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1 大坝安全监测设计方案大坝安全监测设计方案 1 概述概述 2 1.1 项目背景和意义项目背景和意义 广西柳州市鹿寨县古偿河水库工程是一个以城市以供水为主、兼 有灌溉等效益的供水工程。 水库位于古偿河水库工程位于柳州市鹿寨 县黄冕乡古偿村上游3km的古偿河上，坝址距黄冕乡约9km，距鹿 寨县城约40km，至柳州67km。 古偿河没有水文站，只有一个木龙雨量站，属于亚热带季风气候 区，气候温和，雨量丰沛，植被良好。 偿河水库新建工程由拦河坝、 溢洪道、 输水系统、 上坝公路等建筑物组成。 水 库正常蓄水位为178m，总库容为9380 万m3，日平均供水设计规模为近期20.5 万 m3，远期 42.6万 m3，枢纽主要建筑物包括碾压混凝土重力坝(含溢流表孔、 泄洪冲沙中孔)、取水建筑物及输水管线等，次要建筑物主要包括上坝公路及交 通洞等。 挡水建筑物主要为拦河大坝，拦河大坝为碾压重力坝，由左岸非溢流重 力坝段、右岸非溢流重力坝段组成。 我国共有3482座水库垮坝。七十年代平均每年垮200多座，其中 1973年高达554座。 以后每年平均也有20多座垮坝。 1975年的板桥水 库垮坝事故，造成约2.6万余人死亡，损失惨重。如图1 3 图1 河南板桥 1975.8 4 图2 大坝安全关系到百姓的生命财产安全，任重而道远，故开展现代化的 安全监测措施是十分有必要的。 1.2 1.2 项目内容及目标项目内容及目标 1.2.1 1.2.1 项目内容项目内容 大坝安全监测是通过仪器观测和人工的现场检查监视，对大坝坝 体、 坝肩、 近坝区岸坡及坝周围环境所作的测量及观察，通过合理的计 5 算和分析对工程的工作状态进行评估，对工程未来性态进行预报，以 确保工程的安全，兼顾有改进工程设计、 提高施工技术、 进行科学研究 等作用。 监测项目主要包括监测项目主要包括: 仪器监测仪器监测安全检查安全检查 变形监测现场巡视检查 渗流监测现场监视 应力监测 水文气象监测 1.2.2 1.2.2 项目目标项目目标 安全监测除了及时掌握建筑物的工作状态，确保安全外，其还有 诊断、预测、法律、研究等方面的作用。 （1）诊断：包括验证设计参数、改进设计；对施工技术进行评估 和改进；对不安全迹象和险情的诊断并采取措施进行加固等； （2）预测：运用长期积累的观测资料掌握变化规律，对建筑物的 未来状态做出及时有效的预报； （3）法律：对由于工程事故而引起的责任和赔偿问题，观测资料 有助于确定原因和责任，以便法庭作出公正判决； 6 （4）研究：观测是建筑物工作形态的真实反映，可为未来设计提 供定量信息等。 1.3 1.3 开发原则开发原则 （1 1）设备基础原则）设备基础原则 接口故障不影响其他系统，故障自诊断和远程维护，防潮、 防腐、 耐湿、 抗风、 防雷，保证设备能在恶劣自然环境中全天候的执行监测预 警任务。 （2 2）可靠性原则）可靠性原则 设备具有备用电源，若以太阳能为基本电源，确保其可靠。对于 其它设备，要充分考虑其可能面临的应急断电问题，包含安全型继电 器。 （3 3）稳定性原则）稳定性原则 保证系统运行时间较长，一般要求7*24小时不间断运行，主要设 备达到工业级标准。 （4 4）安全性原则）安全性原则 保证数据安全，即具有完善的数据保密系统。应分别从硬件和软 件防火墙两个角度进行数据保密工作，防止受到攻击、 窃取、 恶意篡改 等非法访问，同时提供数据自动备份功能，保护数据库本身的安全。 （5 5）可扩展性原则）可扩展性原则 本次开发的系统包括硬件和软件两大部分内容，不论是硬件还是 软件平台，都应预留可扩展接口，以备和相关部门其他系统软件集成 或共享。 （6 6）可维护性原则）可维护性原则 系统性能较好，但本次开发的系统应具有可维护性，可进行设备 运行状态监视、故障定位、故障智能识别及故障报警。 7 1.4 1.4 开发依据开发依据 有关规程规范和技术标准。 水文调查规范（sl196-97） 降雨量观测规范（sl21-2006） 水利水电工程设计洪水计算规范（sl44-2006） 国务院第77号令，水库大坝安全管理条例，1991 水利部，土石坝安全监测技术规范（sl10-94） 国家经委， 混凝土坝安全监测技术规范 （dl/t5178-2003） 大坝安全自动化监测系统设备基本技术条件（sl268- 2001） 水文情报预报规范（sl250-2000） 水文自动测报系统规范（sl61-94） 水文自动测报系统设备基本技术条件，sl/t102-1995 水文测报装置遥测雨量计(gb 11931-89) 水文测报装置遥测水位计（gb 11930-89） 2 总体设计总体设计 一个监测系统主要由现场的监测仪器、 导线、 采集测控单元，通讯 装置、计算机及其相应的监测软件等构成。 下图为监测系统的基本结构图： 8 安全监测工作贯穿于坝工建设与运行管理的全过程，基本分3个阶段。 （1）工程设计阶段 主要是完成一个监测项目恰当、 测点布局合理、 监测规模合适的安 全监测设计。 （2）施工阶段 变 形 监 测 渗 流 监 测 应 力 监 测 水 文 气 象 监 测 安 全 检 查 表面位移 内部位移 整体位移 垂直位移 水平位移 缝隙 倾斜 弯曲 扬压力 地下水位 孔隙压力 混凝土 垂直位移 水平位移 渗流量 岩体 钢材 土压力 温度 雨量 水位 蒸发 大 坝 安 全 监 测 软 件 平 台 9 主要是完成监测设施的施工，并为工程施工方案提供依据。 （3）运行管理阶段 主要是及时掌握大坝结构性态，进行实时安全监控，确保大坝安 全。 3 变形监测变形监测 3.1 简介简介 大坝变形的的主要概念有：表面位移、 内部位移和整体位移。 表面 和内部位移都包含垂直水平位移两方面，整体位移包含含弯曲、 倾斜、 裂缝三方面。 下图为大坝变形示意图： 1 0 这些指标中，通过以下几个观测项目可以反映大坝变形 表面水平位移观测 垂直位移观测（包括坝体表面、内部） 挠度（与以上联合，表征内部位移） 倾斜度 裂缝情况（变形的极端情况） 1 1 布点 一般在表面布设的点多一点，原因是：方便、 也是位移变化最大的 部位； 内部和各方向上的布点一般应该大于3个 3.2 观测断面的布设观测断面的布设 本大坝属于混凝土坝（重力坝或拱坝等），其各项指标布设点位置如 下： 位移观测 纵断面：在坝顶怀廊道中各设置一个，坝高时在坝中间部位增设 12纵继面 内部断面（横断面）：布置在最大坝高断面上，与结构复杂断面 处12个 挠度观测（倾斜观测与挠度观没设置一致） 同一坝段设置23条垂线即可，同一垂线设置多个测点 裂缝观测（设在接缝、突变部位和重点部位 横断面与纵断面应该相互交叉，共用一个测点 1 2 3.2 水平位移的观测水平位移的观测 目前有七种办法，分别是引张线法、 视准线法、 激光准直法、 交会 法、 测斜仪与位移计、 卫星定位法和导线法（全站仪），本节着重介绍 引张线法、视准线法的使用。 引张线法原理：引张线法原理： 以及数学模型以及数学模型: 1 3 布设位置布设位置 在坝体表面沿坝轴线方向布置 观测基点一般设在坝体两端的不受坝体变形影响的基岩上或廊道 里 坝顶与下游侧布线多，上游侧布线少 视准线法视准线法 基本原理 与引张线法基本一致，但是其固定不动的“线”，是经纬仪的光线： 1 4 观测基点结构： 基点固定在坝两侧相对不变形的位置上，测点固定在坝体上，与坝体 同步位移。强制对中。 1 5 观测方法限与篇幅，不做多讲。 3.3 垂直位移的观测垂直位移的观测 观测方法有精密水准法，沉降仪法，沉降板法，多点位移计法， 这里着重介绍沉降仪法和沉降板法。 沉降仪法：沉降仪法： 本项目用钢弦式，其内部构造见下图： 1 6 该传感器随着外界压力的变化，频率也会发生变化，其数学模型是： 1 7 沉降板法：沉降板法： 适用于监测分层垂直位移，坝体内部垂直位移。 ml f f 2 1 1 8 3.4 挠度观测挠度观测 简介简介 挠度指坝体的分层变形情况，有正垂线、倒垂线两种方法，混凝土坝 一般布置在最高坝段面，拱冠处。 正垂线法正垂线法 1 9 倒垂线法倒垂线法 2 0 3.4 倾斜观测倾斜观测 混凝土坝常用的是倾斜仪法和精密水准法。 倾斜仪就是一把带有地脚调节螺栓的水平尺，可以测定倾斜的角 度，用于表面倾斜测量。 3.4 裂缝观测裂缝观测 原理原理 宽度：利用固定在裂缝两侧的位称传感器或卡尺测量宽度：利用固定在裂缝两侧的位称传感器或卡尺测量 长度：钢尺人工测量长度：钢尺人工测量 深度：探地雷达，超声波等。深度：探地雷达，超声波等。 2 1 面板坝的面板具有防渗作用，周边缝是容易开裂的，监测非常重 要。一般用三向测缝仪进行监测，即使在水下因为防水，固不影响工 作。 2 2 4 渗流监测渗流监测 4.1 重要性重要性 国际大坝委员会在19881994年对世界溃坝进行统计分析认为， 各种坝形溃坝比例基本一致，渗透破坏导致的占30%，坝体18%，坝 基渗透12%。因此：对坝体渗透状况进行监测是非常有必要的。 4.2 内容内容 混凝土坝： 2 3 4.2 扬压力监测扬压力监测 混凝土坝的观测断面有混凝土坝的观测断面有： 坝基 纵断面：1个，帏幕、排水孔下游侧或排水帏幕线上 横断面：25个 观测点：横断面上35个点 坝体 数量较坝基少，并与坝基结合。在分缝初设，13个横断面。 上游密，排水孔上下游各设观测点 2 4 有测压管和渗压计两种观测方法： 2 5 4.3 孔隙压力监测孔隙压力监测 监测土体固结时孔隙水的压力变化 2 6 一般应用于监测土坝施工期的饱和土固结过程，或监测软弱地基 在施工中的固结过程，保证施工期安全。 方法与上同。 4.3 绕坝渗流监测绕坝渗流监测 概念 2 7 监测部位 坝体两岸坝肩及部分山体、坝体与其它建筑物的接触处、坝肩防渗齿 墙、灌浆帏幕与两岸结合等送键部位。 