摘要：在水利工程施工中，为提高工程质量和安全性，除要做好大坝的变形监测外，还要结合变形情况进行维护，从而延长工程的使用期限。下面，笔者结合多年经验，对大坝变形监测及维护进行简要探讨，供同行学习和借鉴。
关键词：水利工程；大坝变形；监测；维护
水利工程作为我国的基础设施，其质量和业主权益、周围居民的生命安全有着直接关系。而大坝作为水利工程的重要组成，一旦出现变形，就会影响整个工程的施工质量。对此，实时监控和观察大坝，及时维护变形的大坝，能为延长其寿命，提高整体安全性奠定基础。
1、造孔施工和埋设安装
伴随着科学技术的发展，各种先进施工材料和技术问世，使得现代建筑工程性能得以改善。在水利工程大坝监测和维护中，首先要进行钢管标、倒垂孔等设施的造孔施工，并埋设和安装。具体施工中，需要在钢管标、倒垂孔等部位形成后，方可按要求和标准定位孔位。及时就位钻机，认真校正其位置，确保施工精准。一般来讲，倒垂孔的垂直度应满足保护管需求，有效孔径在100mm以上，钢管标、钢等垂直度满足保护管的埋设需求[1]。
2、正垂线埋管的埋设安装
水利工程砼坝体中的正垂线埋管，例如钢管、砼管等，需要严格按要求测量、放样，待埋管位置明确后，再进行埋管的定位处理。通常情况下，埋管垂直度应控制在可允许偏差内，注意埋管牢固度的增强，预防砼浇筑变形现象的出现。砼浇筑结束后，即刻复测正垂线埋管深度和垂直度，方便后续对垂直度进行调整。在砼管安装期间，保证管口有效、平顺的衔接，避免错位。接口处用油毡封闭，以免流入水泥砂浆，影响密实度。对于钢管的安装，除要保证管口衔接平顺外，还要严密、平整的焊接。待正垂线埋管安装完成后，及时收集和整理竣工资料。
3、变形监测设施的布置
在水利工程大坝廊道的变形监测设备，比如精密导线、引张线、垂直位移监测点、精力水准正等，需要严格按设计图纸，对监测设施的预留、埋设进行测量，待位置准确无误后，再进行安装施工。变形监测设施安装过程中，除要保证位置精准外，还要确保相应设施安装牢固，于安装结束后对工程进行验收。通常情况下，水利工程大坝表面监测点多分布于中坝，因此需要在中坝设立观测面，距离为200m。随后，在临近断面设置多个观测点[2]。从整体布局上看，应设置41个观测断面，168个标点，竖向位移、水平位移可共同观测点。对于东西副坝，每个300m设置一个观测断面，在每个断面设置3-4个观测点，14个断面共设置40个观测点。借助水准法检测大坝表面的竖向位移，用双频GPS接收机观测水平位移。
4、变形监测设备的安装调试
4.1安装和调试倒垂线
使用弹性导中器、浮体组对保护管的垂直度进行复测，明确倒垂线的埋设部位。根据施工图纸和相关要求，安装倒垂线锚块、垂浮体组，使用滑轮将不锈钢丝放入保护管，在锚块作用下牵拉不锈钢丝。参照锚块的埋设部位，精准定位不锈钢丝位置。将注浆软管布设于保护管，精准计算锚块所需水泥砂浆含量，借助软管注入。水泥砂浆注入结束后，对不锈钢丝的位置进行再次检查，一旦发现其位置偏移，应即刻采用有效措施调整，使其尽快恢复至埋设锚块的位置。
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4.2安装和复测正垂线
检测正垂线垂直度，明确具体的埋设位置。参照正垂线的埋设部位，安装活动夹、固定夹线、正垂线等装置。悬挂正垂线重力锤，牢靠固定夹线装置，在大坝观测墩上布设基座、座标仪，将变压器油注入正锤油桶。
4.3安装调试引张线
引张线正式安装前，检查相应配件是否符合要求，质量是否合格。对引张线轴线进行测量，依据相关参数埋设安装测点装置、端点装置。端点上的V型槽、轮滑槽和钢尺差距1-2mm，牵拉、固定引张线不锈钢丝。在测量点布设水箱、浮船，引张线钢丝精准度在±0.1mm以内。
5、变形监测资料整理和观测
