达不到有关规范,规定 要求,以及工程本身质量差,工程老化失修等问题,形成了大量的病险水库,工 程不能正常运行, 严重威胁着下游人民生命财产的安全或不能充分发挥其兴利效 益.有些病险水库下游是重要城镇,厂矿,交通干线,位置险要.影响城镇安全 的大,中型水库全国有 1218 座,其中近 300 座为病险水库.这些险库病坝的安 全监测设施或因运行时间长老化或损毁, 或因受建坝时代影响未设置或设置不全, 或因改造后需要增设,总之已不能适应并满足及时监控建筑物运行工况的需要. 水库大坝进行除险加固,不仅解除了自身的安全隐患,还能增强江河防洪体 系的综合能力,提高受保护地区的防洪标准;通过除险加固,不但恢复了水库原 有设计功能,还能提高对水资源的调控能力,保证供水安全,除产生显著经济效 益外还能发挥显著环境效益.为确保水库运行安全,水库充分发挥效益,掌控水 库大坝建筑物的安全状态,运行工况是非常必要的,也是非常重要的.为此,在 除险加固的同时需要建设并完善水库大坝的安全监测设施, 建立一套及时反馈建 筑物运行工况的安全监测自动化系统.
2,设计依据与原则
对除险加固的水库大坝,一般为运行多年的老水库大坝,其沉降变形基本稳 定,经过鉴定但存在一些病险因素,过去的观测设施或无,或有但不完善或损毁 严重或老化失效.水库大坝除险加固进行安全监测设计时,首先应依据以下规范 标准: (1) 《土石坝安全监测技术规范》 (SL60‐94) (2) 《混凝土大坝安全监测技术规范》 (SDJ336‐89)水利适用,电力行业采 用(DL/T5178‐2003) (3) 《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》 (SL268‐2001) (4) 《大坝安全监测自动化技术规范》 (DL/T5211‐2005) 在满足上述规范的基础上,对除险加固的水库大坝的安全监测设计,还应考 虑以下因素: (1)通过除险加固后,水库大坝的安全监测设施能构成一个比较完善的监 测体系 (2)考虑到工程除险加固的实际特点,如针对采取的加固措施考虑观测项 目的布设. (3)突出主要的观测项目.也是最基本的观测项目,如变形观测,渗流渗 压观测和水文环境量观测. (4)手段先进,符合现代水利管理的需要.选择的仪器设备成熟可靠,观 测项目便于实施自动化监测,信息处理反馈及时.
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3,安全监测设计及实例
3.1 安全监测设计 由于各坝的结构形式,尺寸,地形,地质等条件的不同,按照有关监测规范 规定,其设计的观测项目也不完全相同,可根据各坝的具体情况和对观测的要求 而定,在观测过程中,还要根据实际情况变化进行适当的调整,但水库大坝的观 测设计的内容大体可概括为以下五个方面: ,裂缝,土石坝内部分层 (1)变形观测:包括水平位移,垂直位移(沉陷) 固结,混凝土坝扰曲,倾斜,结构缝变化等观测; (2)渗流观测:包括坝体及坝基渗漏量,水质分析,土石坝坝体浸润线及 坝基测压管水位,混凝土坝坝基扬压力及坝体渗压力等观测; (3)结构内部观测:混凝土温度,应变,应力,钢筋应力,填土压力,土 体内应力,应变,孔隙压力等; (4)环境量等工作条件观测:上下游水位,冰冻,岸坡地下水位,气温, 坝前水深,坝体温度,坝前淤积,坝区地震活动等; (5)巡视检查. 此外,根据需要还可以进行过水建筑物的水力学观测,库坝区地形变化,危 岩,滑坡监测,坝体地震反应等. 结合除险加固常见的水库大坝为土坝或土石坝为例,主要设计的基本监测项 目包括:变形观测(垂直,水平位移) ,渗流观测(浸润线,坝基渗压,渗漏量) 和水文环境量观测(水位,降雨量)等,并结合工程实际,突出以下几方面: (1)以渗流监测为重点,设置大坝坝基渗压,坝体浸润线观测以及大坝渗 漏量监测,个别考虑绕坝渗流监测; (2)保留或恢复大坝表面变形观测项目及内容; (3)适当考虑新建建筑物的监测内容.如采取了新建防渗墙加固原有防渗 体系而对防渗墙设置的监测内容; 大坝采取加高后新老建筑界面的监测或新建部 分的监测;新建泄洪洞或溢洪道的监测等. 一般监测设计内容如下: (一)变形观测 (1)水平位移 一般采用水准线法测量大坝横向水平位移,可采用经纬仪或视准仪.测点恢 复时其布置视工程规模而定,一般在坝顶靠下游坝肩布设一排,在下游坝坡布设 1~2 排,在上游坝坡正常蓄水位以上布设一排.测点位置通常选在最大坝高或原 河床处, 合拢处, 地形突变处, 地质条件复杂处, 坝内埋管及运行有异常反应处, 并使各纵排的测点都在相应横断面上,测点间距 20~50m. (2)垂直(竖向沉陷)位移观测 一般测点布设与水平位移标点同墩布设,直接由水准基点采用普通三等水准 测量观测各位移测点. (二)渗流观测 渗流观测包括坝体渗压(浸润线)观测,坝基渗压观测,绕坝渗流观测和渗 流量观测,是水库大坝必须开展的项目.对除险加固水库大坝的渗压观测一般是 充分利用已有的观测测压管,进行恢复与完善,局部进行补充,对完全失效或未

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