大坝变形监测应注意的几个问题

大坝变形监测问题浅析

作者：梁斌作者单位：陕西省宝鸡峡管理局信息通讯中心

摘要：对大坝变形监测中存在的环境潮湿、设备受各种外界条件干扰、折光影响、测点变形、蓄水期前很少测得大坝监测的基准值等问题进行分析，并根据实践提出一些看法。

关键词：变形监测环境潮湿外界干扰测点变形基准值

Abstract：This paper analyzes s。me issues occurred in dam deformation monitoring,including wet environment，facilities disturbed by external

condition,refraction influence，mark deformation，few datum value obtained before impounded．so，some opinions have been brought renvard by practice．

Keywords：deformation monitoring，datum value，mark deformation，wet environment，external disturbance

1 概述

大坝变形是坝体和基础状态的综合反映，也是衡量大坝运行时结构是否正常、可靠、安

全的重要标志。因此，变形监测一直被列为大坝主要观测项目，特别受到运行管理单位的重视。

我国变形监测是从l954年开始，最早在丰满大坝采用视准线观测坝顶水平位移，50年代

末在新安江、三门峡等大坝也都开展了变形监测。60～70年代以后，一般大、中型坝均设有

变形监测项目。观测方法在50－60年代基本是用视准线量测水平位移，用精密水准法测垂直

位侈，用正倒垂线测坝体和坝基的相对变形及绝对变形。70年代开始采用引张线等，80年代

变形观测发展很快，出现了垂线及引张线遥测坐标仪、真空激光准直系统、遥测静力水准仪等，对水工建筑物的监测也从坝体和坝基扩展到坝基深处、坝肩及近坝库岸边坡等。90年代

我国变形监测开始进入自动化阶段，采用了先进仪器和自动化数据采集系统，含有专家系统

和决策支持系统一定成分的大坝监测信息系统正在一些大坝开展并实现，有的已经联网，实

现了多座大坝的安全监测信息管理系统。

但在变形监测中普遍存在观测环境潮湿，致使设备金属部分生锈，电气部分绝缘降低，

监测不能正常连续工作；观测设备受到外界条件干扰严重(视准线受折光影响，垂线和引张线受风、冰霜冻结、人为和动物碰撞等)；有的测点采用焊接钢架结构，由于金属蠕变或内应力变形，带来很大的误差，使观测资料失真；有的测点基础混凝土因冻胀变形，出现坝体抬高

等问题；多数大坝缺少首次蓄水监测，大部分都未测得蓄水前及蓄水期间的观测资料，即无

蓄水前的基准值，往往是在蓄水后若干年才从头开始，其基准值是相对某一水位的数值；给

资料整理与分析带来了一定的困难。上述问题不仅影响变形监测的精度，还影响大坝监测工

作的正常进行；有的花很大力量解决后，监测资料又不连续，有的至今仍在困扰着变形监测

工作的开展，特别是影响变形监测自动化系统的长期性和稳定性。现对这些问题加以分析，

并根据实践提出一些看法，供参考。

2 环境潮湿

有的大坝变形监测系统布设在廊道、坝腔、竖井等处，这些地方在一年中，有时干燥，

有时潮湿，还有的长年潮湿。其原因是多方面的，一是湿度过大结露，二是坝体漏水造成

设备积水，三是垂线及设备管道漏水，四是设备封闭经不住时间考验而进潮气，还有其他原因等。环境潮湿使监测工作不能正常进行，如桓仁大坝309．3 m高程廊道的水平位移观

测系统(视准线全长528 m)，在湿度较大的春夏季，用视准线法不能观测，因潮湿的雾气影响通视。桓仁大坝250．5 n1高程廊道水平位移观测系统(视准线全长414．4m)，在湿度较大季节里也不通视，后改为中间设站法后才能进行观测。石塘大坝因测站潮湿，垂线仪无法固定在测站上，频繁的装箱搬动，不仅增加了各种误差，还降低了使用寿命。垂线测点因漏水、结露问题，往往使垂线油箱内的油被水置换，减小了球阻尼，降低了垂线的稳定性。在变形监测实现自动化后，有的大坝的变形监测起初运行正常，但过了一定时间，设备金属部分生锈，电气部分绝缘降低，使变形监测设备不能正常工作，保证不了变形监测的长期稳定运行。

对潮湿这个问题，好多观测工作者花很大的精力，有的已经解决，有的不得不改变观测方法。如石塘大坝对防潮是采用封堵漏水点、排水、先积后排、防风(在测站增设防风门，以减弱空气对流带来的结露影响)、防结露和在测站上方挂灯泡干燥等措施，收到较好的效果。桓仁大坝最后放弃了原视准线观测方法，改用真空激光准直系统，才彻底解决这个问题。

必须指出，采用真空激光准直方法监测变形，也有防潮问题。那就是在运行当中，不仅仅在观测时要使管道保证一定的真空度，应长期使真空管是一个“真空干燥”装置，保证管道内壁及测点设备不锈蚀。根据丰满和太平哨大坝的经验，只要使真空度常年保持在20 000Pa以下即可，如每周观测l次(即同时抽l次真空)，漏气率应小于120Pa／h。

3 外界条件干扰

3．1自然条件影响

用视准线观测大坝变形时，在寒冷地区，冬季仪器转动困难，强行转动后，给观测带来误差。为了防寒和保护观测设施，一些大坝又修建了观测房，寒冷和保护问题解决了，但因房内与房外温差又增大了折光影响。

正、倒垂线往往布置在竖井中，由于空气对流，竖井如同烟囱，使钢丝难以处于自由状态。

引张线出现后，由于避免了折光影响，观测精度有所提高，但引张线的核心是代替视准线的钢丝必须处于自由状态。为了保证钢丝的自由状态需要浮盒浮托钢丝。风、气温、湿度等有时单一、有时同时影响这一自由状态。风吹钢丝摆动或偏向一侧，甚至“靠岸”、“搁浅”；在一定湿度和低温时，钢线结霜，浮盒不堪负重下沉；为了防止水在低温时冻结，在常温时蒸发，不得不改为防冻、防蒸发的溶液，而溶液粘滞力较大，尤其是时间一长表面会生成一层硬膜，使钢丝很难处于自由状态。这些影响也给监测自动化带来困难，如太平湾大坝溢流段(全长508m)引张线系统共29个测点，l985年开始采用人工观测时，每次都要揭开测井盖板，人员要爬上爬下，还要给浮盒加水、调试，作业困难，劳动强度大。为了解决这些问题，1987年开始试用遥测引张线仪器设备，采取给浮盒水箱自动加水，改善测点环境等。经过长达8年的不断改进、维修，仍未取得理想的效果，8年来测测停停，最后改用真空激光管道系统．才将问题解决。

从几个工程实践来看，为减少自然条件的影响，其有效的办法是封闭。真空激光管道准直系统是封闭的办法，有的大坝引张线用塑料管封闭，也取得较好的效果。有的大坝对正、倒垂线也用钢管或塑料管保护起来，也同样解决了题。

3．2人为因素

观测设施，为了防止锈蚀，用铜质材料较多，有的被砸毁卖掉。恢复后，资料失去连续性。如桓仁大坝的左右岸观测点曾数次被人为砸毁，恢复后观测资料很难与以前的资料连接。就是在厂内，在有人到的地方，观测设施往往受到不同程度的破坏和无意损害。桓仁大坝和