水库除险加固安全监测仪器布置图

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水库除险加固安全监测仪器布置图

来源:四川葛南仪器有限公司 | 作者:四川葛南仪器 13990288886 | 发布时间: 2019-12-08 | 2495 次浏览 | 分享到:

水库除险加固安全监测仪器布置图：主要对坝坡位移和渗流监测。

水库除险加固安全监测仪器布置图：主要对坝坡位移和渗流监测。
［摘要］结合水库除险加固主体工程的改造，对水库现有部分安全监测仪器、设施进行更新改造，建立一套及时反馈建筑物运行工况的安全监测系统，保证水库安全管理运行。
水库多年运行存在诸多安全隐患，被鉴定为“三类坝”，需要进行水库除险加固，维持原工程规模不变，主要对壤土心墙坝、溢洪道、泄洪洞三部分工程进行维修加固。结合此次主体工程的改造，对部分水库现有安全监测仪器、设施进行更新改造，建立一套及时反馈建筑物运行工况的安全监测系统。
目前水库安全监测主要设有变形监测和渗流监测两大类。
1.1 变形监测
表面垂直位移采用精密水准测量方法，利用水准仪进行观测；表面水平位移采用视准线法(活动舰牌法)，利用经纬仪进行观测；倒垂线观测使用三维坐标仪进行观测，目前坝体表面垂直位移、水平位移布置了测点29个。坝体内部分层垂直位移、水平位移分别采用沉降仪和测斜仪进行观测，目前共有观测孔2个，分别位于桩号0+360.00m，1+442.00m处。
1.2 渗流监测
大坝渗流监测于1991年共布设65个观测孔，分布在11个断面。其中，坝体渗流45孔，坝基渗流15孔，绕坝渗流5孔。2000年4月又增设了一个观测断面、5个观测孔，其中，心墙2孔、砂砾层3孔。目前，坝体渗流监测共计70个测点。
1.3 存在的问题
1）水库现有安全监测设施、设备老化落后，变形标点因冻融作用破损严重。
2）测压管保护装置同坝顶高程相同，长期被通行的车辆碾压，造成保护装置经常开焊破坏变形，很难打开，已多次维修。
3）坝体表面水平位移观测使用的是T3经纬仪，使用年限已久，仪器精度降低。同时由于视准线过长(大于1800 m)，观测精度低。三维坐标仪年久失修，倒垂线已无法进行观侧。
4）现有渗流监测设施中，测压管出口至MCU之间仪器电缆老化，电缆保护管锈蚀严重，有的电缆与保护管粘连，影响信号传输。
5）安装的渗压计为量程0.35MPa，长期观测成果表明，测压管水位变幅在3～10m，由于选用的渗压计量程偏大以及已安装运行14年等因素的影响，导致实际测量精度较低，难以满足现行规范的要求。
6）大坝上游护坡表面变形监测点，在上游干砌石护坡处理过程中，采取了细石混凝土灌浆处理措施，灌浆后测点与护坡整体形成一体.导致测点的测值不能真实反应坝体变形。
针对以上问题，在此次除险加固工程中，需要对部分现有安全监测仪器、设施进行更新改造。
2 改造的主要内容
水库除险加固工程安全监测系统改造内容主要包括：坝顶所有表面变形监测设备、设施进行重建；渗流监测设备及相关的仪器电缆进行更换；溢洪道增设变形、混凝土应力应变及温度、闸室底板扬压力监测。按照监测功能可分为：表面变形监测，闸墩混凝土应力、钢筋应力及温度监测，渗流监测，自动化监测。
2.1 表面变形监测
在坝址下游区布设一等精密水准基点网。精密水准基点网由1组水准基点组（3点）、11个水准工作基点组成水准环线，按国家一等水准测量精度施测。水准基点组布置在坝下游约1.5km处的上坝公路附近；大坝水准工作基点沿用原有的7个工作基点，溢洪道新增设4个水准工作基点。
1）表面垂直位移监测
因坝顶施工原监测设施无法保留，需要新设坝体表而垂直位移测点，测点布置在坝顶心墙轴线部位，共布置17个测点。测点沿坝轴线方向与原测点桩号相同，以便与原监测数据进行衔接。在坝顶左右岸各建一组（2点）坝顶垂直位移监测工作基点。
对上游坝坡D线的测点进行重新修建，共建6个测点。对下游坝坡C线及马道上B线原有8个垂直位移测点设备及7个工作基点设备及保护罩进行更换。
溢洪道每个闸墩上设垂直位移测点1个，左右边墙分别设4个，共布置12个测点。修建溢洪道水准工作基点4点，左右侧各1组（2点）。
结合坝体改造及原监测系统情况，坝体表面垂直位移监测仍采用精密水准法观测。采用的仪器为电子水准仪和配套水准尺。水准工作基点与垂直位移监测点，组成闭合或附合水准路线，按二等水准测量精度施测。
2）表面水平位移监测
因坝顶施工原监测设施无法保留，结合坝顶拆除处理方案和原观测布置情况，在坝顶公路下游侧新建坝体水平位移监测测点，每个测点间隔约100m，坝顶共布置16个测点。测点沿坝轴线方向对照原坝顶（A线）测点位置布置，以便监测数据的衔接与对应分析。
