李家河大坝监测工程大坝安全监测报告.docx
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李家河大坝监测工程大坝安全监测报告
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李家河大坝监测工程大坝安全监测报告
西安市辋川河引水李家河水库大坝安全监测工程
大坝安全监测报告
西北综合勘察设计研究院
西安市李家河水库大坝安全监测工程项目部
二零一四年七月
审定：
席春平
审核：
张平安
编写：
周立功
参加人员：
张平安李蓬涛张文雅
1工程概况
西安市辋川河引水李家河水库工程位于西安市蓝田县，是解决西安市东部用水紧张的骨干供水工程之一，工程由水库枢纽和输水渠道两大部分组成。
水库枢纽距西安市约68km，距蓝田县县城23km。
李家河水库工程总库容为5260万m3，调节库容为4400万m3，供水设计流量为3.15m3/s，多年平均供水量7230万m3，电站装机容量4800kW。
本工程水库枢纽和供水渠道属Ⅲ等中型工程，主要建筑物拦河大坝、泄水建筑物、引水建筑物和供水渠道按3级设计，次要建筑物按4级设计，电站及临时建筑物按5级设计。
拦河坝坝型为碾压混凝土拱坝，坝项高程884m，最大坝高98.5m，设计洪水标准为50年一遇，相应洪峰流量为9900m3/s，校核洪水标准为500年一遇，相应洪峰流量为1152m3/s。
水库正常蓄水位880.0m，死水位839.0m，设计洪水位880.0m，校核洪水位881.29m。
拦河坝为碾压混凝土抛物线双曲拱坝，最大坝高98.5m，坝顶弧长351.71m，泄洪表孔布设在坝顶中部的河床段，表孔采用单孔，堰顶高程872.0m，泄洪底孔紧临溢洪表孔的左侧布置，进口高程828.00m，引水洞布置在大坝左岸，进口位于坝址上游约0.5km处，出口位于坝址下游约1km的李家河村，洞线平面投影长946.35m。
引水洞出口水流经连接箱涵进入电站尾水与引水洞交汇段，流入输水干渠。
电站位于李家河村，厂房采用单层地面厂房，厂房纵轴线平行于河道布置；开关室位于主厂房左侧；主变压器露天布置。
2工程投标
本工程于2011年7月由西安市辋川河引水李家河水库工程建设管理处通过招标方式确定西北综合勘察设计研究院为该项目的承包商，并承担本项目施工。
工程于2011年8月20日开工，2011年8月23日大坝外部变形监测开始施工，2011年9月20日随着碾压砼拱坝基础垫层砼浇筑开始，进行大坝内部监测仪器埋设安装施工，2014年7月12日完成大坝内部监测仪器的埋设与安装施工。
3监测布置、内容变更、总进度和完成的主要工程量
3.1安全监测概况及布置
监测项目包括巡视检查和仪器监测。
巡视检查包括施工期和运行期的巡视检查，在施工期主要对坝区的边坡稳定和坝体混凝土有无裂缝等表面现象进行检查；运行期主要为初期蓄水大坝有无异常、坝肩和坝基渗漏、边坡有无滑移征兆等现象进行的巡视检查。
仪器监测项目包括平面边角控制网、水准网、大坝变形、渗流渗压、坝体应力、坝体、坝基温度、环境量及边坡监测等。
本工程监测项目见下表1-1：
表1-1枢纽工程监测部位及项目表
部位
监测类型
项目
内容
枢纽
巡视检查
坝体有无裂缝、坝肩和坝基渗漏及边坡滑动等
大坝
变形
水平位移
坝体、坝基位移
竖向位移
倾斜
坝体、坝基倾斜
裂缝
接触缝、诱导缝、横缝开合度
渗流
渗漏量
坝基渗漏
扬压力
基础扬压力、帷幕后渗透压力
绕坝渗流
绕坝渗流渗压
应力应变
及温度
应力应变
坝体混凝土的应力应变
温度
混凝土温度及坝基温度
环境量
上下游水位
上下游水位
气温
库区气温
降雨量
降雨量
库水温
库水温
输水量
输入汇流池的水量
边坡
变形
内部变形
岩体相对位移
表面变形
水平及垂直位移
3.1.1环境量监测
环境量监测包括坝区气温、降水量、上下游水位、库水温及输水量等项目。
气温和降水量：
在左坝肩下游面建造观测房，观测房附近布设一个百叶箱，内设置一套自计温度计，进行坝区气温监测；同时也设置一套自计雨量计，监测坝区降水量。
库水温：
在拱冠监测断面距上游坝面10cm处埋设一组温度计监测混凝土上游坝面温度，同时也可以作为水库水温的测点。
