高混凝土面板堆石坝安全监测若干问题的讨论

　　摘要：高混凝土面板堆石坝的监测具有十分关键的意义，并且监测范围的不同与混凝土大坝、均质混凝土大坝的安全监测存在很大的区别，本次论文重点研究探讨高混凝土面板堆石坝安全监测几个方面。

　　当前我国科学技术处于飞速发展的阶段，在此过程中衍生出大量的新技术，例如混凝土面板堆石坝的施工技术已经越来越成熟，并在世界范围内越来越广泛地使用。从目前的发展角度来看，我国的面板堆石坝建设不管是规模、数量和技术发展水平都处于世界领先地位。随着我国西部地区的建设越来越快，在此过程中水电开发进行也在不断的进步，也会在金沙江、澜沧江、怒江和雅鲁藏布江等地区修建几个大型高坝工程，但是这些地方有着较为复杂的地质条件，并且交通没有特别方便，没有大量的防渗土料，混凝土面板堆石坝坝型可能是最经济的选择。

　　一、变形监测问题

　　1. 沉降观测

　　堆石坝的内部变形监测包括水平垂直位移计、测斜兼沉降管，沉降观测主要包含两种形式：水管式沉降仪和沉降罐两种，在进行监测的过程中这两种方式可以共同存在，二者互相校验。近几年由于堆石坝所使用的填筑料体积越来越大，工程设计思想也因此产生了变化，采用的最大孔径是八十厘米，而实际中所要求的填筑粒孔径高达一百五十米，沉降管理和维护上都面临着很大的问题，而且若是通过局部填筑细料替换也会产生沉降代表性的问题，所以，在这些年设计堆石坝时，大多数使用的都是水管型沉降仪，因此需要在心墙和过渡料等细材区布设沉淀管。水管式沉降监测仪有着较为简单的结构原理，测试结果比较直接，不过也存在着一些问题，比如管道中易沉淀或淤堵、掺气，通气管道中易堵塞，又或者测量结果缺乏一定的稳定性，虽然这些年来一直可以通过气压感应器实现自动监测，不过在监测时充水排气和沉降的修正却很难实现自动同步，总的来说就是水管式沉降仪观测具有自动化降低的缺点并且在进行预埋的时候需要挖沟并且有着较高的工作量，对施工有着一定的影响且测点和测线的距离一般比较远，特别是在垂直封层上，距离可以在二十米到三十米之间，甚至可以更大，不利于监测。

　　2. 水平位移观测

　　在进行监测坝体内部的水平位移监测的时候，一般会使用测斜仪与铟钢丝位移计，测斜仪可分为固定式和活动型二类。测斜仪是利用测量传感器的倾角和标距来测量位置，所有测点的水平位移都是由下部测点位移的结果累积而完成的，因此按照计算误差的传递特性来划分，由于活动的测斜仪对各点的计算误差并不一致，将下部测点当作不动点测试，结果越到上部偏差也就越大。固定测斜仪通常安装在堆石坝中并且测点的长度通常非常大，能够超过十米以上，并且采用三角原理来估计水平位移，偏差通常很大，而产生这个情况的主要原因就是测点间的距离变形并不能满足三角架设，特别是由于堆石坝是一类十分特殊的非均质物料，传感器的角位移很难带边二侧点之间的区间位移，所以在固定测斜仪所用的堆石坝中进行水平位移监测的同时，测点间的距离也需要减小。

　　二、防渗监测问题

　　防渗监测是一个重要的项目，旨在监测防渗系统的防渗效果，因此主要监测的对象就是混凝土面板和趾板。在水库蓄水之后，防渗系统的破坏往往伴随着渗流，因此防渗趾板、面板裂缝监测处应同时布置渗压计进行渗压监测，这也能够起到相互校验的作用。特别是在对周边缝的监测，主要使用的是三向测缝计，但是在使用的时候并没有看出很好的效果，为了解决这一问题，就需要多放置一些渗压计。堆石坝中下游的渗漏监测也可以直接考察堆石坝的工程质量，但通常采用的都是量水堰监测，而且其监测结论的准确度和代表性也可以直接受量水堰布局、监测方法以及周围环境等的影响。而部分中小工程项目因为可以节省投入成本，所以通常在布设量水堰的时候并没有设置降水量等环境监测。

　　三、混凝土面板应力监测问题

　　但是无应力计体积太大，面板在厚度方向的尺寸变小，为了不影响面板结构的完整，一般都需要将无应力计埋设面板下面的垫料层中，但是在实际生活中，由于垫料层里面人为嵌入了较硬的混凝土堆，这就会对混凝土面板变形产生了副作用，这就会直接导致混凝土面板里的受力发生了变化。混凝土的变形是由于水泥水化作用和其它一些未知的物理化引起的，其大小主要由化学收缩和自收缩的大小决定，主要来自胶凝材料的水化。而导致水泥化学收缩和自收缩程度的主要因子为水胶比、水泥的矿物成分、填充料种类及掺量、胶凝材料的细化程度、集料的粒径大小，以及养护温湿度条件等。混凝土熟料中C3A、C3S的含量越高，化学压缩力就越大，也因此减少了与水性胶的比易引起自收缩，因此可以发现，虽然建筑材料的自生体积变化规律主要依靠于胶凝材料的化学特性和数量，但通过室内标准试件的自生体积变化观测数据一般都是能够表达的，这在许多工程的观测资料中都可以看出，如原材料的质量相同配合比一致、施工方法也相同的材料等，而在同一个建筑物中相同的各个地点观测到的自生体积差异，不但明显，程度也不同。

　　结论

　　混凝土面板堆石坝的发展至今，伴随着一些二百米级的高坝建成，正在向更高的方向移动，在一些超高坝建设和设计过程中，安全控制的要求越来越高。不用说，随着坝工技术的发展，在过去20年里，监测大坝安全的技术迅速发展，对水利工程设施的安全产生了积极影响，但在此期间一些弊端也逐渐暴露出来。本文件提出的一些问题是我国最常见的混凝土面板堆石坝安全问题，旨在引起观察和研究。

　　参考文献：

　　[1]谭恺炎.高混凝土面板堆石坝安全监测若干问题的讨论 [C].//中国水力发电工程学会混凝土面板堆石坝专业委员会2010年学术年会暨混凝土面板堆石坝安全监测技术研讨会论文集.2010： 62-67.

　　[2]张社荣.面板堆石坝安全监测关联管理系统研究[ D ] .天津大学，2004.