工程安全监测系统设计优化方案

1.4.5.1　设计原则与依据

1.监测设计原则

沁河河口村水利枢纽工程安全监测的主要任务是及时发现和预报工程在施工期和运行期可能出现的安全隐患，以便及时采取工程措施。根据这一要求，并参照有关监测规范以及类似工程的经验，同时考虑到本工程具体的地质、结构和环境情况，特提出如下监测设计原则：

监测布置要突出重点，兼顾全局，关键部位的关键项目应作为重点集中布设；以监测建筑物的安全为主，监测项目的设置和测点的布设既要满足监测工程安全运行需要，同时兼顾到验证设计；永久监测设备的布置尽量与施工期的监测布置相结合，做到一个项目多种用途，在不同时期能反映出不同重点；各种监测项目的布设要互相结合，以便互相校核；设备选型要突出长期稳定、可靠，种类尽量少，以利于管理、施工和实现自动化；对于永久监测的测点全部实现自动化监测，自动化系统在可靠、先进的前提下，还要考虑留有人工监测接口；在进行仪器监测的同时，要重视人工巡视检查工作，以互相补充；对所有的监测资料应及时整理、分析，以便及时发现不安全因素，采取有效的工程处理措施。

2.监测设计依据

（1）《土石坝安全监测技术规范》（SL 551—2012）。

（2）《混凝土大坝安全监测技术规范》（DL/T 5178—2003）。

（3）《混凝土面板堆石坝设计规范》（SL 228—98）。

（4）《碾压式土石坝设计规范》（SL 274—2001）。

（5）《国家一、二等水准测量规范》（GB 12897—91）。

（6）《水利水电工程测量规范》（规划设计阶段SL 197—97）。

（7）《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》（SL 268—2001）。

（8）《大坝安全监测自动化技术规范》（DL/T 5211—2005）。

1.4.5.2　监测设施布置

本工程共布置各种永久观测仪器1547支（点），其中内部观测仪器1410支（点），外部观测标点和设备137支（点），另外布设施工期临时外部监测点140点。各坝段布置仪器情况见表1.4-113。各建筑物具体布设情况分述如下：

表1.4-113　各建筑物布设监测仪器明细表

续表

续表

续表

1.枢纽变形控制网监测设计

（1）平面控制网的布设。枢纽区控制网的布设：枢纽区主要监测对象有大坝、泄洪洞进出水口及边坡、厂房后边坡、溢洪道闸室及边坡等。根据本工程的实际情况，本工程一级网点共布设6个，基准点位于大坝的左右坝肩，采用倒垂进行控制。

（2）高程控制网的布设。坝址区高程监测网由基准点和水准工作基点构成，基准点应布置在水库蓄水后的影响范围外。水准工作基点选在靠近水工建筑物或监测对象的附近。

根据本工程的实际情况，基准点位于4号路转弯处的位置，采用双金属标进行控制。工作基点共设5个。

2.大坝监测设计

（1）坝体的表面变形监测。坝体共布设5个纵断面进行坝体的表面变形监测，其中上游面布设1个临时监测断面，位于一期、二期面板交界的高程部位，主要针对大坝及面板施工期的变形监测。下游侧布设4个监测断面。坝体下游侧的4个断面分别位于坝顶下游侧、258.10m高程观测房上、242.35m高程观测房上和221.60m高程观测房上，以监测大坝施工及运行期的变形监测。在上述断面上河床部位每隔40m左右布设1个监测标点，两岸每隔50～60m左右布设1个监测标点。

（2）坝体的内部变形监测。选择桩号D0+080.00、D0+140.00和D0+220.00的3个横断面进行监测。分别在D0+080.00和D0+220.00两个断面的223.50m高程布设10套钢弦式沉降仪，6套引张线式水平位移计，在244.25m高程布设7套钢弦式沉降仪，5套引张线式水平位移计。另外在这两个监测断面的坝下0-007.00位置个安装一套带沉降环的竖直测斜管，沉降环每5m布设1个。在最大坝高桩号D0+140.00监测断面的223.50m高程布设10套钢弦式沉降仪，6套引张线式水平位移计，在244.25m高程布设7套钢弦式沉降仪，5套引张线式水平位移计在260.00m高程布设5套钢弦式沉降仪，3套引张线式水平位移计。另外，在D0+140.00监测断面的基础面上布设一条水平固定测斜仪测线，测斜管内安装63支水平固定测斜仪。在本断面的坝下0-007.00桩号和坝下0-049.00桩号各埋设一套带沉降环的竖直测斜管，沉降环每5m布设1个。

在坝轴线纵剖面，左岸坡210.00m高程安装5支土体位移计，230.00m高程安装9支土体位移计，270.00m高程安装7支土体位移计，在右岸坡250.00m高程安装9支土体位移计。

