變形監測網點設計論文

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摘要：簡要敘述了變形監測網點的布設、監測方案的選擇，并對監測結果進行了分析，提出了合理的建議。

關鍵詞：小孤山水電站；變形監測；結果分析；預報

一、工程概況

小孤山水電站水利樞紐是我國目前建在軟基上的第一座中型電站閘壩，是黑河大峽谷的第3座梯級水電站，上接大孤山水電站廠房尾水，設計正常蓄水位2160m；下接龍首二級(西流水)水電站庫尾，正常水位1920m，開發段河道長約15km，設計水頭140m，該水電站采用長隧洞引水式方案開發，設計引水流量98m3/s，電站裝機約100MW。工程規模屬中型工程，主要建筑物設計標準為三級，次要建筑物設計標準為四級，臨時建筑物設計標準為五級。小孤山水電站開發河段位于甘肅省肅南裕固族自治縣境內的黑河大峽谷中段，兩岸有大面積陡崖分布，峭壁聳立，河中亂石層疊，水流湍急。有山區四級公路沿峽谷穿過，樞紐距張掖市約100km，交通便利。

為了解和掌握閘壩的穩定性、驗證相關的設計參數，確保水電站的長期運行安全，保證發電機組正常出力和投資效益的正常發揮，受黑河水電開發有限責任公司的委托，按照《黑河小孤山水電站樞紐外部永久變形監測技術設計報告》和《水利水電工程測量規范》、《水利水電施工測量規范》、《混凝土壩安全監測技術規范》的要求，對小孤山水電站樞紐外部進行變形監測，并對監測結果進行了分析。

二、外部變形監測方案設計

外部變形監測主要從兩方面展開工作，一是進行建筑物水平位移監測，另一是進行建筑物沉降監測。水平位移監測采用視準線法，在設置有強制對中裝置的觀測墩上架設高精度經緯儀，照準視準線另一端點，測定設置在該軸線上的監測點的變形情況。沉降監測是采用精密幾何水準測量的方法，測定布設于建筑物上觀測點的高程變化，來確定建筑物的沉降情況。

在監測過程中，一旦發現監測點水平位移量變化較大、監測點沉降量較大或沉降量明顯不均勻時，應及時向業主報告，根據需要采取必要的防范措施。在沉降監測中，為了保證監測精度，正確反映建筑物的沉降情況，按照二等精密水準測量的技術要求施測。

2.1觀測點位的設置

變形監測點的布設是進行變形監測的基礎。根據監測點布設從整體到局部的原則，依據小孤山閘壩的結構形式及特點，在樞紐閘壩1#、2#、3#和4#泄洪沖砂閘范圍內，布設3條視準線進行閘壩水平位移監測；布設2條精密水準路線和1條支點水準路線進行閘壩沉降監測。

水平位移觀測基點B1、B2和B3是具有強制對中裝置、高1.20m的混凝土觀測墩，預制在右岸道路兩邊的基巖上，四周加置了鐵柵欄；照準基點A1、A2和A3是標有“萊卡”字樣的目標專用照準覘牌，用3個(或4個)螺釘固定在左岸基巖上。水準工作基點有2個，一個位于B2觀測墩底座上，一個位于Y15監測點下游右岸基巖上，均為現澆圓鋼標志。兩個水準工作基點上均引測了二等水準高程。

Y01～Y15是設計的變形監測點，這些點為高出地面0.30m的現澆永久監測墩，其上安置了強制對中盤和水準高程測量標志，作為平面位移監測和垂直位移監測的標志。

2.2變形監測使用儀器的選擇

為保證測量成果準確、可靠，滿足規范規定的精度要求，水平位移監測采用T3型經緯儀，并配用監測專用活動覘標進行；沉降監測，選用德國蔡司公司生產的NA-2型精密光學水準儀(±0.40mm/km)并配用銦瓦合金標尺進行幾何水準測量。在作業前后，對儀器的相關項目進行了檢驗與校正，使監測儀器的各項指標符合國家及規范要求。

2.3變形監測方法

水平位移觀測是將T3型精密經緯儀架設在B點，正倒鏡照準對應的特制照準點A各一次，對架設在各監測點上的帶有千分尺的移動覘標各讀取一組數據，取其中數作為最終觀測值。在沉降監測中，為了保證監測精度，正確反映建筑物的沉降情況，按照二等精密水準測量的技術要求施測。

