黄河万家寨水利枢纽有限公司山西太原030002
摘要：在当前的水利工程建设中，为确保施工质量的性能和使用寿命，水库大坝变形监测时间越长，则所搜集的参加拟合的观测资料必须充足，才能提高监测结果的精确度，满足大坝变形监测需要，在水利设备建设和维护中实时进行监控和观察，对大坝出现的变形等的险情及时的进行维护就显得至关重要。为此GPS技术在水库大坝变形监测应
关键词：水利工程；大坝变形；监测；维护
山西某水库位于山西黄河流域涑水河干流的中型水库，水库始建于20世纪50年代末期，流域控制面积878.60km2，总库容3713.40万m3。水库建成后在拦蓄控洪、防汛减灾等方面发挥了积极作用，但是近年来水库大坝坝体开始出现裂缝和坑塌等病害，防洪标准难以达到设计要求，水库无法正常运行，防洪效益也无法正常发挥，对水库进行除险加固势在必行。
1造孔施工与埋设安装
随着科学技术的发展，当前建设项目中先进的施工技术和手段层出不穷，使得现代建设项目的绩效和质量有了很大的飞跃。大坝监测与维护的第一步是倒立孔的钻孔施工、钢管标准、钢铝管双金属标准以及设备的安装。在安装和安装过程中，垂直孔被倒置。在施工现场形成后，必须形成钢管标准。同时，钻机应及时到位。施工前应仔细调整设备，确保施工精度。倒立钻孔的垂直度应满足保护管设备的要求，有效孔径应大于100mm。钢管和铝管钻孔的垂直度应满足保护和安装的要求。
2大坝坝体变形监测方法的应用
2.1大坝变形监测网的布设
本次大坝变形监测主要采用GPS自动监测技术，大坝变形监测设计主要补充完善大坝的位移观测和渗流观测设施，并根据实际情况和设计规范，将综合标点作为位移观测标点，水库大坝位移观测有竖向位移和水平位移观测，主坝坝顶每100m设一观测断面，共7个观测点；付坝每200m设一观测断面，位移点位于距下游坝肩0.50m坝坡上，共23个观测点；主坝体浸润线观测主坝每200m，沿坝轴线设一观测断面，共3组；付坝每500m沿坝轴线设一观测断面，每断面内设三根测压管，1根布设于大坝上游坝坡距坝顶轴线3.50m处，其余布设于下游坝坡距坝顶轴线5.00m处和距贴坡排水顶（付坝3.00m）5.50m处，采用电测水位计量观测，共8组。工程大坝变形监测网分两级布置，首级观测网为专三级GPS网，由JZ1、JZ2、JZ3和JZ4四个基准点及GZ1和GZ2两个工作基点组成，为解决网点间距较短而无法满足GPS测量精度的要求，必须按专用平面控制网进行加密网布设，起算数据为首级基准网点，通过间隔点法增加观测网相邻点间距，在吕庄水库主坝布设12个工作基点，采用标称精度为1mm+1ppm•D的TC1500全站仪进行GPS网内边和网间变形监测。
2.2GPS测量的外业实施
为了提高监测资料的连续性和一致性，必须建立与原坐标系一致的GPS变形监测坐标系，通过国家三角点施控网Ⅲ8进行首级变形监测网坐标传递，并以基准点JZ3和JZ4为GPS约束平差的起算数据。吕庄水库大坝变形GPS监测网接收作业通过3台Leica-SR-530GPS双频接收机完成，该型号接收机标称精度为5mm+1ppm•D，通过静态相对定位法展开GPS测量作业。施测前按照《全球定位系统GPS测量规范》（GB/T18314-2009）全面检查GPS接收机，包括一般性检查、通电检查和实测检验。
2.3GPS数据处理
为了对GPS观测基线向量和观测结果质量进行校核，必须进行GPS数据预处理，并结合预处理结果分析和评价观测数据质量，以提升数据精度。本工程采用Leica-SR-530GPS接收机随机软件进行GPS数据预处理，全面检查测站、卫星信号、数据格式等，按下式计算GPS相邻观测点的弦长精度：
