1.工程概況

樓莊子水庫位于頭屯河上游中低山區(qū)，距昌吉市硫磺溝鎮(zhèn)25km，總庫容7374萬m3，為Ⅲ等中型，是一座以灌溉、防洪和城市生活及工業(yè)供水為主要任務(wù)的綜合性樞紐工程。工程主要由粘土心墻壩、泄洪沖沙兼導(dǎo)流洞、溢洪洞、引水洞等組成，其中大壩為2級(jí)建筑物，泄洪沖沙兼導(dǎo)流洞、引水洞、溢洪洞為3級(jí)建筑物。粘土心墻砂礫石壩，最大壩高82.6m，壩長570.31m，壩頂高程1400.3m，壩頂寬10m。大壩上游坡度為1：2.5，下游坡度為1：2。大壩主要由粘土心墻防滲體、反濾料、壩殼砂礫料、棱體排水等組成。

2.大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)原則及目的

大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)的核心的指導(dǎo)思想是以安全為主，同時(shí)兼顧設(shè)計(jì)、施工、科研和工程運(yùn)行需要。設(shè)計(jì)總原則是：目的明確、突出重點(diǎn)，控制關(guān)鍵、兼顧全局，統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施。

大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)的目的是設(shè)計(jì)一套監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)壩體及壩基運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，便于發(fā)現(xiàn)大壩異常現(xiàn)象，及時(shí)地進(jìn)行分析和處理，保證大壩的運(yùn)行安全性。依據(jù)壩體施工監(jiān)測(cè)結(jié)果分析，評(píng)價(jià)施工技術(shù)的適用性和優(yōu)越性以及需要改進(jìn)的途徑；依據(jù)大壩運(yùn)行期的安全監(jiān)測(cè)資料，對(duì)大壩未來的工作性態(tài)及可能的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行初步預(yù)判；此外通過實(shí)際監(jiān)測(cè)可反饋各種影響因素和檢驗(yàn)設(shè)計(jì)的正確性，求得設(shè)計(jì)的合理、完善和創(chuàng)新，提高設(shè)計(jì)的技術(shù)水平。同時(shí)確定在各種運(yùn)行工況下的安全裕度，對(duì)大壩進(jìn)行適當(dāng)控制運(yùn)用，通過適時(shí)抬升或降低水庫的運(yùn)行水位，更好地做好水庫運(yùn)行調(diào)度，使之在整體安全運(yùn)行的前提下充分發(fā)揮其自身的各種效益，本文僅敘述大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容。

3.安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)

3.1 變形監(jiān)測(cè)

3.1.1 表面變形監(jiān)測(cè)

共布置4條監(jiān)測(cè)縱斷面，壩頂在平行壩軸線的壩肩各布置一條，下游壩坡布置2條監(jiān)測(cè)縱斷面，各監(jiān)測(cè)縱斷面高程分別為1400.30m、1400.30m、1380.00m、1360.00m。此外，下游壩面的觀測(cè)房頂部需布置綜合標(biāo)點(diǎn)。

3.1.2 內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)

（1）心墻內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)。在左岸深厚覆蓋層斷面0+258m、最大壩高斷面0+415m和右岸河床斷面0+503m的心墻軸線處布置分層沉降儀和測(cè)斜儀，監(jiān)測(cè)心墻內(nèi)部垂直位移及水平位移。共布置3根沉降儀（ABS/鋁合金管，Φ70mm沉降管共長240m，環(huán)間距5m，測(cè)頭1個(gè)）和3根測(cè)斜儀（雙向MEMS式，傳感器間距5m，測(cè)斜管，Φ80測(cè)斜管（ABS/鋁合金管）共長240m，測(cè)頭1個(gè)）。測(cè)斜儀和分層沉降儀埋設(shè)時(shí)共用1套測(cè)管、1套絞線，均布置在心墻軸線上，測(cè)斜管（沉降管）錨固點(diǎn)深入基巖以下3.0m。

（2）下游壩殼砂礫料內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)。在斷面0+258m、0+415m、和0+503m處，下游壩殼砂礫料內(nèi)的不同高程分別布設(shè)觀測(cè)設(shè)施（由引張線式水平位移計(jì)和水管式沉降儀組合而成）進(jìn)行壩體內(nèi)部水平、垂直位移觀測(cè)，高程布置在約1/3、1/2、2/3壩高處。水管式沉降儀順河床下游方向設(shè)置1%的坡度。各測(cè)點(diǎn)埋設(shè)管路引至下游壩面觀測(cè)房內(nèi)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.2 滲流監(jiān)測(cè)

3.2.1 壩體及壩基滲流監(jiān)測(cè)