（3）面板挠度及周边缝、竖直缝开合度监测。在3个重点监测断面的面板上布置电平器，观测面板的挠曲变化。在D0+080.00桩号布置20支电平器，在D0+140.00桩号布置23支电平器，在D0+220.00桩号布置23支电平器。

沿面板周边缝布置23支三向测缝计。其中左岸布置10支，河床段布置4支，右岸布置5支。为监测趾板与连接板之间的接缝变化情况，在该接缝处布设4支三向测缝计。

为监测面板之间分缝变形，在左岸张性缝上布置15支表面单向测缝计，位置分别是：D0-104.83桩号布置2支，面板连接板与左右侧面板连接缝分别布设2支，D0+006.00布置2支，D0+030.00布置3支，D0+060.00布置4支。右岸张性缝上布置4支表面单向测缝计：桩号D0+300.00与D0+336.00各布置2支。在河床段压性缝上布置12支表面单向测缝计：桩号D0+096.00、D0+168.00及D0+240.00各布置4支。为监测面板与防浪墙之间分缝变化量，在面板顶部与防浪墙结合处布置5支表面单向测缝计，桩号分别是D0+027.00、D0+102.00、D0+174.00、D0+246.00、D0+318.00。

为监测面板与垫层料之间的脱空情况，在桩号D0+105.00、D0+177.00、D0+250.00的3个断面的不同高程各埋设5支脱空计。

（4）坝体和坝基渗流监测。坝体及坝基渗流渗压主要包括坝基趾板渗压、岸坡趾板区渗压、下游岸坡渗压、坝基渗流量和绕坝渗流等项目。

沿周边缝在面板下的垫层料内埋设渗压计及温度计，观测周边缝和缝面下的渗水压力及温度变化。其中左岸面板周边缝下埋设13支渗压计，12支温度计，河床段面板周边缝下埋设7支渗压计，12支温度计，右岸面板周边缝下埋设5支渗压计，8支温度计。按照面板的体形情况选择一定的部位在趾板或者连接板前后布设渗压计，其中在左岸趾板与踏步结合处布设13支渗压计，左岸防渗板下布设8支渗压计，河床段趾板与连接板接缝下方埋设7支渗压计，在右岸趾板与踏步结合处布设5支渗压计。

为监测坝基渗流，在D0+080.00监测断面的堆石体底部沿基础面埋设7支渗压计，在D0+140监测断面堆石体底部沿基础面埋设9支渗压计，在D0+220.00监测断面堆石体底部沿基础面埋设7支渗压计。

为监测坝体渗流情况，在D0+080.00断面的垫层料内200.00m、221.50m高程各布置1支渗压计，在D0+140.00断面垫层料内195.00m、221.50m高程各布置1支渗压计，同时在该断面坝轴线位置190.00m、221.50m高程以及坝轴线上游侧50m处190.00m高程各布设1支渗压计，在D0+220.00断面垫层料内195.00m、221.50m高程各布置1支渗压计，同时在该断面坝轴线位置190.00m高程以及坝轴线上游侧50m处190.00m高程各布设1支渗压计。

为了监测防渗墙的防渗效果，在防渗墙部位选择3个主监测断面D0+146.00、D0+170.00、D0+202.00。在防渗墙桩号D0+146.00断面的防渗墙上游侧埋设1支渗压计，下游侧不同高程钻孔埋设4支渗压计，D0+170.00断面的防渗墙上游侧埋设1支渗压计，下游侧不同高程钻孔埋设4支渗压计，D0+202.00断面的防渗墙上游侧埋设1支渗压计，下游侧不同高程钻孔埋设5支渗压计。同时在D0+104.00、D0+108.00、D0+240.00、D0+245.00防渗板下各布置1支渗压计，在高趾墙（现浇混凝土防渗墙）与混凝土防渗墙左右侧连接部位D0+118.00、D0+231.00连接板下各布置1支渗压计。

为监测绕坝渗流，结合左岸山体的防渗体系统一考虑，在左岸坝肩布置12个水位观测孔，在右岸坝肩布置5个水位观测孔，在每个孔内安装测压管并埋设渗压计。

在大坝下游布置量水堰进行渗漏量监测。

（5）面板应力应变及堆石体应力监测。混凝土面板内的应力应变监测主要布置的监测仪器有双向钢筋计、两向应变计、三向应变计及无应力计。27号面板D0+054.00桩号附近在面板不同高程布置3组应力应变监测仪器，23号面板D0+102.00桩号附近在面板不同高程布置5组应力应变监测仪器，17号面板D0+174.00桩号附近在面板不同高程布置5组应力应变监测仪器，11号面板D0+246.00桩号附近在面板不同高程布置5组应力应变监测仪器，7号面板D0+294.00桩号附近在面板不同高程布置3组应力应变监测仪器。另外在面板受力复杂的左岸坡面板也选择两个监测断面布置双向钢筋计、两向应变计，位置分别是D0-122.83和D0-098.83。另外由于面板周边缝附近手里比较复杂，沿周边缝在面板布置6支三向应变计。