三、監測數據處理及成果分析

3.1數據處理

外業數據觀測結束后，對觀測數據進行認真地檢查校核，剔除粗差后參與計算。閘壩的水平位移量，是將各監測點的觀測量與上一次觀測值比較得出相對位移量，將各監測點的觀測量與初始值比較得出絕對位移量；閘壩的垂直位移量，是將各監測點上利用附合水準路線經平差計算求得的高程值與上一次觀測值比較得出相對位移量，將各監測點求得的高程值與初始值比較求出絕對位移量。

3.2成果分析

2006年4月23日進駐工地，在28日下閘蓄水前幾天，對各監測點的初始值進行了測定。2006年5月4日開始首期監測，至2008年5月的2年內，從前段(2006年6月22日前的6期)的按通知無周期規則監測到后段(2006年6月22日后的100期)每周四進行的有周期規則性監測，共計106期。

為分析和研究閘壩的外部變形，繪制了監測期水庫水位過程線和各監測點的位移過程線：以各視準線上的監測點組成的橫剖面代表閘壩橫向位移曲線和以各閘墩為單元，其上監測點組成的縱剖面代表閘壩縱向位移曲線。

通過監測數據分析各個監測點的位移過程線(剔除個別監測期個別監測點的異常值)認為，上游排視準線上的監測點的變形情形是：位于壩左(混凝土壩)上的Y01的變形位移量不大，雖然在一段時間內和同在一條視準線上的其它監測點呈相似的變化方向、過程，但因變形位移量大多在2倍測量中誤差內，所以可以認為它是相對穩定的。Y02、Y03、Y04和Y05點在以上監測期發生變形且位移量隨水位變化波動，總趨勢是水平位移初期向上游，然后再向下游的過程；由于上游排監測基準點(B1)遭撞擊破壞，自74期后Y01、Y02、Y03、Y04和Y05點無水平位移監測數據，故對上游排的水平位移無法進行連續性分析；垂直位移是一個緩慢上升到回落繼而下沉的過程，且位移量不大。

中游排視準線上的監測點的位移變形情形是：位于壩左的Y06的水平位移變形量相對較小(最大達到-4.96mm)，但和同在一條視準線上的其它監測點呈相似的變化方向、過程；要引起注意的是Y07、Y08、Y09、Y10和Y11監測點，在監測期后期水平位移向下游方向發生位移變形并隨水位升降呈規律性的上下波動且呈加快趨勢。Y07的水平位移量最大達到-5.96mm，Y08的水平位移量最大達到-9.66mm，Y09的水平位移量最大達到-11.94mm，Y10的水平位移量最大達到-12.01mm，Y11的水平位移量最大達到-13.79mm。垂直位移的變化在整個監測期也是比較平穩的，總體上講是一個緩慢上升到回落下沉的過程，但明顯隨水位升降呈上下波動規律。

下游排視準線上的監測點的位移趨勢是：在整個監測期，Y12的水平位移量和垂直位移量相對較小，Y13、Y14、Y15的垂直位移量相對較小而水平位移量較大，水平位移量絕大部分為負值并隨水位升降呈規律性的上下波動且向下游方向變形位移。Y13的水平位移量最大達到-10.13mm，Y14的水平位移量最大達到-10.84mm，Y15的水平位移量最大達到-11.30mm。垂直位移量的變化在整個監測期都是比較平穩的，總體呈下降趨勢，但位移變化量小，明顯隨水位升降呈上下波動規律。公務員之家

四、結論

通過對2年監測數據分析，認為在該監測期閘壩發生了位移變形，且位移變形在時間和空間上都是不均勻的：①閘壩靠左岸位移變形較小，靠右岸位移變形較大；②水平位移變形較大而垂直位移變形較?。虎鬯轿灰谱冃畏较蛳蛳掠?，大小隨蓄水位的高低波動并在波動中增大；④該閘壩存在不均勻位移變形，且不均勻位移變形特征比較明顯。

在整個監測期的后期，監測點Y07、Y08、Y09、Y10、Y11、Y13、Y14、Y15的水平位移量均逐漸增大，且有繼續增大的趨勢；垂直位移由蓄水初期的上升到回落再到下沉態勢，但垂直位移量較小，明顯隨水位升降呈上下有規律波動。需要強調的是：該閘壩靠右岸各監測點在這期間的水平位移量(向下游)逐漸增大而左岸變化量較小，通過對各個監測點的監測數據的比對、分析，認為該閘壩發生了不均勻位移變形且特征比較明顯，而殘余變形值逐漸減小。

參考文獻

[1]JGJ/T8-97，建筑變形測量規程[S].

[2]SDJ336-89，混凝土大壩安全監測技術規范[S].