（1）
式中：σ—GPS基线向量弦长中误差，mm；α—GPS接收机标称精度误差固定值，mm；b—GPS接收机标称精度比例误差系数，ppm•D；d—GPS监测网相邻点间距，km。
3大坝变形监测与维护措施
3.1变形监控设施的布置
在砼大坝廊道各层的变形监控设备，如引张线、精力水准正、精密导线、弦矢导线、垂直位移监测点等的，应难按照图纸上设计的位置进行预先的予留、埋放前的预测测量，进行予埋件、予留槽安装施工，对于安装施工的定位要准确，并且安装固定牢固，安装工作结束之后进行工程的检测验收。一般情况，大坝表面的监测点分布较多的区域为中坝，因此可以在中坝上建设一个观测面，距离应该控制在200米之内，接下来，在相邻的几个断面上在多设置几个观测的标准点，对于总体的布局来说，观测断面的设置数量可以设置41个，而标点的设置则可以为167个，这是因为垂直方向和水平方向交叉点只需要一个观测标点。而在东西副坝上，对于观测点的设置距离300米左右设置测断面，且每个断面可设置4个观测点。总计15断面40观测标点。如果应用水准法进行监控，可借助gps接收机来进行观测。
3.2正垂线埋管埋设安装
混凝土坝的混凝土管、钢管等垂直埋设管道，在敷设前应根据预测坐标进行敷设。对埋地管道的中心位置进行准确标定，做好埋地管道的定位。埋地管道的垂直度必须在允许的误差范围内，提高埋地管道的稳定性。坚固，防止混凝土浇筑施工变形。严禁发生碰撞。混凝土浇筑后，测量垂线垂直度。这样，可以调节埋地管道的垂直度。在安装过程中，应使混凝土管道连接顺畅，防止错位、接头毡闭合、防水泥浆及流沙。钢管在安装过程中应进行焊接和紧密焊接。埋地管道完井数据经过垂涎后及时编制和管理。
3.3变形监控设备安装调试
弹性导向装置与浮体组配合测量保护管的垂直度，并确定锚固块的嵌入位置。安装倒浮、倒垂线锚固块时，应通过滑轮将倒锤线不锈钢丝送入保护管中，通过重力对不锈钢丝进行拉伸，根据锚固块埋设位置准确定位不锈钢丝。判断。将注浆软管置于反击线保护线上，计算水泥砂浆埋设锚固块的数量。灌浆软管轻轻注入到锚块。完成后，再次检查喷嘴内不锈钢丝的位置，发现位置有错位和偏差。应及时调整锚固块的位置。
3.4正垂线安装调试
再次测量垂直线的埋地管道的垂直度，并确定垂直线的位置。根据正确的埋设位置，安装悬挂线、固定架线装置和活动夹线装置。在混凝土观测墩上安装有竖直阻尼重锤和定位装置，竖直坐标仪和基座。将变压器油注入锤式油箱。
3.5变形监测施工期观测与整理分析
大坝变形监测仪器的配置必须在投入使用前进行测量。其性能达到国家相关标准。施工期间的观测，应当严格按照国家有关技术标准进行，并实施监测频率的初步设计技术要求。施工期观测资料应及时核对，资料初步分析，调整计算等，并及时报告。在汛期，应密切注意雨季及其他异常天气条件。密切关注建筑工程的安全。观测记录的内容应当清晰完整，日期不得随意变更。及时整理和分析年度观测资料，绘制变化曲线，编制分析报告。
结论
变形监测为大坝的安全运行提供了基本的参考数据。通过介绍传统测量技术、GNSS测量技术和机器人测量技术，阐述了不同大坝变形监测方法的特点及获取大坝变形点坐标数据的过程。以GNSS为例，描述了坝体变形监测的周期和过程。得到坝体变形点坐标数据，并对坝体变形状态进行分析。随着科学技术的发展，越来越多的自动化技术和方法被应用到大坝变形监测中。
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