为监测施工及运行期混凝土面板温度的变化，在面板内不同高程埋设温度计，以评价温度对面板的影响，选择7个监测断面，D0-006.00桩号布置2支温度计，D0+027.00桩号布置3支温度计，D0+078.00桩号布置4支温度计，D0+126.00桩号布置4支温度计，D0+186.00桩号布置4支温度计，D0+234.00桩号布置4支温度计，D0+294.00桩号布置3支温度计。

在D0+080.00断面上游侧垫层料内200.00m、221.50m及244.25m高程分别埋设1支界面土压力计，在D0+140.00断面上游侧垫层料内195.00m、221.50m、241.50m及260.00m高程分别埋设1支界面土压力计，在D0+220.00断面上游侧垫层料内195.00m、221.50m及244.25m高程分别埋设1支界面土压力计。另外，在最大坝高断面D0+140.00的坝轴线上的190.00m、221.50m、241.50m和260.00m高程分别布设一组四向土压力计组。

（6）坝体地震反应监测。在D0+140.00剖面的坝顶、258.10m高程、242.35m高程和221.60m高程观测房内均设置1台三分向强震仪，并在两岸坝肩各布设一台三分向强震仪。

（7）混凝土防渗墙和连接板监测。

1）混凝土防渗墙和连接板的变形监测。为监测混凝土防渗墙的水平变形，选择3个断面进行监测，每个断面的防渗墙内部布设垂直固定测斜仪。D0+146.00桩号布置4支垂直固定测斜仪，D0+170.00桩号布置5支垂直固定测斜仪，D0+202.00桩号布置4支垂直固定测斜仪。

混凝土防渗墙的连接板与平趾板的结合部位也是应该重点关注的对象，在连接板内埋设一条水平固定测斜仪测线，布置24支水平固定测斜仪。

2）混凝土防渗墙和连接板的渗流监测。为监测混凝土防渗墙和连接板的防渗效果，布设渗压计进行监测。

3）混凝土防渗墙和连接板的应力监测。为监测混凝土防渗墙的受力情况，在防渗墙3个主监测断面布置应力应变监测仪器，在D0+146.00桩号及D0+202.00桩号每个断面布设6支钢筋计、6支应变计及3支无应力计进行监测，在D0+170.00桩号布设8支钢筋计、8支应变计及4支无应力计进行监测。

为监测连接板的受力情况，在上述3个主监测断面的连接板内布置应力应变监测仪器，在每个断面内埋设2支单向钢筋计，2支双向应变计及1支无应力计。

为监测土体对混凝土防渗墙的侧向土压力，在上述3个断面布置土压力计进行监测。在D0+146.00桩号及D0+202.00桩号每个断面布设3支土压力计，在D0+170.00桩号布设4支土压力计。

为监测运行期连接板的外荷载作用状况，分别在D0+146.00桩号、D0+170.00桩号及D0+202.00桩号的连接板下各布设1支界面土压力计。

为监测河床段趾板的受力情况，在D0+140.00、D0+180.00、D0+220.00的3个监测断面的连接板内布置应力应变监测仪器，在每个断面内埋设2支单向钢筋计，2支双向应变计及1支无应力计。

（8）高趾墙（现浇混凝土防渗墙）与混凝土防渗墙连接部监测。在高趾墙（现浇混凝土防渗墙）与混凝土防渗墙左右侧连接部位D0+118.00及D0+231.00桩号各布置1支测缝计进行监测。

（9）高趾墙（现浇混凝土防渗墙）应力监测。在左右岸各选1个断面D0+115.00、D0+234.00，每个断面布设8支钢筋计、8支应变计及3支无应力计进行监测。

（10）左右岸趾板开挖边坡监测。在左岸趾板边坡180.00m、200.00m、220.00m、240.00m高程布置7个位移标点，在220.00m及240.00m高程分别布设1套3点位移计；在右岸板边坡180.00m、200.00m、220.00m、240.00m高程布置7个位移标点。

3.泄洪洞监测设计

（1）进水塔。对1号泄洪洞进水塔进行基础应力、基础渗流及基础深层变形的监测，选3个横断面进行监测：1泄0-023.00，1泄0+000.00，1泄0+024.00。在1泄0-023.00和1泄0+024.00断面左侧和右侧分别布置1支土压力计，1套3点位移计及1支渗压计，并在塔体中间部位基础各布置1支渗压计；在1泄0+000.00基础布置3支渗压计。