观测断面与观测点 观测方法 测压管 渗压计 注意事项 进水段不能太长，否则失真 多层地层时，注意分层封堵 深度达到死水位、原地十水位以下 其他原理等同上节 4.4 地下水位地下水位 与渗压观测原理相同，观测的是地下水位。 4.4 渗流量渗流量 观测内容 2 8 总渗流量 分区渗流量 各坝段渗流量（河床、溢流段等） 坝体、坝基、绕渗流量 导渗渗流量，如减压井、排水井等 布置 混凝土坝一般在下游检查廊道内进行，也可以在坝后设置 注意： 坝后坝面上设排水沟，导出地面径流 避免泄洪流和下游回水干扰 切实做好分区渗流的分隔 用导渗沟将渗流导渗与集中部位，以便于观测 观测方法 流量小于1l/s，容积法 流量在1300l/s,量水堰法 太大时用导渗沟如排水沟，流速仪法 2 9 量水堰法 量水堰设在矩形平直的渠段上，隔水 堰板与水流垂直 堰口为自由出流 堰板为不锈钢平板，其堰口下游边为45度斜角 测度设备设在堰口上游35倍堰顶水位处 堰槽长度应该大于7倍堰顶水头，其中上游段应该大于5倍堰顶水 头 4 应力监测应力监测 3 0 4.1 简介简介 混凝土坝的应力分布 坝体应力是表片大坝安全的重要指标 大坝应力状况是大坝设计者关心的问题，也是大坝管理者关心的 问题 坝体应力的观测较为复杂 3 1 4.2 混凝土的应力监测混凝土的应力监测 基本原理 混凝土应力监测的原理是通过大混凝土中坦设应变计来测定混凝 土的应变值，由应变值通过弹性理念经计算混凝土的应力值。因为应 变好测，同时是通过测定水平、倾斜和垂直方向的应力值，来计算测 点的大小主应力值。 弹性模量与混凝土的龄期有关 观测对象 总应变 温度与湿度引起的应变 混凝土各龄期下弹性模量试验 3 2 混凝土蠕变和松弛试验 观测方法 应力计（单向、多项）：测定总应变 无应力计：测定因为温度、湿度和化学变化引起的应变 应变计 通过内部应变片电阻的变化测定坝体的应变，分为：单应变计、应变 计组（79向、35向） 3 3 埋在混凝土内部的应变计 3 4 绑在钢筋上的应变计 无应力计 分为混凝土、 钢筋、 岩体三种，筒内材料与所测材料应该一致，变形应 该不受坝体变形的影响。 3 5 4.2 岩体的应力监测岩体的应力监测 监测部位 坝基地下工程 坝肩岩体 洞室 观测方法与仪器 岩基应变计（即：大应变计，标距长度为12m),多点位移计，滑 动测微计 岩石弹性模量可用室内试验或钻孔弹模仪测定 测点布置 3 6 对于重力坝应该重点在坝踵与坝趾区基岩，对于拱坝重点在两岸 坝肩 高边坡监测可采用多点位移计观测 洞室应力监测应该用收敛仪、三向位移计、多点位移计等，对于锚 杆可以用锚杆测力计。 计算方法 由应变计算应力：由位移计算应变，再计算应力。 4.2 钢材的应力监测钢材的应力监测 监测方法 埋设钢筋计和钢筋无应力计 钢筋计 要求 3 7 钢筋计应该焊接在同一直径的受力钢筋的轴线上，无应力计也应 该布置在附近 钢筋计距钢筋的绑扎接头大于1.5m,不使传感器弯曲。 4.4 土压力监测土压力监测 简介 土体基本上不能承受拉力，主要承受压力，因此土体应力监测以 压力监测为主。 通过土压力计可以测出总应力值，通过孔隙水压力计可以测出也 隙压力，通过吸力计可以测定土体的吸力，这样可以计算出土体 的有效应力 在两个相互垂直的方向上设置一组土压力计，就可以计算出土体 的大小主应力值 3 8 坝体内部土压力监测 观测断面：12个横断面 每个横断面在23个高程设置观测点，并在每个高程上布置23个观 测点。 接触土压力观测 3 9 观测目的：监测土或堆石与混凝土、 面板、 岩石和建筑物接触面的土压 力，也用于监测上游淤砂压力的监测。 沿界面布设，一般35个观测点。 4.5 温度监测温度监测 观测断面 坝体内部根据不同的坝型以网格法布置，以可以绘制温度等值线 为宜 基岩、坝面也应该布置测点 气温观测可以包括在气象观测站上进行，但是能距离坝体太远。 观测仪器 电阻温度计 4 0 6 软件平台软件平台 运行信息查询系统，可以查询实时、 历史数据信息；可以录入水文观测表、 打 印各种雨量报表和水位报表；可以查询各个要素的图表信息。 本系统可与数据采集服务器分开部署，提供采集系统的稳定性。方便值班室 人员通过本系统查阅数据和打印报表。其主要作用是值班时使用。 4 1 打开系统之后，系统提供一套地图展示功能，用户可以替换成自己流域的地 图（命名map.jpg覆盖到系统目录下即可），用鼠标拖拽每个站点到相应的站点 位置上。可以看到整个流域每个测站的所有要素信息。 信息查询系统可以不用部署到采集服务器上，可以部署到值班室的计算机终 端上。 方便值班人员浏览查看图文并茂的水雨情信息。 各种表格都提供打印功能， 只要安装了打印机即可随时打印数据表格。 4 2 系统默认提供每15分钟的系统监控数据信息，用户可以查询任何一天监测的 数据信息。图表形式展示，清晰明了。 4 3 系统提供水文观测表数据登记功能，以便提供web形式的查阅。具体操作时， 选择要填写数据的日期，将各种参数填入保存即可。 