水位：
坝上游水位采用人工水尺和遥测水位计两种方法监测，以相互校核和检验，在表孔坝段和挡水坝段的上游面布设水尺和遥测水位计各2个，观测上游的水位变化；在表孔坝段下游面设置1个人工水尺，以监测下游的水位变化。
输水量：
输入汇流池的输水量主要通过水轮机尾水出口及针阀出口分别布设的测流仪进行输水量的监测。
监测数据传入电站中控室，采用监测数据分析及管理软件，对其数据进行分析及管理（水轮机及针阀自带测流仪）。
3.1.2温度监测
温度监测内容包括：
坝面温度、坝体混凝土温度和坝基温度。
选择拱冠和左、右1/4拱附近布置3个温度监测断面，在表孔常态混凝土布置一个监测断面。
坝面温度：
在距上游坝面10cm的坝体混凝土内沿高程布置坝面温度计，间距为7.5m～15m。
该表面温度计在蓄水后可作为坝前库水温度计。
坝体温度：
自上而下间隔15米布置坝体温度测点，断面测点基本上以网络状布置，间距为7.5m.。
在表孔常态混凝土布置10支温度计，监测该部位混凝土的温度变化。
坝基温度：
监测不单独布设测点，利用基础渗压计、测缝计和岩石变位计的测温功能兼测坝基温度。
3.1.3位移监测
（1）水平位移
根据本工程坝体结构布置情况，采用平面控制网和垂线法来监测坝体的水平位移，在拱冠及左、右1/4拱处各设置一组（共3组）正倒垂系统；在左右坝肩各设置一条正倒垂系统，正、倒垂线在监测廊道内相联结；同时在坝区设置平面控制网也可测坝体的水平位移，同时也可对垂线进行校对。
（2）竖向位移
采用静力水准法测量坝体和基础的竖向位移，坝顶设置7个水准测点，坝体两层廊道共设置13个测点，监测坝体及基础的竖向位移。
水准基准点（Ⅰ等精度）拟设于距坝址下游约1公里处，基准点设置钢管标，并与蓝田县内的国家水准点相连，进行校测。
用Ⅰ等测量方法将水准引到坝顶和坝体廊道高程附近，在稳定的基岩上设置工作基点，共6个工作基点。
同时利用两岸正倒垂系统结合双金属标也可作为水准基准点，对坝顶水准点进行监测，两套系统可相互校核。
（3）坝基倾斜
选择在802.5m高程的沿廊道内布置1套精力水准系统，共6个测点监测坝基倾斜。
（4）接缝监测:
为了检验诱导缝的效果，在4条诱导缝和2条横缝布置测缝计，每个高程每条缝间布置1~2支；为了解坝肩与两岸基岩连接的接触在不同条件下的开合变化及基础基岩深部位移变化。
在建基面上沿建基面开挖中心线布置7支裂缝计和7支多点位移计；为监测坝踵深处坝基的变位情况，在拱冠梁及左、右1/4拱断面处，每个断面布设2套岩石变位计；为监测坝基混凝土与基岩的结合情况，在拱冠梁及左、右1/4拱断面基础布置测缝计处，每个断面布设3~4支测缝计。
3.1.4应力应变监测
应力应变：
选择拱冠和左、右1/4拱附近布置3个监测断面。
测点布置五向应变计组；每组应变计组旁设无应力计一支。
3.1.5渗流渗压监测
（1）坝基扬压力
采用渗压计及测压管进行扬压力监测，设纵向断面一个，横向断面3个（大约在拱冠及左、右1/4拱处）。
纵向断面测点设在帷幕灌浆与坝基排水孔之间，坝基共布置15支渗压计和15个测压管；802.5m廊道共布置11支渗压计和11个测压管，843廊道共布置4支渗压计和4个测压管。
错开布置，测压管分别深入基础开挖面及帷幕灌浆底高程，测该处的扬压力。
坝基渗压力须在灌浆后挖坑埋设，测压管都采用钻孔埋设，孔底穿过原推测地下水位线2~5m。
同时在基础断层混凝土回填部位，混凝土底部及断层接触处埋设渗压计，以监测断层处的扬压力，初步拟设13支渗压计。
（2）坝体扬压力
在拱冠断面的843m廊道和802.5m廊道各布置渗压计3支（位于上游坝面与廊道之间），在左、右1/4拱处的802.5m廊道里各布置3支渗压计。
（3）渗流量
采用量水堰法监测坝基和坝体内的渗水量，在基础廊道集水井两侧各设置一个量水堰，分别测得左右坝体的渗水量。
（4）绕坝渗流
在左右岸各布置9个绕坝渗流孔，监测坝肩渗流量。
左、右岸各布置1个断面。
其中在两岸的帷幕灌浆前设2孔，帷幕灌浆后沿流线方向布置7个孔，测孔内安装渗压计遥测水位，同时也可以了解帷幕灌浆的效果。
3.1.6坝区边坡监测