为了解进水塔底板以上结构缝灌浆前后缝面张开情况，为结构缝接缝灌浆提供依据，在结构缝缝面埋设4支测缝计。

（2）洞身。泄洪洞选择3个监测断面，其中在F6、F7、F8断层处设2个监测断面为重点监测断面，桩号分别是1泄0+180.00、1泄0+260.00，F4、F5断层间处的监测断面为次要监测断面，桩号为1泄0+445.00。

主观测断面设置的监测项目有：围岩表层收敛监测，围岩深部变形监测布置3支3点位移计，锚杆支护应力监测布置5支锚杆应力计，衬砌混凝土的应力应变监测布置10支钢筋计、5支应变计、2支无应力计，隧洞衬砌与围岩接触缝的监测布置5支测缝计，隧洞外水压观测布置2支渗压计等。次要监测断面观测项目与主监测断面一样，但仅对隧洞一侧布置仪器。

另外，每50m选择一个收敛监测断面，每个断面布设5个收敛监测点，收敛监测断面具体位置根据施工时出露的地质情况进行选定。

（3）进口边坡。在洞脸边坡选择3个监测断面：XZF01断面，2号泄洪洞轴线断面，1号泄洪洞轴线断面，在洞右侧边坡设两个监测断面：XF02断面和XF03断面。在XZF01断面布置2个位移标点，分别位于250.50m高程和270.50m高程，1支4点位移计位于270.50m高程马道的边坡上；在2号泄洪洞轴线断面布置1个位移标点，位于250.50m高程，1支4点位移计位于250.50m高程马道的边坡上，5支锚杆应力计；在1号泄洪洞轴线断面布置2个位移标点，分别位于230.50m高程和250.50m高程，2支4点位移计分别位于230.50m高程和250.50m高程马道的边坡上，5支锚杆应力计；在XF02断面布置3个位移标点，分别位于220.50m高程、250.50m高程和270.50m高程，3支4点位移计分别位于220.50m高程、250.50m高程和270.50m高程马道的边坡上，5支锚杆应力计；在XF03断面布置3个位移标点，分别位于250.50m高程、270.50m高程和280.50m高程，3支4点位移计分别位于220.50m高程、250.50m高程和270.50m高程马道的边坡上，5支锚杆应力计，并在280.50m高程马道埋设1支竖直测斜管，管底部安装1支渗压计。另外，在泄洪洞左侧边坡5根锚索中选择2根锚索（间隔选取），各布置1根测力计进行锚索长期观测。

（4）2号古崩塌体。在2号古崩塌体布置8个位移标点和1套竖直测斜管（底部装渗压计）。

4.导流洞监测设计

（1）进口边坡。为监测导流洞进口边坡在施工期和运用期的工作状况，根据进口边坡的结构和地质情况，在导流洞进口左侧边坡选择两个断面进行监测。位置分别为导0-043.50和导0-013.50。在导0-043.50监测断面，在209.00m高程马道布设1套4点式位移计，在边坡上布设4支锚杆测力计；在导0-013.50监测断面上，在209.00m高程及239.00m高程马道各布设2套4点式位移计，在239.00m高程马道布置一支测斜管（底部装渗压计）；根据边坡的实际情况，在边坡上共布设位移标点6个，位移标点利用河对岸的控制点采用极坐标法进行监测。

（2）洞身。根据导流洞的洞身结构和地质情况，选择3个断面进行监测，其中2个为主监测断面，桩号分别为导0+105.00和导0+360.00，另外1个为次要监测断面，位置为导0+535.00。

测断面设置的监测项目有：围岩表层收敛监测，围岩深部变形监测，衬砌混凝土的应力应变监测，隧洞衬砌与围岩接触缝的监测布置，隧洞外水压观测等。

主观测断面仪器具体布置情况为：顶拱布设1套3点式位移计，边墙两侧上部各布设1套3点式位移计；在混凝土衬砌内外层钢筋上布设10支钢筋计；在顶拱、两侧拱肩以及边墙两侧中部衬砌与围岩的结合部各布设一支测缝计；在顶拱、两侧拱肩以及边墙两侧中部的锚杆上各布设1支锚杆测力计；在边墙两侧下部各布设一支渗压计。次要监测断面观测项目与主监测断面一样，但仅对隧洞一侧布置仪器。

另外，收敛观测断面布置在Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩处，Ⅲ、Ⅳ类围岩观测断面间距100m，Ⅴ类围岩观测断面间距500m，共设14个断面，每个断面布设5个收敛监测点，收敛监测断面具体位置根据施工时出露的地质情况选定。