4 4 五、施工方法 为保证安全监测的施工质量，除了应有正确的仪器安装埋设方法外，还应 做好现场设施的保护防护工作，并且加强巡视检查确保仪器运行正常，检查现 场能更直观的发现问题，以便及时的采取应对措施。 0.15.1 5.1 变形监测系统施工方法变形监测系统施工方法 0.1.10.1.15.1.1 5.1.1 变形监测基准网的布设与安装变形监测基准网的布设与安装 （1）在本工程变形监测中，考虑布设二等水准线路，其水准测量的闭合差不得 超过规范的要求。 4 5 （2）测量使用的水准仪、 水准尺等分别按有关规范规定进行检验与校正。 基准点 应建立在大坝应力影响范围以外，一般在下游13km。 （3）工作基点 工作基点必须具有足够的坚固和稳定性，自身结构合理，埋设处地质条件 要好，还应与大坝相距一定的距离，以免水库蓄水后对水准基点的稳定性产生 影响。 工作基点采用混凝土水准标石，标柱的顶部埋设有不锈钢标志头，在底盘 埋设副标志点，用作检测。 （4）竖向位移标点 水准标志应铅直埋设。 测点底座埋入土层的深度不小于0.5m。 埋设安装时应 采取措施，防止雨水冲刷和人为破坏。 （5）水准观测应严格按相关规范要求施测。 （6）水准基点与工作基点的联测 在水库开始蓄水的第一年内，应测两次。 以后可逐年减少至每年一次的联测 最好安排在相同的月份进行，以减少各种外界因素的系统影响。 0.1.20.1.25.1.2 5.1.2 水平位移水平位移 采用钢筋混凝土标墩，具体埋设和观测技术要求按照设计图纸和 混凝土大 坝安全监测技术规范(dlt5178-2003)的要求执行。 （1）基点的选点、埋设及标志）基点的选点、埋设及标志 1）应根据施工图上的概略坐标进行选点，基点应选在通视良好、交通方便 地基稳定且能长期保存的地方，视线离障碍物（上、下和旁侧）不宜小 于2.0m。 2）建造强制对中的观测墩，以减少仪器的对中误差。安装观测墩顶部的强 制对中底盘应调整水平，倾斜角不得大于。 3）各基点周围应有醒目的保护装置，以防止破坏。 4）观测墩应建立在稳固的基岩上。 （2）大坝水平位移标点）大坝水平位移标点 1）位移标点的安装埋设要求与基点观测墩的安装埋设要求相同。 4 4 6 2）水下位移采用视准线法观测。 3）视准线应采用视准仪或 型经纬仪或精度不低于j1 型经纬仪的全站仪进 行观测，每一测次应观测两测回；采用活动觇标法时两测回观测值之 差不得超过1.5mm；采用小角度法时，两测回观测值之差不得超过3”。 具体要求见混凝土大坝安全监测技术规范(dlt5178-2003)附录。 0.1.30.1.35.1.3 5.1.3 竖直传高仪竖直传高仪 （1）竖直传高预留孔应以测量控制点精确放样，放样误差应小于2cm。 不得以 预留孔与建筑物结构的相对尺寸进行放样。 （2）预埋管采用标准混凝土预制管，规格为中 500mm55mm（内径壁厚)承 插式钢筋混凝土预制管，管段长度由承包人根据现场混凝土分层厚度以及 安装工艺自定。每层混凝土浇筑前，应先在预留孔位四周用钢筋焊放样架 (样架应高出预埋管)，在放样架上标定通过孔心并井相互垂直的两条方向 线。 （3）根据放样架给出的孔心位置，调整预埋管中心与其重合后，并将预埋管固 定牢固，保证混凝土浇筑时不会发生变位。管接头处应先密封以防漏浆。 （4）每次浇筑前，必须检测预埋管中心点与设计中心点的偏差，且不得大于 2cm。 混凝土浇筑过程中，需有专人对埋管进行保护，并检查孔位，发现问 题及时处理。 （5）预埋管必须加盖保护，严禁掉物入内。 （6）预埋管的有效孔径不得小于30cm。 0.1.40.1.45.1.4 5.1.4 振弦式多点位移计振弦式多点位移计 （1）多点位移计钻孔孔位、 孔深、 孔斜应严格按设计图纸放样和施钻，孔深应达 到设计深度，超深应不大于50cm。 （2）钻孔：先钻 1.0m 深 0200 的孔，再改用 091 钻孔至设计深度。钻孔孔斜偏 4 7 差不应大于0.01m/m。钻孔岩芯应进行地质素描。 （3）仪器埋设前钻孔应用高压水进行冲洗。安装过程中，测杆和护管的各接头 要连接牢固，护管测杆应作标号，以防混淆。安装就位后进行孔内灌浆， 浆材的水灰比为 0.5：1，灌浆压力为 0.2mpa，待水泥浆凝固后安装孔口 装置。 0.1.50.1.55.1.5 5.1.5 振弦式测斜仪振弦式测斜仪 （1 1）测斜管埋设）测斜管埋设 支护结构变形监测，采用测斜仪进行测量。测斜仪器由测斜管(软质)、测斜 探头、数字式测读仪三部份组成:测斜管内有四条十字型对称分布的凹型导槽， 作为测斜仪滑轮上下滑行轨道，测量时，使测斜探头的导向滚轮卡在测斜管内 壁的导槽中，沿槽滚动将测斜探头放入测斜管，并由引出的导线将测斜管的倾 斜角值显示在测读仪上。 埋设过程中要避免管子的纵向旋转，在管节连接时必须将上、 下管节的滑槽 严格对准，以免导槽不畅通。 埋设就位时必须注意测斜管的一对凹槽与欲测量的 位移方向一致。测斜管固定完毕，用清水将测斜管内冲洗干净。