新疆北疆引水工程500平原水库大坝安全监测系统设计
2007-11-09 11:22:12 来源：
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电力18讯： [摘 要]新疆北疆引水工程500平原水库库容2，81亿m3，为大(2)型水利工程，是整个引水工程的尾部调节水库。坝轴线长约17km，最大坝高28．0m，坝基为深厚覆盖层软基，由于地形限制，在坝身设有放水兼放空涵洞，其工程性态复杂。为确保工程安全运行，在大坝上设计了较为全面的安全监测系统。并从设计原则、监测项目、仪器选型仪器布置及监测成果等方面，介绍该水库大坝的安全监测系统。图1幅。
[关键词]平原水库 均质土坝 涵洞 安全监测设计
1 工程概况
新疆北疆引水工程500平原水库是引水工程的尾部调节水库，坝址位于天山北缘山前冲洪积下部细土平原区，北部为中主坝，东、西、南三面为副坝。工程自2002年4月开工建设，目前主体工程已经完成，并已于2005年9月底通水成功并开始蓄水。500水库库容为2.81亿m3，属大(2)型水库，工程等别为Ⅱ等，其主要建筑物为粉质壤土均质土坝和钢筋混凝土涵洞。坝顶高程503．00m，最大坝高28m，上游坝坡坡比为1：3．0，下游坝坡坡比为1：2．5，圆弧段490．00m高程以下放缓为1：2．75，下游坡在490 m高程处设一级2m宽的马道，坝体内部设“L”型排水体与下游坡脚排水棱体相接。涵洞为双孔城门洞型。水库主、副坝典型削面(见图1)。
该水库均质土坝有如下3个特点：一是坝轴线长；大坝全长约17．6km，其中主坝(中坝段)长8．264km，东副坝长3．038km，西副坝长3．27km，南副坝长3．104km；二是坝基为深覆盖层软基；其中东、西、南副坝坝基埋深2～4m处还存在厚2～4m的软弱夹层；三是工程的泄水建筑物因地形限制采用在坝内埋涵洞的设计方案，均质土坝上有钢筋混凝土结构的涵洞贯穿主坝坝身。按《碾压式土石坝设计规范》(S1274-2001)要求，在软基上布置泄水建筑物时需要进行技术论证，除了在建坝前进行试验研究论证外，为确保工程运行安全，还要在大坝上设计较为全面的监测系统，仪监控工程安全。
图1 大坝典型断面监测仪器布置图
2 水库大坝安全监测系统设计原则与依据
为确保500平原水库的大坝安全，在水库大坝上设置了原型观测系统。在施工期，监测大坝填筑质量；在运行期，监测大坝的运行状态，用以保证水库大坝的安全运用，充分发挥工程效益；同时，通过积累第一手的原型观测资料，对大坝的变形、渗流以及接触土压力性状和规律进行研究。
根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)、《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94)的相关要求，大坝表面变形、坝体及坝基渗流是必须观测的项目；大坝内部重点部位的变形可进行选择性观测；大坝应力观测是选择性观测项目。就工程本身而言，本工程在坝下有放水(兼放空)涵洞穿过坝体，涵洞周围土体与涵洞的接触变形、接触渗流状态是本工程的观测重点。
3 监测系统仪器布置
根据《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94)的相关要求并结合本工程的具体情况，500水库大坝设置有变形观测、渗流观测、接触土压力观测以及库水位水质观测等项目。
3．1 变形现测
大坝的变形观测包括大坝表面变形、大坝内部变形(沉降和水平位移)、涵洞与周围土体接触部位变形观测和涵洞结构缝变形等内容。
表面变形：大坝的表面变形观测布置在中主坝和东、西副坝上。中主坝每隔约200m设1个观测断面，每个断面设4个位移观测标点，水平位移和竖向位移观测共用。位移标点具体布置为：上、下游坝肩各1个，下游坝坡2个。总计42个断面，共设168个标点。东、西副坝每隔约300m设1个观测断面，每个断面设3个位移观测标点，水平位移和竖向位移观测共用。位移标点具体布置为：上、下游坝肩各1个，下游坝坡1个，总计14个断面，共设42个标点。表面竖向位移，采用水准法测量；表面水平位移垂直坝轴线方向分量，采用视准线法与三角网法联合观测。
内部变形观测：大坝的内部变形观测包括竖向位移(沉降)和水平位移观测。竖向位移采用干簧管式沉降仪观测，水平位移采用伺服加速度计式测斜仪观测。中坝和东副坝分别设置2个内部变形典型观测断面，西副坝设置1个典型观测断面，其桩号分别为中坝4+080、中坝4+300、东副坝0+600、东副坝1+800和西副坝1+161．376。中坝两个观测断面以及东副坝1+800观测断面在二步坝轴线处各布设1条观测剖面，东副坝0+600和西副坝1+161．376观测断面在一步坝轴线处各布设1条观测剖面，埋设沉降测斜管和沉降环，竖向位移与水平位移观测结合使用，观测中将坝基沉降与坝体沉降分开观测，同时观测东、西坝段坝基软弱夹层的水平位移。每条观测剖面上沿高程方向每间隔约2m布置1个沉降测点，间隔0．5m布置1个水平位移测点。