（3）出口边坡。在导流洞和泄洪洞的洞脸边坡各设1个监测断面，分别位于导流洞轴线和泄洪洞轴线。并在导流洞出口左侧边坡设1个监测断面，桩号为导0+727.00。其中导流洞洞脸边坡布设3套4点式位移计和3个位移标点，分别位于231.40m、216.40m、186.40m高程的马道上，在216.40m高程的马道上布置1套测斜管（底部装1支渗压计），并在边坡上设置5支锚杆测力计；泄洪洞的洞脸边坡布设2套4点式位移计，分别位于216.40m高程和193.00m高程的马道，在216.40m高程的马道上布置1套测斜管（底部装1支渗压计），在边坡上设置3个位移标点，分别位于231.40m高程、216.40m高程和193.00m高程的马道，并在边坡上设置4支锚杆测力计；在导0+727.00监测断面的186.40m及201.40m高程的马道上各布设1套4点式位移计和1个位移标点，同时在边坡支护锚杆布设4支锚杆测力计。

（4）导流洞堵头。导流洞堵头封堵时，选择2个监测断面D0+090.00和D0+112.00，在每个断面分别布置3支渗压计、5支温度计、3支测缝计、4支应变计、2支无应力计。

5.溢洪道监测设计

溢洪道主要设置的监测项目有底板扬压力、锚杆应力、侧墙位移。

沿溢洪道轴线从上游至下游布设11支渗压计，桩号分别是溢0-049.00、溢0-022.00、溢0-016.00、溢0-001.50、溢0+020.00、溢0+039.00、溢0+070.00、溢0+110.00、溢0+138.00、溢0+153.50、溢0+165.000，用以监测底板的扬压力。在下游侧基础锚杆上布置3支锚杆应力计，桩号分别是溢0+138.00、溢0+153.50、溢0+165.00，用以监测底板受力状况。另外，在溢洪道与左岸面板接触部位布置3支渗压计来监测溢洪道与面板之间渗流情况。

为监测溢洪道闸室及闸墩的沉降变形，在闸室边墙及中墩四周各布设1个沉降标点，共布置8个。为监测溢洪道开挖边坡的表面变形及稳定性，在左右岸边坡马道上各布置2个位移标点。

6.观测站

在左右岸坝肩各设1个观测房。在大坝3个主监测断面也要设置观测房建基面高程分别是221.60m，242.35m，258.10m。其中D0+080.00及D0+220.00各设2座观测房，D0+140.00在3个高程分别布置1座观测房。在泄洪洞出口处建1座观测站，大厂房设1座观测站，1号进水塔1座观测站。

1.4.5.3　监测仪器设备

（1）垂直位移测点及工作基点。主要包括标芯和保护盒。垂直位移测点采用不锈钢标。

（2）水平位移测点、工作基点和水平变形网点。主要采购部件为强制对中基座，要求其必须是高精度和不锈钢的产品。

（3）双金属标仪。用于监测两金属管变形量的仪器，采用光电式或振弦式仪器。量程0～35mm，精度±0.1mm。

（4）倒垂线装置。倒垂线装置用于观测建筑物的水平位移，并作为观测基准，主要由锚块、高强不锈钢丝、蓄液箱、浮体等零部件组成。浮体应为不锈钢，要求结构牢固、美观、便于安装和检修。

（5）双向遥测垂线坐标仪。双向遥测垂线坐标仪用来精确测量垂线的相对位移，作为平面控制网的基准点。采用光电式仪器，量程双向50mm、量测精度为±0.1mm、分辨率0.01mm，并要求其防潮、可靠性高和方便接入自动化系统。(www.xing528.com)

（6）渗压计。采用振弦式仪器，主要技术指标为：量程350kPa、700kPa、1000kPa等，超量程2×额定压力，灵敏度0.025%F.S，精度±0.1%F.S。温度测量范围0～60℃，温度测量精度±0.5℃。采用原装进口仪器。

（7）量水堰水位计。采用进口振弦式仪器，其主要技术参数为：

水位计量程为300mm，精度为±0.1%F.S，最小分辨率0.02%F.S，长期稳定性：0.05%F.S/年，温度范围：-20～60℃，能在100%的湿度环境下长期稳定工作。

（8）遥测水位计。采用振弦式仪器，其主要技术指标为：测量范围30m，精度±5mm，温度范围-10～50℃。采用原装进口仪器。

（9）测缝计。采用振弦式仪器，主要技术指标为：量程50mm，灵敏度0.025%F.S，精度±0.1%F.S。温度测量范围-25～60℃，温度测量精度±0.5℃，耐水压1MPa。采用原装进口或国内组装仪器。