由于测斜仪的探 头是贵重仪器，在未确认导槽畅通可用时，先用探头模型放入测斜管内，沿导 槽上下滑行一遍，待检查导槽是正常可用时，放可用实际探头进行测试。 埋设好 测斜管后，需测量测斜管十字导槽的方位、 管口坐标及高程，要及时做好保护工 作，如测斜管外局部设置金属套管保护，测斜管管口处砌筑窨井，并加盖。 1）钻孔测斜仪测孔钻孔孔位、孔深、孔斜应严格按设计图纸放样和施钻， 孔深应达到设计深度，超深应不大于50cm。 2）钻孔：先钻1.0m深200的孔，再改用110钻孔至设计深度。 钻孔孔斜 偏差不应大于0.01m/m。钻孔岩芯应进行地质素描。 3）测斜管安装前应检查是否平直，两端是否平整，对不符合要求的测斜 管应进行处理或舍去。 4）测斜管采用现场逐节组装的方法进行安装。要求导管及底部管帽必须密 封牢靠，防止水泥浆进入管内。安装过程中应使导管中的一对导槽方向 与预计的岩体位移方向相近，用测扭仪测量测斜管导槽转角，测斜管 4 8 每3m导槽转角应不超过 1，全长范围内应不超过 5，以保证测斜仪探头 沿导槽方向畅通无阻。 5）灌浆后，应用压力水将测孔内壁冲洗干净，并在孔口加盖保护。 6）记录每一测斜管接头的深度，测定导槽的方位。 （2 2）测试方法）测试方法 将测斜探头插入测斜管，使滚轮卡在导槽上，缓导下至孔底，测量自孔底 开始，自下而上沿导槽全长每隔 0.5m 测读一次，每次测量时，应将测头稳定在 某一位置上。测量完毕后，将测头旋转180插入同一对导槽，按以上方法重复 测量。 两次测量的各测点应在同一位置上，此时各测点的两个读数应是数值接近 符号相反的值。如果测量数据有疑问，应及时复测。基坑工程中通常只需监测垂 直于基坑边线方向的水平位移。 但对于基坑阳角的部位，就有必要测量两个方向 的水平位移，此时，可用同样的方法测另一对导槽的水平位移。 水平位移的初始 值应是基坑开挖之前连续 3 次测量无明显差异读数的平均值，或取开挖前最后 一次的测量值作为初始值。 测斜管孔口需布设地表水平位移测点，以便必要时根 据孔口水平位移量对深层水平位移量进行校正。 0.1.60.1.65.1.6 5.1.6 振弦式测缝计振弦式测缝计 （1）测缝计埋设时，必须垂直缝面。 （2）若测缝计埋设在混凝土与围岩接触而时，可在围岩上打孔预埋套筒。待混 凝土浇筑至测点所在部位时，再安装测缝计。 （3）在围岩中钻孔，孔径应大于测缝计套筒，深度应满足测缝计安装及预拉要 求。 （4）至少提前 48h在孔内填满水泥砂浆，砂浆应有微膨胀性，将套筒挤入孔中， 筒口与孔口平齐。然后将螺纹口涂上机油，筒内填满棉纱，旋上筒盖。 （5）48h 后打开套筒盖，取出填塞物，旋上测缝计，用预拉架将预拉仪器满量 程的1/4并固定，在套筒中填满棉纱，防治将测缝计波纹管(变形段)浇死。 （6）混凝土浇筑时在仪器周围应人工振捣密实，防治仪器损坏。 （7）及时填写仪器埋设考证表。 4 9 0.1.70.1.75.1.7 5.1.7 振弦式裂缝计振弦式裂缝计 （1）混凝土浇至高出仪器埋设位置20cm时，挖去捣实的混凝土。 （2）在被监测部位的两侧分别牢牢地固定一根锚杆，将裂缝计的中间部分用塑 料布包裹并涂以沥青，两端保持干净。 （3）将传感器连接到锚杆上并预拉仪器满量程的 l/4，将埋入所需监测的混凝 土中回填混凝土并密实。 单向机械测缝标点和三向弯板式测缝标点的观测，通常直接用游标卡尺或 千分卡尺量测，单向机械测缝标点也可用固定百分表或千分表量测，平面三点 式测缝标点宜用专用游标卡尺量测机械测缝标点每测次均应进行两次量测。 两次 观测值之差不得大于0.2mm。 5.2 渗流监测系统施工方法 混凝土坝必须进行渗流监测，监测项目包括扬压力、渗透压力、渗流量及水 质监测。 0.1.80.1.85.2.1 5.2.1 测压管埋设安装测压管埋设安装 （1）测压孔应在山体排水洞两侧的排水孔施工完毕并经检验合格后才能施钻。 （2）测压孔钻孔孔位与设计孔位偏差不超过 5cm，孔深应达到设计深度，孔斜 偏差应不大于0.02m/m。 （3）测压孔钻孔开孔直径为 110mm，终孔孔径为 76mm，达到设计深度后应进行 灵敏度检查，灵敏度检查的水压力为 0.10.2mpa，当漏水量极微或基本 不漏水时，应及时通知项目监理，决定是否加深钻孔或重新钻孔。钻孔岩 芯应进行地质素描。 （4）测压孔在钻孔过程中，如发现集中漏水(无回水)、 掉钻、 掉块、 塌孔等情况 时，应详细记录。 当上述情况比较严重时，应通知项目监理采取处理措施。 5 0 （5）测压孔孔口装置按图加工和安装各接头不得漏水，经检查合格后进行初始 值观测。 0.1.90.1.95.2.2 5.2.2 渗压计埋设渗压计埋设 （1）渗压计埋设前，必须按照有关规定要求进行室内检验，并按照 规范 的要 求进行埋设安装。 （2）透水石必须浸泡饱和，安装时要排除前盖空腔和透水石中的气泡。 （3）基岩中渗压计采用钻孔法埋设，测压管中渗压计采用吊装法安装：仪器电 缆引入指定测站，牵引过程中需加以保护。 （4）埋设时应用饱和细砂袋将测头包好，确保渗压计进水口通畅。 0.1.100.1.10 5.2.3 5.2.3 量水堰安装量水堰安装 （1）堰口水流形态必须为自由式。 （2）量水堰应设在排水沟的直线段上，堰槽段应采用矩形断面。 （3）堰扳为平面，局部不平处不大于2mm，堰口局部不平处不大于1mm；堰 板顶部水平，两侧高差不大于堰宽的 1500，直角三角堰的直角误差不 得大于 30；堰板与侧墙应保持铅直，倾斜度小于 1200，侧墙局部不 平整小于5mm，堰板与侧墙互相垂直，误差小于 30两侧墙问局部距 离误差小于10mm；堰板采用不锈钢板，过水堰口下游边缘制成45角。 （4）堰板应与堰槽两侧墙和来水流向垂直。堰板应平正和水平，高度应大于 5 倍的堰上水头。 （5）测读堰上水头的水尺或测针，应设在堰口上游35倍堰上水头处。 尺身应 铅直，其零点高程与堰口高程之差不得大于1mm。 （6）在水尺或测针安装处用带隔栅的防污管做个静止观测井，安装量水堰计。 （7）量水堰安装完毕，应详细填写考证表，存档备查。 5 1 0.1.110.1.11 5.2.4 5.2.4 渗流监测方法渗流监测方法 （1）当采用压力表测量测压管内水压时，压力值应读到最小估读单位。对于拆 卸后重新安装的压力表应待压力稳定后才能读数，每年应对压力表进行校 验。帷幕前的测压管不得任意排水，以防发生管涌。 （2）采用电测水位计量测测压管内水位时，应将测头缓慢放入管内，在指示器 开始反应时，测量出管口至孔内水面的距离。 两次读数之差不应大于1cm。 （3）当采用渗压计量测监测孔的水位时，两次读数之差应不大于仪器的最小读 数。 5.3 应力应变监测系统施工方法 应力、 应变及温度监测项目主要有应力、 应变监测、 锚杆（锚索）、 应力监测、 钢筋应力监测、 钢板应力监测、 温度监测、 接缝裂缝开度监测和地震反应监测等。 应力、 应变及温度监测应与变形监测和渗流监测项目相结合布置，重要的物 理量可布设互相验证的监测仪器。 在布置应力应变监测项目时，应对所采用的混 凝土进行热学 力学及徐变自身体积膨胀等性能试验。设计选用的仪器设备和电 缆、其性能和质量应满足监测项目的需要。 0.1.120.1.12 5.3.1 5.3.1 振弦式应变计埋设振弦式应变计埋设 （1）仪器埋设前，应按 规范 要求进行力学性能、 温度性能、 防水性能等检验 并对电桥进行检验。 （2）仪器电缆应采用耐酸、耐碱、防水性能的专用电缆，其绝缘电阻应50m； 所有传感器在温度为-1060、水压力为 0.5mpa 时，其绝缘电阻应 50m。 （3）当将仪器直接浇筑到结构中时，安装时应避免对两端施加过大的力，可用 绑扎丝直接将仪器绑扎到仪器的保护管上就位。绑扎丝不能捆得太紧，确 5 2 保仪器在纵向不受张拉或受压。同时必须小心以免由于振捣器损坏电缆， 在仪器半径 1m 范围内禁止用机械振捣器振捣而应该采用人工振捣，以免 损坏仪器。 0.1.130.1.13 5.3.2 5.3.2 振弦式应力计埋设振弦式应力计埋设 振弦式应力计与相应的振弦式应变计组距坝面的距离应相同。 振弦式应力计 与振弦式应变计组之间的距离一般为 1.5m；应力计筒内的混凝土应与相应的应 变计组处的混凝土相同，以保证温度、湿度条件相同。 0.1.140.1.14 5.3.3 5.3.3 温度计埋设温度计埋设 （1）埋设在坝内的温度计一般不考虑方向，可直接埋入混凝土内，位置误差应 控制在5cm内。 （2）埋设在上游面附近的水库温度计，应使温度计轴线平行坝面，且距坝面 5 10cm。 （3）埋设在混凝土表层的温度计，可在该层混凝土捣实后挖坑埋入，回填混凝 土后用人工捣实。 （4）埋设在浇筑层底部或中部的温度计，振捣时，振动器距温度计应不小于 0.6m。 （5）埋设在钻孔中的基岩温度计，可预先绑扎在细木条上，以便于控制仪器位 置。 0.1.150.1.15 5.3.4 5.3.4 电缆电缆 （1）所供电缆护套材料应与仪器本身所带的电缆材料一致，芯线间绝缘材料为 聚胺脂或聚乙烯。 （2）电缆牵引应按设计过中要求的方向实施，尽可能减少电缆接头。电缆牵引 路线与上、下游坝面的距离不得小于0.5m，靠近上游面的电缆应分散牵引 必要时应采取止水措施。电缆水平牵引时可挖槽埋入混凝土内，垂直牵引 5 3 时可用钢管保护，保护钢管的直径应大于电缆束的 1.52.0 倍。跨缝时， 应采取措施使电缆有伸缩的余地。 （3）电缆在埋设牵引过程中电缆接头要进行密封防潮处理，严禁电缆头裸露或 浸泡水中，电缆在牵引过程中及穿仓过缝或暴露在外时要进行保护，电缆 过缝时应采取过缝措施，并有不小于10cm的弯曲长度。 0.1.160.1.16 5.3.5 5.3.5 观测观测 （1）使用直读式接收仪表进行观测时，每月应对仪表进行一次准确度检验。如 需更换仪表时，应先检验是否有互换性。 （2）必须认真填写观测记录，注明仪器异常、 仪表或装置故障、 电缆剪短或接长 及集线箱检修等情况。 （3）仪器设备应妥加保护，电缆的编号牌应防止锈蚀、混淆或丢失，电缆长度 不得随意改变。必须改变电缆长度时，应在改变长度前后读取监测值，并 做好记录。集线箱及测控装置应保持干燥。 （4）仪器埋设后，必须确定基准值，基准值应根据混凝土的特性、仪器的性能 及周围的温度等，从初期各次合格的观测值中选定。 5.4 巡视检查 巡视检查应该从施工期到运行期，应根据大坝的具体情况和特点制定检查 程序，携带必要的工具（如摄像机、 照相机、 望远镜、 对讲机等）或具备一定的检 查条件后进行。 巡视检查中发现大坝有损伤原有缺陷有进一步发展近坝岸坡有滑 移崩塌征兆或其他异常迹象应分析原因。 检查的内容可根据具体情况确定，按不同的项目制定相应的巡视检查措施 报监理单位批准后执行。 巡视检查应做好记录 每次检查均应按各类检查规定的程序做好现场填表和 记录 必要时应附有略图、素描或照片。 巡视检查的主要内容如下： 5 4 0.1.170.1.17 5.4.1 5.4.1 坝体主要检查如下内容： 坝体主要检查如下内容： （1）相邻坝段之间的错动； （2）伸缩缝开合情况和止水的工作状况； （3）上下游坝面、宽缝内及廊道壁上有无裂缝，裂缝中漏水情况； （4）混凝土有无破损； （5）混凝土有无溶蚀、水流侵蚀或冻融现象； （6）坝体排水孔的工作状态，渗漏水的漏水量和水质有无显著变化； （7）坝顶防浪墙有无开裂、损坏情况。 0.1.180.1.18 5.4.2 5.4.2 坝基和坝肩主要检查如下内容：坝基和坝肩主要检查如下内容： （1）基础岩体有无挤压、错动、松动和鼓出； （2）坝体与基岩（或岸坡）结合处有无错动、开裂、脱离及渗水等情况； （3）两岸坝肩区有无裂缝、滑坡、溶蚀及绕渗等情况； （4）基础排水及渗流监测设施的工作状况、 渗漏水的漏水量及浑浊度有无变化。 0.1.190.1.19 5.4.3 5.4.3 泄水建筑物主要检查如下内容：泄水建筑物主要检查如下内容： （1）溢流段的闸墩、 边墙、 胸墙、 溢流面（洞身）、 工作桥等处有无裂缝和损伤； （2）消能设施有无磨损冲蚀和淤积情况； （3）下游河床及岸坡的冲刷和淤积情况； （4）水流流态； （5）上游拦污设施的情况。 0.1.200.1.20 5.4.4 5.4.4 近坝区岸坡主要检查如下内容：近坝区岸坡主要检查如下内容： （1）地下水露头及绕坝渗流情况； （2）岸坡有无冲刷、塌陷、裂缝及滑移迹象。 5 5 5.5 现场设施的保护、防护 在监测过程中，如果测点埋设的位置、 方法不合适，需要采取相应保护措施 的测点没有做好保护工作，监测点就可能遭到破坏，导致监测工作无法正常进 行。所以，也应该把对监测点的保护作为整个监测项目的一个重点之一。在编制 监测方案时，要充分考虑周边环境对测点的影响，制定最为安全、可行的方案。 （1）为保障监测仪器埋设的成功，在仪器埋设的全过程中，应重视维护工作， 维护工作应根据现场条件情况设专人负责，或由仪器埋设人员兼任； （2）仪器在仓号内安装定位后，混凝土或砾土料介质未覆盖前应严格看管，以 防止人或机械碰撞仪器或牵动电缆； （3）混凝土浇筑时,仪器周围 50cm范围内的混凝土应剔除大骨料后细心地进行 人工捣实，不得用振捣或机械，振捣器须离开仪器 1m 以上并且不能直接 触及焊接有仪器的钢筋。 在仪器周围混凝土入仓、 振捣过程中连续测读仪器 如测读出现异常立即查找原因并排除 （4）仪器顶部安全覆盖层，即为恢复正常施工的仪器顶部浇筑材料厚度，混凝 土不得小于0.6m； （5）为防止电缆牵动仪器，仪器电缆引设一般均应绑固于钢筋或其它固定不动 物体上，特别是垂直上引必须绑固牢靠。电缆由上部向下部引设时必须设 导管，导管直径与电缆根数关系可参照有关规定确定。 （6）仪器电缆垮缝时应采用伸缩节等措施处理，以防止缝面张开时拉断电缆。 5.6 信息化施工与信息反馈 在本标段的监测工作中，对信息化施工与信息反馈应作为重点对待。 信息化 施工是运用系统工程于施工的一种现代化施工管理方法，包括预测、 信息采集与 反馈、控制与决策等方面的内容。在监测的各个环节，从各工点基本情况调查， 各工点技术方案编制，监测数据采集，监测数据分析上报，应急预案的实施， 5 6 施工 采取技术措施施工监测预测变形量 反馈分析 与控制值比较 调整施工参数 是否安全 是否 与业主专家、 设计单位、 施工单位及时进行沟通，确保情况可靠、 方案合理、 数据 及时、分析正确、措施到位，将施工情况始终纳入有效监测掌控之中。 信息化监测和反馈基本流程包括： （1）采集数据，对数据进行初步分析，初步判断监测对象安全，如果情况可疑 应及时通知监理及施工单位，并做进一步监测验证。 （2） 数据录入计算机，进行数据处理。 （3）生成成果报告，项目总工审核、批准。 （4）如果处理计算过程中发现监测数值过大，达到到警戒值，应加大监测频率， 采取控制位移变形的施工措施。 （5)）如果监测数值过大，达到了控制值，立即紧急通知施工单位，并启动相 关的预案，并上报监理单位会同相关专家制定合理措施，直到措施得当， 危险解除，可以施工为止。 （6）在工程施工监测过程中应加强监测数据的反馈工作，按有关规程、规范的 三级管理制度方式运作。 监测成果报告应按时向监理提交日报、 周报、 月报 及分析结论和监测总结报告。 根据上述预测对围护结构和周边环境的安全状况进行评估，做到信息化施 工。其监测反馈程序见图2。 图 图2-监测反馈程序图监测反馈程序图 5 7 5.7 自动化系统 0.1.210.1.21 5.7.1 5.7.1 系统功能系统功能 （1）系统应具备巡测和选测功能。应能根据需求采用中央控制方式或自动控制 方式进行数据采集； （2）系统应有显示功能。应能显示建筑物及监测系统的总体布置，各监测子系 统组成、过程曲线、报警状态显示窗口等； （3）系统应有操作功能。应能在监测管理站的计算机或监测管理中心站的计算 机上实现监视操作、 输入输出、 显示打印、 报告现在测值状态、 调用历史数 据、评估系统运行状态；根据程序执行状况或系统工作状况给出相应的提 示；修改系统配置、进行系统测试和系统维护等； （4）系统设备应具备掉电保护功能。在外部电源突然中断时保证数据和参数不 丢失； （5）系统应具备数据通信功能。包括数据采集装置与监测管理站计算机之间的 双向数据通信，以及监测管理站和监测管理中心站内部及其同系统外部的 网络引算机之间的双向数据通信； （6）具有网络安全防护功能。确保网络的安全运行具有多级用户管理功能，设 置有多级用户权限，多级安全密码，对系统进行有效的安全管理； （7）系统具有自检功能。以便能为及时维修提供方便； （8）系统应配备相应的工程安全监测管理系统软件和水文自动测报系统软件。 软件系统应有在线监测、 离线分析、 数据库管理、 安全管理等功能，应包含 数据的人工自动采集、 测值的离线性态分析、 图形报表制作等日常工程安全 管理的基本内容； （9）除自动采集数据、 自动入库外，还应具有人工输入数据功能。 能方便地输入 未实施自动化监测的测点或因系统故障而用人工补测的数据； （10）系统应备有与便携式计算机或读数仪通信的接口。 能够使用便携式计算机 或读数仪采集监测数据，以便进行人工补测比测或防止数据中断。 5 8 0.1.220.1.22 5.7.2 5.7.2 系统组成系统组成 系统由软件系统和硬件设备组成。软件系统主要是上位机软件。硬件设备主 要分上位控制微机、现场测控单元(mcu)、通讯介质与设备、传感器等。 系统分为五个层次，由下至上分别为传感器层、传感器连接层、现场测控单 元层、 通讯层、 上位机层。 传感器层主要由渗压计、 温度计、 量水堰计、 测缝计、 裂缝 计、应变计、无应力计等组成，由传感器连接层中的专用数据传输电缆将采集到 的数据传输到现场测控单元层的 mcu 数据采集装置，由 mcu 数据采集装置统一 采集各测点的数据，并对数据打包，通过通讯层以有线方式上传至上位机层的 上位控制微机，由上位控制微机对数据进行分析、处理、存储、打印等。 各个主要层次的组成、功能及配置分述如下： a）传感器层 本工程的传感器层主要由渗压计、 温度计、 量水堰计、 单向测缝计、 三向测缝 计、 裂缝计、 4 向应变计、 无心力引等组成，可以自动采集相应的数据，不再需要 人工进行实地测量，其采集的数据精度高，可靠性好。 b）传感器连接层 连接层主要由专用数据传输电缆及电缆保护管组成。 专用数据传输电缆用于 连接传感器与现场采集单元，对采集的数据进行传输；保护管起到保护电缆的 作用，采用镀锌钢管，一方面可起到保护电缆的作用，另一方面由于钢管可靠 连接并埋在地下，与系统接地网焊接在起，从而形成一个可覆盖大坝的接地网， 有效改善了系统的防雷效果。 专用数据传输电缆采用四芯屏蔽铜芯镀锡电缆。 c）现场测控单元层 现场测控单元层主要由 12 个数据采集装置及相应的供电设备等组成。由数 据采集装置对传感器测量的数据进行集中采集，打包并上传至上位机。 距离较近 的数据采集装置相互之间可通过rs-485通讯口连接，形成一个子网。 供电设备可选用市电ac220v电源、 太阳能供电电源。 本工程供电设备选用市 电 ac220v电源，系统提供蓄电池后备电源供电方式，可在正常电源断电情况下， 保证数据采集装置正常工作7d以上。 d）通讯层 5 9 通讯层主要由通讯介质及通讯设备组成，通讯介质可采用屏蔽双绞线、 光纤 等，通讯设备可选用光电转换器、 通讯转换器等。 从系统成本、 传输性能上综合考 虑，一般在mcu房与上位机房之间采用四芯单模光纤接入方式。 e）上位机层 上位机层主要由上位控制微机、 打印机、 ups电源及上位机软件包等组成。 上 位机层对采集的数据进行存储、统计、分析和告警，为大坝安全分析提供数据支 持。 本工程的上位机层由一台计算机、一台ups 电源、及在工作站内安装的安全 监控管理软件和数据库软件组成。水库大坝安全自动监测系统要求以 windowxp 为系统平台的大坝安全信息管理系统。 0.1.230.1