摘要：随着社会的不断进步，人们对于水利工程的重视变得愈来愈高。因此，加强对于大坝变形的监测，维护大坝的正常运行对于保证大坝的质量安全来说十分必要。大坝质量作为水利工程项目质量保证体系的基础环节，其质量水平存在安全隐患将会对水利工程质量的整体水平产生影响。大坝变形监测是其安全监测的重要组成部分，本文就大坝变形监测进行详细分析。
关键词：大坝变形；监测作用；监测技术；监测要点
引言
大坝属于对水资源时空分布进行调控，以及对水资源配置进行优化极其重要的工程措施，大坝的安全属于极其重要的因素，必须极其重视大坝安全的监测、分析与预报，而且随着我国不断开发与利用水资源，使我国存在比较严重的大坝安全问题，必须对大坝安全的状况与发展趋势进行了解，确保通过采取有效的措施，对大坝的安全性进行增加。
目前，在大坝的实际运用过程中由于外部环境造成的变形问题是导致大坝质量难以控制的首要因素。在进行质量控制时应着重加强对于大坝变形的监测，从而保证大坝的各个结构的稳定性不会受到影响，间接促进区域内的现代化建设。
1大坝变形监测的作用
大坝属于相对特殊的建筑物，其具有以下3个特点。（1）大坝的投资高、回报高，但是一旦受到损毁则会对下游打来毁灭性的灾害。（2）大坝的运行环境、边界条件、结构形式相对来说比较复杂。（3）大坝从建设到投入使用的整个过程——包含设计、施工、运行、管理等方面都具备很大的不确定性。因此，加强对其进行变形监测对于大坝的建设与安全运行来说具有十分重要的作用。首先，通过对监测数据的分析能够明确理论结果与实际结果的区别，当再进行大坝建设时能够有效建立大坝的变形预报模型；其次，通过相应的数据分析能够建立大坝的位移变化的数字模型，并通过分析数字模型找到最不利的工作条件，在大坝运行工作的过程中尽量规避不利条件；除此之外，通过对大坝的变形监测，能够科学预报大坝的变化，从而保证大坝的安全运行；最后，通过进行大坝变形监测还能够判断其运行在各种条件下的安全程度，通过了解其工作安全程度能够在保证安全的前提下充分发挥水利工程的效益，实现水利工程建设的真正意义。
2工程概况
某水库建于1956年，水库集雨面积23.8km2，总库容1801.0万m3，是1座以灌溉为主，结合防洪、供水、发电、养殖等综合利用的中型水库。水库枢纽由大坝、溢洪道、输水涵洞、水电站等组成。设计水库正常蓄水位23.16m（85国家高程基准，下同），相应库容935.3万m3；100年1遇设计洪水位25.37m，相应库容1497.1万m3；2000年一遇校核洪水位26.34m，相应库容1800.9万m3。该水库总库容介于1000～10000×104m3之间，为中型水库，工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别3级，次要建筑物级别4级，临时性水工建筑物级别5级。
水库大坝由主坝和副坝组成。主坝坝顶长1230m，最大坝高13.75m，坝顶宽约4.5m，原设计为老土埂改造的粘土斜墙坝，根据地质勘探结果表明，坝体斜墙与其他部位的土体渗透系数及其他物理力学指标无明显差别，故认为此坝为类均质坝。副坝为均质坝，坝长35m，最大坝高15.2m，坝顶宽约4.0m，副坝位于原河床位置，大坝（主坝、副坝）坝顶高程为27.67m。
3监测点布置
早期水库没有设立大坝位移项目，在2010年除险加固过程中，大坝建立表面变形观测，整个坝体设3条位移观测视准线测量水平位移，中上游校核洪水位1条，坝顶路缘石1条，下游坝坡1条，每条视准线上设2个起测基点（大坝两岸各1个）。布置6个变形观测断面，位于浸润线观测断面右边1m处。另外，在两岸分别布置测量垂直位移的2个工作基点和2个校核基点，共4个工作基点、4个校核基点，大坝下游1～3km处布置2个水准基点。
坝顶、上游坡、下游坡共布置18个位移观测点，水平位移和沉降观测共用，所有监测点都修筑强制对中墩（见图1）。在2016年10月自动化监测系统升级改造中，将每个观测墩加高20cm。
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图 1 强制对中墩
4监测项目观测
4.1监测周期
大坝在正常运行情况下，变形监测每4个月观测1次（3、7、11月）；汛期库水位变化较大时（陡升陡降）或水位超过汛限水位23.16m时，增加1次观测。当库水放空水位19.00m时，增加1次观测；当库水放空时，亦增加1次观测。