由于坝轴线较长，坝顶视准线长约1500m。根据规范要求视准线长度超过500m时，应增设工作基点，因此需进行分段布设，共分成4段：其中一个工作基点和一个校核工作基点布置在右岸山体上，位于视准线测点的延长线上；3个工作基点布设在坝体上。为了给工作基点提供基准，共布置3条倒垂线，分别位于桩号0+203,0+692m和1+192m下游坝坡上，在倒垂部位建观测房。倒垂线人工观测采用光学垂线仪，自动观测采用遥测垂线仪，MCU与自动采集中心通过无线通讯设备进行数据传输。
对上游坝坡D线的测点进行重新修建，与垂直位移点共用一个测点墩，共建6个测点。对下游坝坡C线及马道上B线原有8个水平位移测点及6个工作基点的设备及保护罩进行更换。
视准线采用小角法分段施测。为提高视准线观测梢度、降低视准线观测工作强度，采用具有自动目标识别及快速跟踪功能的全站仪及配套设备进行观测。
3）大坝基础防渗处理范围内防渗墙的监测
在大坝基础防渗处理范围0+150.00～0+815.00m(长665m)和1+222.00～1+470.00m(长248m)内，布置测斜孔监测防渗墙的水平位移。在0+150.00～0+815.00m范围内设一个测斜孔，在1+222.00～1+470.00m范围内设2个测斜孔。观测采用现有的测斜仪进行。
2.2 闸墩混凝土应力、钢筋应力及温度监测
在闸墩设置一个监测断面，布置应变计组、无应力计、钢筋计及温度计进行闸墩混凝土应力、钢筋应力及混凝土温度监测。
1）闸墩应力监测
在监测断面内闸墩应力比较集中的部位，布置三向应变计组监测混凝土应力的变化，在距每组应变计组1.5m的部位布置无应力计，共布置2组三向应变计组，2支无应力计。
2）钢筋应力监测
在监测断面内闸墩的扇形钢筋部位，沿不同高程布置10支钢筋计，监测扇形钢筋应力的变化，在闸墩两侧弧门支座根部的部位各布置钢筋计1支。共布置12支钢筋计。
3）温度监测
闸墩温度与混凝土应力、钢筋应力监测采用同一监测断面，由于应变计、钢筋计可兼测温度，因此在有应变计的部位不再布置温度计，闸墩及其基础共布置18支温度计。在坝基钻孔，沿孔内不同高程埋设温度计监测坝基温度，共布置3支温度计。
2.3 渗流监测
渗流监测包括坝基和坝体渗流压力、渗流量、绕坝渗流监测，新处理段防渗堵及帷幕防渗效果监测。
1）坝基、坝体渗流压力及绕坝渗流监测
针对渗流监测中存在的问题，对全部测压管进行扫孔处理，根据察尔森水库管理局多年运行监测数据反映出的仪器量程过大，造成测量精度较低。因此，更换部分水位变幅较小，仪器量程偏大的渗压计，共更换55支渗压计。仪器安装完成后引入原MCU，对于所有线路进行电缆保护管和电缆更换，恢复渗漏量监测所需的仪器设备、设施。
2）溢洪道闸室底板扬压力
根据溢洪道改造方案，为监测溢洪道闸室底板扬压力，在3个泄洪孔各选一个监测断面，每个断面布置4支渗压计，共布置12支。仪器电缆最终引至溢洪道顶启闭机室内设置的MCU。
3）渗流量
原水库监测设计中有4座量水堰，溢洪道附近的量水堰在’98洪水中被冲毁，其它3座没有安装。结合此次除险加固设计中监测仪器设备的更新改造，在原位置对原设计中的渗流量监测仪器设备进行恢复与修建，共修建量水堰4座，并在该位置建量水堰观测维护房。人工观测采用水位测针，自动观测采用磁致式液位计。
4）新处理段防渗墙及帷幕防渗效果监测
为监测新处理段防渗墙及帷幕防渗效果，在0+ 150.00～0+815.00m范围内设一个监测断而，在1+222.00～1+470.00m范围内设2个监测断面。在监测断面内的心墙及帷幕后分不同高程布置渗压计监测其防渗效果，每个断面布置2支渗压计，共布置6支。
2.4 自动化监测
此次改造可纳入自动化监测系统的仪器共计69支，仪器通过设在监测站内的MCU进行数据采集，与原自动化监测系统通讯方式一致，采用电台设备进行无线通讯。原有软件进行升级改造。共设2个监测站，其中1号监测站设在桩号0+570m处的观测房内，2号监测站位于闸墩上的启闭机室内。布置在坝顶的倒垂引入1号监测站，站内设1台MCU；布置在闸墩内的仪器引入2号监测站，站内设2台MCU。观测房用电由溢洪道配电室内0.4kV低压配电屏引接，坝顶其它观测用电由坝顶观测房引入。
3 结语水库除险加固工程安全监测系统的改造设计满足水库管理运行要求，仪器的安装埋设、电缆的敷设符合设计规范要求，安全监测系统性能良好，较好地实现了水库安全运行的自动监测和远程控制。

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