（10）土压力计。采用振弦式，主要技术参数为：量程5MPa，过量程150%F.S，精度±0.1%F.S。温度测量范围-20～80℃，灵敏度0.025%F.S，温度测量精度±0.5℃。采用原装进口或国内组装仪器。

（11）应变计。采用振弦式。主要技术指标为：量程，压缩1200με，拉伸1200με；最小读数不大于4。温度测量范围-25～60℃，温度测量精度±0.5℃。

（12）无应力计。采用振弦式。主要技术指标为：同应变计。

（13）多点位移计。传感器采用振弦式仪器，采用不锈钢测杆，灌浆锚头，测量范围100mm。灵敏度0.02%F.S，精度±0.1%F.S，温度测量范围-25～60℃，温度测量精度±0.5℃，基础、洞身部位的耐水压1MPa，边坡下部耐水压0.5MPa。采用原装进口或国内组装仪器。

（14）钢筋计。采用振弦式仪器，主要技术指标为：采用杆式仪器，量程拉200MPa，压100MPa，精度±0.25%F.S。温度测量范围-25～60℃，温度测量精度±0.5℃，耐水压1MPa。钢筋直径22～32mm。

（15）温度计。采用热敏电阻式。其主要技术指标为：测量范围-20～80℃，精度±0.3℃。

（16）锚杆应力计。采用振弦式仪器，主要技术指标为：采用杆式仪器，量程拉200MPa，压100MPa，精度±0.25%F·S。温度测量范围-25～60℃，温度测量精度±0.5℃。基础部位的耐水压1MPa，边坡下部耐水压0.5MPa。

（17）沉降仪。用于坝体竖向位移监测，量程：不大于4.5m；精度：0.1%F.S；耐水压：0.5MPa；工作温度：-10～50℃。应满足接入自动化系统要求。

（18）土体位移计。传感器量程：200mm；精度：0.1%F.S；分辨率：0.025%F.S；耐水压：0.5MPa；工作温度：-10～50℃。

（19）水平位移计。用于坝体水平位移监测，传感器量程：0～500mm；系统综合误差：≤±5；工作温度：-20～40℃。应满足接入自动化系统要求。

（20）固定测斜仪。采用进口伺服加速度传感器。传感器量程：±10°；精度：±0.1%F.S；耐水压：1.0MPa；工作温度：-10～50℃。

（21）电平器。采用进口伺服加速度传感器。传感器量程：±10°；精度：±0.1%F.S；耐水压：1.0MPa；工作温度：-10～50℃。

（22）锚索测力计。采用振弦式产品，其主要技术指标为：量程20000με，精度不低于±0.1%F.S。温度测量范围不小于-20～80℃。

（23）读数仪。读数仪用于配合传感器的数据采集。要求读数仪能在各种气候条件下测读数据，并带有充电器接口、RS-232接口、通信软件和数据存储功能。测量精度要求0.01%，温度范围-10～50℃。

（24）水准仪。用于测量建筑物上各点位垂直位移。水准仪为进口设备，其主要参数为：每km往返高差标准差优于±0.4mm，配一对3m铟钢条码尺。

（25）全站仪。用于测量建筑物的三维位移。采用进口设备，其主要参数为：测角精度0.5″，测距精度1mm+1ppm。

（26）棱镜。和全站仪配套使用，采用进口设备。

（27）集线箱。本装置用于将各仪器电缆集中接在它的接线插座上，通过转换开关接向读数仪，以便对各仪器进行观测的装置。要求采用不锈钢防潮机箱，并能与各传感器电缆配套。

（28）测斜仪读数仪。测斜仪量程±53℃，分辨率0.02mm/500mm，灵敏度1.000±0.001F.S，系统精度每25m±6mm。温度范围-20～50℃，材料为不锈钢。采用进口仪器。

（29）测斜管。用于测斜仪的导向及定位。测斜管材质为铝合金或ABS。

（30）计算机。应为国内外知名品牌，配置应满足运行管理期监测工作需要。

（31）电缆。观测仪器的连接电缆要求与各类仪器配套，电缆应是耐酸、耐碱、防水、质地柔软的专用电缆，其芯线应为镀锡铜丝。电缆芯线在100m内无接头，电缆工作温度：-25～60℃，承受水压为1.0MPa时，绝缘电阻应不小于100MΩ/km。

（32）电缆保护管。观测仪器连接电缆的保护管主要采用钢管和PVC管。如无专门说明，保护管采用PVC管，过缝或跨路的保护管采用钢管。保护管管径应满足电缆穿线要求，材质、壁厚应满足强度、刚度、耐压和防腐要求。