李家河水库左、右坝肩边坡为人工边坡及厂房后背边坡，左坝肩边坡高约50米，右坝肩高约80米，为保证边坡工程在施工期和运行期安全运行，对其进行安全监测。
左、右坝肩边坡分别设置2个监测断面。
主要的监测项目：
表面位移变形监测、钻孔深部位移，锚杆应力应变监测。
厂房后背坡布置3个变形测点，进行表面位移监测。
（1）表面位移变形监测
两坝肩边坡表面位移分别布置2个监测断面，测点布置在边坡马道上，采用全站仪监测地表水平位移和地表垂直位移。
（2）钻孔深部位移：
钻孔深部位移监测采用钻孔测斜仪法来测水平位移。
钻孔轴向位移测量采用钻孔多点位移计。
3.2项目实施过程中的内容变更
项目在实施过程中，对以下部分内容进行了适当变更：
1、在坝基基础垫层常态砼中增加温度计3支；
2、在廊道增加坝基基础测压管1套；
3、在高程2#断面下游面2米处增加温度计T1-2′、4#断面下游面2米处增加温度计T3-2′；
4、在放水塔884平台上面增加位移与沉降监测墩1个；
5、增加平面基准点P1至P8合计8个。
3.3施工总进度和完成的主要工程量
李家河水库大坝安全监测系统自开工以来，已基本完成内部观测仪器的埋设和部分外部观测仪器的埋设。
已埋设的仪器情况统计见下表：
表3-1李家河水库大坝安全监测仪器完成的主要工程量
序号
项目名称
单位
合同工程量
图纸增加工程量
已完成工程量
尾留工程量
备注
一
大坝安全监测工程
（一）
土建工程
1
水准工作基点测墩（C25混凝土，F150，单点钢筋混凝土量参考值为，单点开挖量参考值为）
个
8
0
5
3
2
平面工作基点（C25混凝土，F150，单点钢筋混凝土量参考值为，单点开挖量参考值为。
）
个
6
0
5
1
3
永久综合点测墩（C25混凝土，F150，单点钢筋混凝土量参考值为）
个
34
0
27
7
4
坝体混凝土水准点
个
13
0
2
11
5
变形监测网施工便道（开挖量参考值为m，局部有台阶及钢筋护拦）
m
400
0
0
6
土石方回填
m3
18
0
18
0
7
石方明挖
m3
100
0
100
0
8
Φ219mm钻孔（倒垂线、含回填灌浆）
m
300
0
0
300
9
Φ109mm钻孔（绕坝渗流测压管、含回填灌浆）
m
1000
800
1000
800
10
Φ89mm钻孔（坝基扬压力测压管、深孔渗压计、测缝计钻孔、含回填灌浆）
m
700
0
11
Φ76mm钻孔（温度计钻孔，浅孔渗压计、含回填灌浆）
m
80
0
57
23
12
Φ150mm钻孔（基岩变位计、含回填灌浆）
m
350
0
228
122
13
Φ110mm钻孔（多点位移计，测斜仪钻孔）
m
2035
0
1046
989
14
现浇混凝土（C20、二级配）
m3
12
0
0
12
15
预埋Φ312mm×6mm无缝钢管（正垂线保护管）
m
330
0
0
330
16
预埋Φ211mm×5mm无缝钢管（倒垂线保护管）
m
200
0
17
Φ106mm×3mm电缆保护无缝钢管
m
356
74
18
Φ211mm×5mm电缆保护无缝钢管
m
224
86
19
钢筋制安
t
1
0
20
耳洞铁大门（定制或自制，面积约6m2）
扇
6
0
0
6
（二）
大坝变形监测
1
垂线系统
1）
垂线坐标仪
台
17
5
0
22
2）
正垂系统
套
5
0
0
5
3）
倒垂系统
套
5
0
0
5
2
竖向位移
1）
全站仪
台
1
0
1
0
2）
水准仪
台
1
0
1
0
3）
水准标
个
67
0
35
32
4）
强制对中基座
个
60
0
45
15
5）
反光棱镜
个
5
0
5
0
6）
双金属标
套
2
2
0
4
7）
双金属标仪
台
2
2
0
4
3
静力水准系统
1）
静力水准系统（含连通管、保护箱等）
套
1
0
0
1
4
其他变形
1）
测缝计
支
69
63
132
0
2）
基岩变位计
套
10
0
6
0
3）
多点位移计
套
25
0
17
6
4）
活动式测斜仪
套
2
0
0
2
（三）
大坝渗流监测
1
渗压计
支
46
23
36
33
2
测压管
套
33
0
0
33
3
量水堰
1）
堰流计
支
6
2
0