用于监测水利工程大坝变形的设备和仪器，应在使用前进行针对性的计量检测，确保其性能符合国家要求。施工周期的观测需要按国家规范、标准进行，观测频次按设计要求确定[3]。及时检查施工周期的观测资料，并对平差进行计算，初步整理和分析资料后，送至相关部门。异常天气适当增加观测次数，便于随时了解施工情况。对于观测记录内容，除要保证内容完整，字迹清晰外，还不能随意更改时间。及时分析和整理年度观测资料，绘制曲线图，编制分析报告。
6、水利工程大坝变形监测和维护结果
6.1工程案例
某防洪工程A段长5.85km，B段长0.575km，新建防洪堤岸6.425km。由于现有河道狭窄、淤堵，使得洪断面严重不足，水库泄洪时洪水满溢，严重影响河道两边的农田。下游沿线是5.7万亩耕地，及沙钟公路、呼克公路、西岸大渠和1.69万人，一旦失事，将给下游灌溉区带来巨大的经济损失。本工程建成后，不但能完善防洪体系，还能满足下游河道的防洪标准。
6.2变形监测结果
6.2.1竖向位移值分析
本工程大坝分成4个坝段，在变形监测结果分析之前，以水平位移下左岸为正，竖向位移向下为正，否则为负。通过分析变形监测结果，得知大坝整体沉降，其中坝体填筑厚度、沉降量和水位相关性良好。当水库蓄满水后，通过对坝面进行监测，发现竖向位移475m，位移量是大坝高度的1.7%。相应监测得知，大坝坝面位移率持续降低，由于水库蓄水面延至沉降率较大，所以东坝坝面的沉降稳定、均匀。具体结果如下：
第一，大坝顶上下游竖向位移量小于坝角，这和坝体的填筑厚度关系密切。坝体沉降量、填筑厚度呈正比，满足大坝的沉降规律[4]。
第二，通常来讲，大坝竖向位移观测点多设置在中坝，在有限的观测范围内，上下游观测点多处于竖向位移的256-475mm。而水库蓄水后，最大沉降量占大坝高度的1.7%。
第三，大坝变形监测过程中，多将监测点设置在中坝坝段，结果显示中坝直线沉降缓慢，东西圆弧段沉降快速。对此，需要加大中坝的检查力度，确保水利工程顺利进行。
6.2.2水平位移值分析
通过对大坝表面的水平位移进行监测，发现整体向下游或上游移动，累计位移较小。当东坝段的水平位移量为56-5.9mm时，大坝整体向下游。当西坝的水平位移量为-2至-3时，大坝整体向上游。当水库蓄水，且位移增大时，大坝会发生位置上的变化。分析监测结果，发现坝面纵向水平位移为整体向右或左位移，累计位移量小。当东坝水平位移增至2.5-3.0mm时，大坝向左位移。当西坝水平位移增至6-8mm时，大坝向左岸位移。中坝段的纵向位移在3+197和4+001断面，其他断面位移量小，坝顶上下游监测点位移-36至-55mm。
7、小结
综上所述，在水利工程中的大坝变形监测过程中，所用仪器设备必须符合国家标准，施工期间严格按设计图纸或相关要求进行，施工周期观测频次要满足设计需求，观测记录内容要真实、完整。通过监测某工程，发现大坝变形多表现为整体下沉、表面沉降，大坝纵向、横向水平位移小，而且大坝整体也比较稳定。
参考文献：
[1]钟山.水利工程中的大坝变形监测与维护[J].中国水运（上半月）,2016,37(10):68-69.
[2]华丽丽.水利工程中的大坝变形监测与维护分析[J].中国新通信,2018,20(15):217.
[3]谢静.GPS技术在大坝变形监测中的应用[J].河南水利与南水北调,2018,47(7):89-90.
[4]方荣武.刍议水利工程大坝变形监测与维护[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,16(9):3552-3553.
论文作者:许静
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/10
标签：大坝论文; 位移论文; 垂线论文; 水利工程论文; 断面论文; 水平论文; 下游论文; 《防护工程》2019年第5期论文;