（33）便携式单通道读数仪。便携式单通道读数仪用于配合传感器的数据采集。为光纤光栅读数仪，读数仪能在各种气候条件下测读数据，单通道，波长范围为：1525～1565nm，点阵式液晶显示屏，扫描读数2Hz，光学接口为FC/APC，精度不低于±5pm，分辨率1pm，动态范围大于50dB。带有充电器接口、USB接口、通信软件和数据存储功能。

（34）强震仪。强震监测仪用于监测强震对工程的影响程度和效应。采用国产仪器，该仪器由加速度计、记录仪及回放仪等组成。主要技术指标：加速度观测范围0.0001g～2.0g，频带0.5～50 Hz，采样率100次/s的数字式强震仪。

（35）电磁式沉降仪。读数仪分辨率±1mm，重复性±3mm，温度范围-30～+80℃。

1.4.5.4　监测仪器可靠度的评估

为保证观测资料的可靠性，在蓄水前应对所有的观测仪器的可靠性进行检验，包括仪器的精度、灵敏度、绝缘性、耐久性、长期稳定性等。特别是埋设在混凝土内的仪器，只能通过信号电缆来反映，有时会出现异常，例如，有读数，但读数脱离实际不变情况，此时，应结合结构特点及施工过程来分析，避免发生虚假现象。

承包人应按表1.4-114提交监测设施运行状况表。

表1.4-114　监测设施运行状态表

1.4.5.5　基准值的确定

基准值包括计算基准值（或称初始值）和下闸蓄水变形基准值，计算基准值为仪器埋设后初始读数系列值中扣出假象测值所选取的测值，对观测值进行物理量计算。下闸蓄水基准值为水荷载作用引起的变形和应力变化的基准值，是各支仪器、各项观测值在水荷作用下开始起变化的基准，零点相对值。

计算基准值：各支仪器埋设后的观测物理量转换计算计算基准值，仪器埋设后，应根据混凝土特性、仪器的性能及周围的温度、水位等，从初期各次合格的观测值中选定，一般在48h内确定。

基准值的取定：在接到下闸蓄水指挥机构的正式文件通知后，在下闸前3天，将各部位每支监测仪器和监测点每天测一次，连续观测3天，取其平均值。

1.4.5.6　观测要求

（1）垂直位移测点观测。垂直位移监测用一等水准观测要求施测。水准点与各基点的初始值必须在水库蓄水前测得，施测时应在最短的时间内连续观测两次，合格后取均值使用。大坝各测点在水库初次蓄水期应每5～10天观测一次，蓄至正常水位后5年内应每月观测一次。工作基点在水库蓄水后2年内每年校测2次，之后每年1次，校测时应尽量在温度相当的天气条件下进行。

（2）水平位移测点观测。水平位移测点采用全站仪观测。按一等三角网要求施测。水平位移测点和网点必须在水库蓄水前测得初始值，水库蓄水初期观测一般每3～7天1次，水库蓄水到正常蓄水位后则每14天1～2次，当测值稳定后可每月1～2次。

（3）垂线观测：①观测时，必须检查垂线是否处于自由状态。对于倒垂线还应检查调整浮体组的浮力，使之满足要求；②大坝蓄水前必须测取初始值。蓄水期应每旬观测5次，在运行初期应每旬观测3～4次；③垂线观测时应照准垂线中心两次，两次照准差不得超过0.15mm。运行后期当垂线观测资料较有规律后，一般每月观测4次。

（4）多点位移计、测斜管、土体位移计、水平位移计、电平器、沉降仪观测。埋设完毕即开始读数，每天观测一次，连续观测3天。正式观测为每月4次，待测值稳定后可每月观测2次。水库蓄水初期观测一般每周1次，水库蓄水到正常蓄水位后每月观测2次，当测值稳定后可每月观测1～2次，有异常情况时加密观测。

（5）渗压计观测。渗压计埋设后，采用相应的二次读数仪表进行观测，每天观测一次，连续观测3天，待测值稳定后可每周1次，水库蓄水初期一般每周观测2次，水库蓄水到正常蓄水位后每月观测4次，当测值稳定后可每月2～3次，有异常情况时加密观测。

（6）应力应变等内观仪器观测。埋设在混凝土内部的应变计、无应力计、钢筋计等内观仪器采用二次读数仪表进行观测，在仪器安装埋设完以后，24h以内，每隔2h观测1次；第2～3天，每天3次；4～7天，每天2次；8～15天，每天1次；15～30天，每周2次，之后每旬1次。预应力锚索张拉过程中，相应部位的观测项目的测次应根据张拉分级，加密测次。