8
2）
量水堰堰板
块
6
2
0
8
（四）
应力应变及温度监测
1
应力应变
1）
五向应变计
套
46
0
44
0
2）
无应力计
支
46
0
44
0
2
温度监测
3）
温度计
支
66
17
83
0
（五）
环境量监测
1
百叶箱
个
1
0
0
1
2
自计温度计
台
1
0
1
0
3
自计雨量计
台
1
0
1
0
4
遥测水位计
支
2
0
0
2
5
人工水尺
组
3
0
0
3
（六）
其它
1
电缆
km
15
5
0
2
RS-485总线
km
8
0
0
8
3
集线箱（32接口）
台
15
20
18
17
4
便携式读数仪
台
2
0
2
0
二
二次自动控制系统设备
1
测控单元（MCU）（16接口）
套
28
0
22
8
2
数据库服务器
台
1
0
0
1
3
以太网交换机
台
1
0
0
1
4
计算机
台
1
0
0
1
5
笔记本电脑
本
1
0
0
1
6
激光打印机
台
1
0
0
1
7
不间断电源（UPS）（500W）
台
1
0
0
1
三
监测自动化控制系统软件
1
数据采集软件
套
1
0
0
1
2
监控管理软件
套
1
0
0
1
3
监测资料分析软件
套
1
0
0
1
四
其他项目
1
施工期监测
项
1
0
%
%
2
三角控制网量测
项
1
0
%
28%
3
水准控制网量测
项
1
0
%
%
4
施工期监测设施维护管理
项
1
0
%
30%
五
预埋Ф350mm×6mm正垂线OPVC管
米
0
0
1
ABS测斜管（Φ70mm）
米
0
650
400
250
2
PVC竖向通信管（Φ110mm）
米
0
0
3
镀锌钢管（Φ50mm）
米
0
4000
4
WL-60压应力计
台
0
12
12
0
5
钢筋混凝土
m3
0
0
6
钢管标
套
0
1
1
0
7
三等三维导线布设
元
0
1
1
0
8
平面基准点
个
0
8
8
0
4主要施工过程及方法
4.1主要依据及规范
李家河水库大坝安全监测工程主要依据以下规范文件及标准：
《混凝土坝安全监测技术规范》DL/T5178-2003
《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897—2006
《国家三角测量规范》GB/T17942—2000
《水位观测标准》GBJ138—1990
《国家三、四等水准测量规范》GB12898—1991
《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》SL268—2001
《水利水电工程岩石试验规程》SL264—2001
《水电水利工程岩体观测规程》DL/T5006—2007
《混凝土坝安全监测资料整编规程》DL/T5209—2005
《水利水电工程施工测量规范》DL52—1993
其它相关的有关规程规范及国际标准
4.2施工准备
4.2.1项目部的成立
工程合同签订后，我院为保质保期完成任务，调集了院多年从事大坝安全监测工程的工程技术人员，成立了西北综合勘察设计研究院西安市李家河水库大坝安全监测工程项目部，项目部组织机构图如图4-1所示：
图4-1组织机构图
表4-1项目部主要人员表
序号
姓名
职责范围
联系电话
备注
1
邱晓博
院项目负责人
2
刘广盈
院技术负责人
3
席春平
现场项目负责人
4
张平安
现场技术负责人
5
张文雅
测量组
6
李建涛
仪器埋设组
7
魏兵省
质量安全组
8
陆雨
综合管理组
4.2.2项目部人员进场
工程合同签订后，施工人员立即进入施工现场，进行现场测量和市场调研，做好土建施工与仪器埋设安装的准备。
4.3设备的采购、验收及率定
工程合同签订后，项目部仪器采购人员根据合同文件及时订购工程所需仪器仪表，并组织相关人员进行检验。
4.3.1监测仪器的采购和验收
（1）、采购和运输
按工程进度计划的要求，分阶段进行采购。
除首批仪器外，其余监测项目设备在采购合同签定前21天向监理人报送拟采购的仪器设备及其附件的详细资料，经监理人批准后进行采购。
我方向监理人提交的仪器设备资料包括：
1）制造厂家名称及地址；
2）仪器使用说明书；