4.2仪器设备及观测方法
水平位移监测采用LEICATS11全站仪，垂直位移监测采用TOPCONDL501数字水准仪。
由于大坝较长，监测基准点在大坝两端（B2在北端，B21在南端），采用导线测量与极坐标测量相结合的方法进行水平位移监测，即分别以B2和B21作为已知点，在上游坝和下游坝各布设1条坐标附和导线；不在附和导线上的监测点，以导线点为基准采用极坐标法测量。
垂直位移监测以天子岗水库管理处院内国家二等水准点浙环北59（19.865m）为起始点，沿下游坝及上游坝布设1条闭合水准路线。
4.3观测要求
（1）变形观测的正负号规定。水平位移:向下游为正，反之为负；竖向位移:向下为正，向上为负。
（2）大坝表面竖向位移采用水准法测量，参照国家三等水准测量方法进行闭合路线测量，闭合差控制在±1.4n1/2mm（n为测站数）内。
（3）大坝表面横向水平位移采用视准线法测量。使用SD—65型视准仪和活动觇标。观测位移测点时，每测回的允许误差应小于4mm（取两倍中误差），所需测回数不得少于2个测回。
5大坝变形监测的要点
5.1大坝沉降监测
在进行沉降监测时，首先，应确定沉降观测的基准，一般确定在大坝变形影响范围之外、距开挖边线50m以上的范围位置。然后，再根据相关标准进行埋石。在埋石的过程中要保证其数量大于3，且要控制观测点设立在变形体上，一般间隔20m进行一次埋设。除此之外，在部分位置还需要进行加密观测点的设置，如支护阳角位置、距坑基最近的原大坝位置、柱子上间隔2~3根柱子的位置、大坝外墙上每距离10m~15m间距的位置、大坝基础轴线对称的尾部、裂缝位置、伸缩缝位置、人工基地与天然基地接壤处、不同高度水工建筑交接处、新旧大坝交接处等等都需要进行观测点的设置。在观测点设置结束后需要利用高精度水准仪进行第一次观测，且保证第一次观测在大坝施工前进行。具体来说，在进行观测时需要每1~2层进行一次观测，以保证大坝的安全质量。当由于不可控因素造成的大坝在建设过程中产生长时间的停工状态时，需要着重注意停工前以及复工后的观测数据，避免大量沉降或严重裂缝产生而不自知的现象出现。如果一旦出现大量沉降则需要及时进行问题的解决并提高观测频率，避免安全事故的发生。另外，在工程竣工后也需要对大坝的沉降进行监测，一般来说频率为每月1次。总的来说，在进行观测后需要对观测数据进行分析，并及时调整高差闭合差，同时为了全面观测各沉降点随时间以及荷载变化发生的变化也需要进行沉降曲线的设置，从而更好地进行大坝变形的监测。
5.2大坝位移监测
对大坝进行位移监测时需要先设置2个沉降点A、B，然后定期对沉降点A与沉降点B进行观测。除此之外，需要设置出大坝顶端与底端的竖向通道，在此过程中需要在大坝顶端选取适当的位置设置接收靶，而底端的位置则需要利用激光垂准仪进行设置，保证激光垂准仪能够准确投射到顶端的接收靶上。最后根据测量所得到的2个位移量Δu、Δv进行变相度、变相方位角的设置。除此之外，还需要对大坝的裂缝进行观测。在进行观测时主要针对裂缝的走向、分布、长度、宽度、变化进行监测。在进行裂缝监测时需要根据大坝的具体情况进行具体的分析，观测频率则要根据裂缝的变化速度进行调整。但是，在针对大坝裂缝进行观测时，需要对裂缝进行编号，并将每条裂缝都设置出2组观测值，一组观测值取在裂缝最宽处，而另一组观测值则应该取在裂缝的末尾处。首先，就面积较大的裂缝来说，当在进行人工测量时受到限制，则需要采取有效的方法对其进行测量，如：利用近景摄影的方式进行测量；其次，就面积较小的裂缝来说，可以利用小钢尺、游标卡尺等工具进行测量，或通过方格网板的方式进行定期测量。但是，无论是针对大面积的裂缝还是小面积的裂缝在进行观测时都需要绘制出每一次观测的裂缝的位置、形态及尺寸，进而绘制出裂缝的分布图，编制裂缝观测结果说明书，以便更好地对大坝变形进行监测，并控制大坝的稳定工作。
6结束语
综上所述，在我国建筑中大坝安全属于极其重要的因素，只有保障大坝的安全，才能够使我国建筑的安全性得到提高。为了保证大坝工程的安全，加强大坝变形监测十分重要。因此，必须积极对大坝变形监测，有效的排除大坝所存在的安全隐患，使大坝安全性得到大幅提高，从而大力推动我国社会的发展。
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作者简介：
冯立（1986-），男，苗族，土木工程本科，工程师，主要从事水利水电和轨道交通监测管理工作。