（7）锚杆应力计观测。锚杆应力计在边坡开挖期间每周观测1～2次，边坡开挖结束边坡基本稳定后，每月观测4次。

（8）锚索测力计观测。锚索测力计在锚索张拉过程中同步观测，锁定后1h内每10min观测1次，一周内每天1次，以后每月观测4～6次。

（9）温度计：①用于混凝土温度测量的温度计；观测频次同应力应变等内观仪器；②用于面板周边缝渗漏监测的温度计，观测频次同渗压计。

（10）水平位移监测控制网。共设6站进行测边测角观测，应按一等监测网要求施测，其各点位移量中误差满足规范要求。工程运行初期一般要求每年测2次，运行期则每年测1次。

（11）垂直位移监测控制网。按一等水准精度进行观测，具体要求详见《混凝土大坝安全监测技术规范》（SL 601—2013）。一般规定运行初期每年测2次，运行期则每年测1次。

（12）巡视检查的要求。在做好埋设安装仪器设备的观测工作的同时，还应特别重视现场的巡视检查。收集施工现场及水库蓄水过程中与大坝安全有关的信息，包括边坡表面裂缝、坝体裂缝、渗水、洞室围岩的开裂、掉块等现象以及施工质量事故情况。

（13）特殊观测频次。在地震、大洪水时，监测人员应即时测定各个监测项目的监测数据，与正常时期的数据比较，判断大坝处于险情或异常状态，立即报告，采取紧急措施，并在采取紧急措施后，加密测次，判断处理措施的效果。在大坝出现异常，需要进行加固处理时，处理期间应加强监测。

1.4.5.7　安全监测数据自动采集系统

1.数据自动采集系统的结构

安全数据自动采集系统为全分布式智能节点控制开放型的全网络结构，现场数据采集单元（MCU）可按设定时间自动进行巡测、选测、存储数据，并向远方的监测中心站报送数据。即使监测中心站的上位机出现故障，各现场数据采集单元仍能独立工作，并能将数据通过通信网络传送到监测中心站或通过便携计算机读取存储在现场数据采集单元内的监测数据。

2.数据自动采集系统网络连接

监测自动化管理系统是工程管理系统的重要组成部分，为了适应本数据通信网络系统的需要，数据自动采集系统采用全分布式智能节点控制开放型全网络结构，以确保系统网络具有较高的安全性和组网灵活性。

数据自动采集系统通信网络采用以太网数据通信网络方案。首先，通过带网络接口（RJ45）的光端机将所有的安全监测站连接起来，构成一个链状网络；然后，各个安全监测站的MCU通过网络接口（RJ45）连接该站的光端机上；最后，通过一台光端机与交换机连接；通过通用交换机，一方面使得所有的MCU可以相互访问，另一方面，与通用交换机连接，从而与上级计算机安全监测系统连接起来。

本数据通信网络系统将充分利用河口村将要建设的通信网络系统。

3.数据自动采集系统数据传输格式

由数据自动采集系统施工单位负责提供MCU的数据上传格式、传输内容和通信协议，数据结构应开放。

数据传输应包括：桢同步、桢起始、点号、测点类型、监测数据、采集时间、故障、桢校验等。

4.现场数据采集单元（MCU）的构成

现场数据采集单元应采用模块化结构，至少由主机、通讯模块、采集模块、通道雷击保护模块、网卡、蓄电池、充电器、接线端子、系统接地和机箱等组成。

1.4.5.8　大坝安全监测管理系统

1.系统功能

（1）系统管理。系统安全管理、系统文件管理、数据库管理、远程控制、系统日志与警报、软件自动升级。

（2）监测信息管理。工程安全文档管理、测点管理、监测资料入库、监测资料的整理与初步检查、巡视检查信息管理。

（3）在线分析。各类标准检查、单点信息定量化、在线综合推理。

（4）离线分析。图形分析、内观仪器数据分析、离线综合推理、监控模型分析、外部测量的平面和水准测量的平差软件。

（5）综合查询。工程安全文档查询、项目仪器测点信息查询、监控模型查询、特征值查询、综合分析结果查询、观测资料查询。

（6）监测报表。通过报表管理的输出向导输出的报表、综合过程线。

2.系统软件内容

（1）操作系统。

（2）支持程序和实用程序。

（3）实时数据库和历史数据库。

（4）数据管理、工程文档管理、系统管理软件。

（5）在线处理、分析软件。

（6）离线分析软件。

（7）图形、报表软件。

（8）远程操作软件。

1.4.5.9　结论

本工程的安全监测设计满足《土石坝安全监测技术规范》（SL 551—2012）和《混凝土大坝安全监测技术规范》（DL/T 5178—2003）以及有关规程规范的要求。通过上述监测设施的布设，可以监测到施工期和运行期本工程的安全状况，使安全监测真正起到工程的耳目。