[发明专利]高拱坝施工期变形监控方法及系统

说明书

本发明提供一种高拱坝施工期变形监测方法及系统，即在河床岸边高拱坝坝肩基岩上固定全站仪，在坝体不同高程外表面设置若干个监测点，在中间坝段的中间处设置校正点，在各监测点和校正点处固定观测棱镜，在中间坝段的中心坝轴线上自坝基面处开始布设若干个串联的分布式传感器；根据大坝设计参数建立高拱坝模型；根据校正点和各监测点的实际位移量和理论位移量修正高拱坝模型；通过修正后的高拱坝模型计算不同高程坝体各点的实际位移量，与高拱坝的设计标准进行比较，判断高拱坝的变形是否在允许的范围内。本发明自高拱坝浇筑施工开始即监测高拱坝的变形情况，为高拱坝的施工质量提供可靠的保障，为高拱坝的施工监理提供准确、可靠的参考依据。

技术领域

本发明涉及一种监控高拱坝施工期变形的方法及系统，具体地说，本发明涉及一种自高拱坝开始混凝土浇筑即开始实时监测其变形的系统及方法。本发明属于高拱坝施工监理技术领域。

背景技术

通常，高拱坝采用顺河向通仓、拱向设横缝的浇筑方式，当坝段达到一定高度时，再采用接缝灌浆的方式，将单坝段连成整体，形成高拱坝。在高拱坝浇筑过程中，已浇混凝土分为接缝灌浆高程以下的整体部分和接缝灌浆高程以上的各坝段独立悬臂部分。

由于高拱坝为双曲拱坝，为了更好发挥其拱向和梁向的双向拱作用，大坝在梁向有一定的倒悬度，通常，自坝基开始随浇筑高程的增大，其倒悬度不断增大，到2/3坝高时，倒悬度达到最大值，之后倒悬逐步减小，在浇筑过程中自重倒悬和浇筑、封拱灌浆压力的耦合作用，会给高拱坝带来三方面的问题：

1)倒悬应力问题。

倒悬会引起高拱坝坝趾部位的拉应力增大，当倒悬应力增大到一定程度后，与坝体温度应力叠加产生坝趾处建基面法向拉应力，严重时引起沿建基面方向的裂缝(已有工程发生过该类严重裂缝)。

2)陡坡坝段向河谷方向的挤压变形引起陡坡坝段下部裂缝。

陡坡坝段在其自重作用下有向河谷方向变形的倾向，进而形成对河床坝段的挤压，当河床坝段倒悬向上游变形时，又为陡坡坝段向下向内的变形腾出空间，进一步加大坝段向上游方向和河谷方向的变形，致使坝段基础部位上侧受拉，严重时在陡坡坝段底部产生裂缝。

3)已灌浆横缝的增开问题。

坝体的倒悬变形会使大坝整体向上游变形，增大了坝拱的弧长，使已浇筑坝体的拱向产生拉应力，已灌浆横缝一般仅有较小的抗拉强度，倒悬引起的拱向拉应力极易使横缝重新张开。

故，在高拱坝施工期过程中，需要严密地监控坝体的变形，使其变形在设计范围内。然而，目前在高拱坝施工期，还无法做到从施工开始就实时监测高拱坝的变形，其主要原因是：目前的高拱坝变形监测方法无法做到！

目前，高拱坝变形监测方法主要有两种：一种是垂线法，一种是光学法。

垂线法是目前观测高拱坝坝体变形的主要方法，所谓垂线法即通过布设一条一端固定的、铅直张紧的、直径为1.5mm～2mm的不锈钢丝(垂线)，测出沿垂线不同高程的测点相对于垂线固定点的水平投影距离，来求算出各测点的水平位移值。其弊端是：观测坝体垂线变形的观测仪器必须得等大坝建设到一定高程才能安装，一般是大坝浇筑高程到达2/3以上，初次蓄水前才能安装完成。这直接导致观测数据中缺少了大部分数据，特别是坝体自重变形数据，使得计算出来的大坝变形和实测大坝变形难以相互印证，难以作为高拱坝施工期、运行期安全管理的依据。

光学法是另一种观测高拱坝坝体变形的方法，即利用水准仪和全站仪对坝体变形进行定期测量，但是，这种观测方法也是要在大坝具备观坝条件之后才能进行，此时一般大坝已浇筑一半以上，且无法观测到1/2高程以上的悬臂部位，而且，随着大坝蓄水，大坝底部的不动点也无法观测。

因此，现有监测/观测方法难以对高拱坝施工期的变形进行有效地、全过程的监测，特别是对高拱坝施工早期的变形漏测，造成对高拱坝施工后期变形分析、风险预判、施工工艺的改进造成很大的影响和无法挽回的后果。