3）仪器型号、规格、技术参数及工作原理（包括数据采集装置）；
4）测量方法、精度和范围；
5）测试和率定程序；
6）仪器设备安装方法及技术规程；
7）安装后的测试和检验程序；
8）安装期间的读数和其他要记录的数据；
9）仪器和读数设备的定期检验、校正和率定方法;
10）监测数据处理方法；
11）维修的要求和程序；
12）故障检查和维修指南；
13）原装进口监测仪器设备的报关单复印件；
14）厂家的监测仪器设备产品介绍书；
（2）、运输和保管
要求仪器设备生产厂家采取有效可靠的防护措施，保证仪器的安全运输，仪器平稳放置，避免挤压、撞击或剧烈颠簸、振动。
在工地现场建立专用仓库妥善存放监测仪器设备和电缆，库内保持清洁、干燥，并由专人管理。
（3）、到货检查和验收
根据规程、规范和技术条款要求，编制监测仪器设备到货检查、验收计划，制订验收实施细则。
建立监测仪器设备到货验收卡片，逐支、逐台详细登记验收内容。
监测仪器到货后三天内会同监理人进行检查、验收。
检查合格后，经验收各方签字方可入库保管；不合格的做好标记和登记并退回厂家更换。
检查、验收内容包括：
仪器设备的型号、规格、数量、量程等应与设计、订货单一致。
仪器设备出厂技术资料必须齐全，包括出厂合格证、仪器使用说明书、仪器型号、规格和技术参数、仪器工作原理和计算方法。
配套设备和零件须齐全。
对仪器设备作外观检查：
仪器设备外部不许有损伤痕迹或锈斑；仪器设备必须是未经使用过的全新产品；传感器的引出电缆要完好无损，不可有损伤，检查时用万用表检测仪器的线路不可断线，也不可短路。
绝缘性检查：
用兆欧表检查仪器的绝缘性能，要求绝缘电阻大于200兆欧。
用读数仪粗测一下，要求读数正常。
4.3.2仪器设备的检验和率定
监测仪器设备检验的一般要求
监测仪器大多在隐蔽的工作环境中长期运行，仪器一旦安装埋设之后，一般很难进行更换，因此，对将埋设的仪器，必须进行全面的检验和率定，以确保仪器性能的长期稳定。
现场建立专供仪器设备检验率定的实验室，装备空调、抽湿机、气压计、温度计、湿度计和相应的检验率定设备（详见检验率定设备清单）。
设立专职检验员，负责仪器设备的检验工作。
建立仪器设备检验技术卡片，记录各项检验指标，并将检验结果建立数据库，成为永久性技术档案。
检验时应有监理人在场。
检验7天内，由检验人向监理人提交检验报告，双方签字生效。
检验不合格的产品作好标识和记录并退回厂家更换。
检验项目包括力学性能、仪器参数、防水密封性能和湿度等。
力学性能检验
4.3.2.1.1检验条件和注意事项
参比工作条件：
环境温度10～30℃，试验时环境温度保持稳定；环境相对湿度大于80%。
检验前将仪器在参比工作条件下预先置放24小时以上。
检验前，在量测范围上、下限值的倍内预先拉压、循环三次以上，直至测值稳定。
检验分档测量数为6～10点，根据仪器量程在现场决定。
4.3.2.1.2差动电阻式仪器的检验
差动电阻式仪器力学性能检验包括端基线性度、回差、重复性误差和最小读数等项目。
检验时先将仪器下行至下限值，量测电阻比后，逐档上行，每档测试，全量程共测得m个电阻比后向下行，逐档测试，同样测得m个电阻比。
共作三次循环。
（1）各点总平均值：
式中i=0,1,…,n-1；
（Zu）i—上行第i档测点电阻比测值的平均值；
（Zd）i—下行第i档测点夹电阻比测值的平均值。
（2）各档测点的理论值：
式中△Z—量程上下限六次电阻测值的平均值之差。
（3）各测点电阻比测值的偏差：
δi=（Za）i-（Zt）i
（4）仪器端基线性度误差：
式中△――取δi的最大值
（5）回差：
式中△2—每一循环中各测点上行及下行两个电阻比测值之间的差值，取最大值。
（6）重复性误差：
式中△3—三次循环中各测点上行及下行的各自三个电阻比测值之间的差值，取其最大值。
力学性能检验的各项误差，其绝对值不得大于表4—5中的规定。
差动电阻式仪器力学性能检验限差
项目
α1
α2
α3
限差（%）
2
1
4.3.2.1.3检验方法和设备
1、应变计、无应力计
主要设
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