樁號(hào)0+258m斷面監(jiān)測(cè)儀器布置圖

為了解壩內(nèi)浸潤線位置及滲流壓力情況，選定3個(gè)滲流監(jiān)測(cè)橫剖面（樁號(hào)0+415m、0+258m和0+503m）。在樁號(hào)0+258m處的心墻軸線下游3m和14.5m處各布置1根測(cè)壓管，在斷面0+415m及0+503m處的心墻軸線下游3m和19m處各布置1根測(cè)壓管，用以監(jiān)測(cè)壩體內(nèi)部滲流情況。壩體內(nèi)共布置6根測(cè)壓管（各含1支滲壓計(jì)）。

心墻內(nèi)及壩軸線下游的壩基開挖面布置滲壓計(jì)，在樁號(hào)0+415m、0+503m斷面壩基帷幕前后各布置1支滲壓計(jì)，在樁號(hào)0+258m斷面混凝土防滲墻前后各布置1支滲壓計(jì)。為了監(jiān)測(cè)樁號(hào)0+105.714m斷面的防滲墻側(cè)向深入心墻段與粘土心墻接合部位的繞滲情況，在二者接合部位的心墻底部布置1支滲壓計(jì)。在0+450m斷面處的心墻底部布置1支滲壓計(jì)。

3.2.2 繞壩滲流監(jiān)測(cè)

為監(jiān)測(cè)繞壩滲流情況，在左右岸帷幕灌漿下游側(cè)岸坡處各布置3根測(cè)壓管，監(jiān)測(cè)壩肩帷幕效果及繞壩滲流情況。共計(jì)6根測(cè)壓管（各含1支滲壓計(jì)）。

3.2.3 滲流量監(jiān)測(cè)

由于河床卵礫石覆蓋層厚約2.3～4.5m，下部基巖為砂巖、泥巖互層，為了監(jiān)測(cè)壩體滲流量，在下游壩坡腳附近設(shè)置集水溝，集中壩體滲流水，將滲流水匯集到下游集水溝內(nèi)，在集水溝內(nèi)設(shè)置量水堰，監(jiān)測(cè)壩體滲流量。

綜上所述，滲流監(jiān)測(cè)共布置測(cè)壓管12根（共長790m，Φ50mm），滲壓計(jì)57支（含測(cè)壓管內(nèi)12支），量水堰1套（含堰槽、堰板等儀器及土建工程）。

3.3 地震監(jiān)測(cè)

本工程地震設(shè)防烈度為Ⅷ度。在左壩肩灌漿平洞內(nèi)、樁號(hào)0+415m斷面的壩頂和下游壩坡中部及右岸岸坡下游坡腳巖石基礎(chǔ)部位共布置4臺(tái)強(qiáng)震儀（含加速度傳感器和記錄器等）進(jìn)行地震監(jiān)測(cè)。

3.4 應(yīng)力監(jiān)測(cè)

（1）心墻土體應(yīng)力監(jiān)測(cè)。為了監(jiān)測(cè)心墻土體壓力，在樁號(hào)0+258m、0+415m和0+503m斷面的心墻的不同高程處埋設(shè)兩向土壓力計(jì)（共15組）進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（2）右岸岸坡段粘土心墻與基礎(chǔ)蓋板面之間的接觸土壓力及界面變形監(jiān)測(cè)。右岸坡建基面較陡，為了監(jiān)測(cè)粘土心墻與蓋板的的接觸土壓力及界面變形情況，在右岸坡樁號(hào)0+520.000m、0+540m和0+560m斷面的心墻與蓋板接觸面處分別布置接觸式土壓力計(jì)和土體位移計(jì)，以監(jiān)測(cè)該部位的心墻與蓋板之間的脫開變形。

（3）心墻基礎(chǔ)混凝土防滲墻應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)。在防滲墻內(nèi)布設(shè)樁號(hào)0+200m及0+258m兩個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面設(shè)3個(gè)監(jiān)測(cè)高程（1316m、1328m及1340m），墻內(nèi)埋設(shè)應(yīng)變計(jì)及無應(yīng)力計(jì)。共布置無應(yīng)力計(jì)6套，應(yīng)變計(jì)12支。

4.結(jié)語

本次監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)充分考慮工程實(shí)際情況和監(jiān)測(cè)管理需要，選擇必要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，力求優(yōu)化合理，通過對(duì)大壩變形監(jiān)測(cè)、滲流監(jiān)測(cè)、應(yīng)力監(jiān)測(cè)、地震監(jiān)測(cè)等多種監(jiān)測(cè)形式與水情預(yù)報(bào)及水庫調(diào)度等結(jié)合起來，使之成為后期水庫工程運(yùn)行調(diào)度系統(tǒng)中的一部分，真正為實(shí)現(xiàn)工程多種效益的最大化而提供必要的技術(shù)服務(wù)支持。水庫大壩安全監(jiān)測(cè)實(shí)際上是一種多信息化、系統(tǒng)性的管理，包括信息采集、數(shù)據(jù)處理、監(jiān)測(cè)結(jié)論的分析與得出、合理措施的制定以及監(jiān)測(cè)信息的實(shí)時(shí)反饋等等，其根本目的是為了工程效益而服務(wù)。