涵洞与坝体接触部位变形：500水库大坝下埋有钢筋混凝土结构的放水(兼放空)涵洞，用来输水和放空水库。由于涵洞为刚性建筑物且穿过坝体，涵洞与坝体接触部位<
[关键词]平原水库 均质土坝 涵洞 安全监测设计
1 工程概况
新疆北疆引水工程500平原水库是引水工程的尾部调节水库，坝址位于天山北缘山前冲洪积下部细土平原区，北部为中主坝，东、西、南三面为副坝。工程自2002年4月开工建设，目前主体工程已经完成，并已于2005年9月底通水成功并开始蓄水。500水库库容为2.81亿m3，属大(2)型水库，工程等别为Ⅱ等，其主要建筑物为粉质壤土均质土坝和钢筋混凝土涵洞。坝顶高程503．00m，最大坝高28m，上游坝坡坡比为1：3．0，下游坝坡坡比为1：2．5，圆弧段490．00m高程以下放缓为1：2．75，下游坡在490 m高程处设一级2m宽的马道，坝体内部设“L”型排水体与下游坡脚排水棱体相接。涵洞为双孔城门洞型。水库主、副坝典型削面(见图1)。
该水库均质土坝有如下3个特点：一是坝轴线长；大坝全长约17．6km，其中主坝(中坝段)长8．264km，东副坝长3．038km，西副坝长3．27km，南副坝长3．104km；二是坝基为深覆盖层软基；其中东、西、南副坝坝基埋深2～4m处还存在厚2～4m的软弱夹层；三是工程的泄水建筑物因地形限制采用在坝内埋涵洞的设计方案，均质土坝上有钢筋混凝土结构的涵洞贯穿主坝坝身。按《碾压式土石坝设计规范》(S1274-2001)要求，在软基上布置泄水建筑物时需要进行技术论证，除了在建坝前进行试验研究论证外，为确保工程运行安全，还要在大坝上设计较为全面的监测系统，仪监控工程安全。
图1 大坝典型断面监测仪器布置图
2 水库大坝安全监测系统设计原则与依据
为确保500平原水库的大坝安全，在水库大坝上设置了原型观测系统。在施工期，监测大坝填筑质量；在运行期，监测大坝的运行状态，用以保证水库大坝的安全运用，充分发挥工程效益；同时，通过积累第一手的原型观测资料，对大坝的变形、渗流以及接触土压力性状和规律进行研究。
根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001)、《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94)的相关要求，大坝表面变形、坝体及坝基渗流是必须观测的项目；大坝内部重点部位的变形可进行选择性观测；大坝应力观测是选择性观测项目。就工程本身而言，本工程在坝下有放水(兼放空)涵洞穿过坝体，涵洞周围土体与涵洞的接触变形、接触渗流状态是本工程的观测重点。
3 监测系统仪器布置
根据《土石坝安全监测技术规范》(SL60-94)的相关要求并结合本工程的具体情况，500水库大坝设置有变形观测、渗流观测、接触土压力观测以及库水位水质观测等项目。
3．1 变形现测
大坝的变形观测包括大坝表面变形、大坝内部变形(沉降和水平位移)、涵洞与周围土体接触部位变形观测和涵洞结构缝变形等内容。
表面变形：大坝的表面变形观测布置在中主坝和东、西副坝上。中主坝每隔约200m设1个观测断面，每个断面设4个位移观测标点，水平位移和竖向位移观测共用。位移标点具体布置为：上、下游坝肩各1个，下游坝坡2个。总计42个断面，共设168个标点。东、西副坝每隔约300m设1个观测断面，每个断面设3个位移观测标点，水平位移和竖向位移观测共用。位移标点具体布置为：上、下游坝肩各1个，下游坝坡1个，总计14个断面，共设42个标点。表面竖向位移，采用水准法测量；表面水平位移垂直坝轴线方向分量，采用视准线法与三角网法联合观测。
内部变形观测：大坝的内部变形观测包括竖向位移(沉降)和水平位移观测。竖向位移采用干簧管式沉降仪观测，水平位移采用伺服加速度计式测斜仪观测。中坝和东副坝分别设置2个内部变形典型观测断面，西副坝设置1个典型观测断面，其桩号分别为中坝4+080、中坝4+300、东副坝0+600、东副坝1+800和西副坝1+161．376。中坝两个观测断面以及东副坝1+800观测断面在二步坝轴线处各布设1条观测剖面，东副坝0+600和西副坝1+161．376观测断面在一步坝轴线处各布设1条观测剖面，埋设沉降测斜管和沉降环，竖向位移与水平位移观测结合使用，观测中将坝基沉降与坝体沉降分开观测，同时观测东、西坝段坝基软弱夹层的水平位移。每条观测剖面上沿高程方向每间隔约2m布置1个沉降测点，间隔0．5m布置1个水平位移测点。
涵洞与坝体接触部位变形：500水库大坝下埋有钢筋混凝土结构的放水(兼放空)涵洞，用来输水和放空水库。由于涵洞为刚性建筑物且穿过坝体，涵洞与坝体接触部位<
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