烯碳新材
毛小平#，濮久武2
(1.浙江珊溪经济发展有限责任公司，浙江温州325000; 2.浙江华电乌溪江水力发电厂，浙江衢州324000)
摘要：大坝安全监测基准值确定是监测工作的一个重要环节，选择时机是否得当以及基准值观测方法是否合理直接影响到计算结果的可靠性和正确性。监测系统更新改造工作中，为保证监测系统改造前后监测数据的连续性和有效传递，需要进行过渡观测并对基准值进行修正。结合实例对其进行了详细介绍。图1幅。 关键词：大坝监测；基准值衔接观测；改造方案
1概述
基准值是作为各阶段物理量变化计算起点的测 值，观测基准值的日期称为基准日期，可根据各阶 段计算分析需要选取计算基准值、首次蓄水基准值等。
基准值确定是监测工作的一个重要环节，选择 时机是否得当以及基准值观测方法是否合理直接影 响到计算结果的可靠性和正确性[1]。基准值选择时 间过早，仪器安装埋设后尚未稳定，后期得到的效 应量不
是真实的成果；基准值选择时间过晚，失去 了部分效应量观测值，也得不到准确成果。对于表 面变形、内部变形、接缝变形、应力应变等监测项 目，在后期监测资料中得到的效应量均为基准值的 函数，基准值本身精度的高低直接影响到后期效应 量的准确性和可靠性，故基准值一般应连续观测2 73次，合格后取均值使用。为分析评价建筑物安 全运行状态，相关的观测项目应尽量取同一基准值 观测日期，后期尽量同时观测，以便对相关的监测 物理量进行比较。为提高基准值观测精度，野外观 测应选择有利时间进行。
所有监测项目基准值应在水库蓄水前取得，包 括大坝变形监测控制网。对于变形监测系统，为了
收稿日期：2017 - 04 - 25
作者简介：毛小平（1970-)，男，工程师，主要从事水库和水工建筑物安全监测及管理工作。
E-mail：385187732@qq 对首次蓄水进行安全监测往往需设置临时监测系 统，并做好临时监测系统与永久监测系统的数据传 递工作，保证永久监测系统获得真正的初始值。在
监测系统更新改造工作中，为保证改造前后监测数 据的有效传递，做到无缝衔接，必须在改造前后保 证资料衔接不会引起新的观测误差。
2基准值观测
2.1大坝表面变形监测及渗流监测基准值观测
(1)大坝表面变形监测及渗流监测基准值选主要考虑以下因素：
① 以初始值为基准值，即以监测对象未受荷前的原始状态取得基准值。
② 以首次值为基准值。
③ 以某次测值作基准值（如相关监测项目均过检验调试，且测值稳定后，对相关项目统一取得 观测基准值)。
(2)大坝表面变形监测基准值观测应至少观2次，每次均为完整的正常观测测回数，且应在两 个异午的时间段内各完成1次，在全阴天可适当变 通；渗流监测基准值观测应观测3次。
2.2大坝埋入式监测仪器基准值观测
(1)大坝埋入式监测仪器基准值选取主要考虑 以下因素：
流量变送器① 埋入式监测仪器本身在空气中自由状态会受许多环境因素影响导致测值不稳定，故应选择 仪器能与混凝土共同工作的时期。
② 考虑各种仪器的性能、所测介质的特性、埋
设部位及环境等因素。
③
上海压铸机厂
需要掌握不同部位、不同级配、不同外加剂
的混凝土或水泥砂浆的初凝和终凝时间，以及水化热温升等资料。
④
排除由于外界因素以及观测误差而引起突变 的影响，观测资料由无规律跳变到平滑有规律变化。
(2)大坝埋入式监测仪器基准值观测应观测3 次，每次均为完整的正常观测测次。差动电阻式仪 器基准值观测时应对仪器的正、反测电阻比，各分 线电阻及绝缘电阻等指标进行一次全面观测；钢弦 式仪器采用相应的频率接收仪测读，每测次平行测 读2次。
除温度计是用零度电阻计算不用选基准值外， 其他的应力应变等埋入式仪器的计算都要选择基准 值，即选变形或应力为零的时刻。
①
应变计基准值观测时间一般可选在混凝土浇
筑入仓24 h 后，同一层混凝土浇筑的其他应变计
组以及其他应力应变仪器，因浇筑时间、混凝土性 质、温度等情况相同，所以基准日期也应相同。因 此在选基准值时要同时考虑其他几组应变计的情 况，看是否选得合适。对于同层的单向应变计则用 成组应变计组所选用的基准时间，无应力计和它相 应的应变计组应具有相同的基准时间。
②
测缝计基准时间可选在混凝土初凝以后3 %
4 h ，此时缝是闭合的，在混凝土温度上升时测缝计
受压，温降时，测缝张开。
③ 钢筋计基准时间一般以所测受力钢筋埋入混 凝土并已承受混凝土约束之后，也可选在混凝土终
凝以后。
④
渗压计基准时间可选在即将蓄水前，若仪器
埋在基础坑中而附近已浸泡在水中或埋设在水位观 测孔中，则可选在浸泡水中之前，可由现场施工情 况具体选定。
⑤ 压应力计基准时间也可选在混凝土终凝以后。
2.3监测系统更新改造前后基准值观测
监测系统更新改造工作会导致监测基准值的变 化。如当观测方法进行变更，原来视准线观测的活 动觇牌法改为使用棱镜作为目标的小角度法或极坐 标法，使用觇杆作为目标的角度测量法改为使用棱
镜作为目标的边角测量法，引张线法改为激光准直 法，水准测量法改为三角高程测量法；观测墩底座 进行更换或重新修建观测墩；以及将原来的棱镜改 为不同类型的棱镜等。
大坝安全监测系统更新改造工作中，应保证监
测系统改造前后监测数据的连续性和有效传递，对 于改造工作期间观测点位移量等效应量未产生变化
或产生的变化可以忽略不计的，可在改造工作期间 通过过渡观测对基准值进行修正，保持监测数据的 连续性和有效传递。如改造工作采用了新的观测方 法，而新老观测方法同时进行观测以获得新老观测 值修正值的，可以认为改造工作期间观测点位移量 等效应量未产生变化；或新老观测方法在短时间完 成的情况，可以认为改造工作期间观测点位移量等 效应量产生的变化可以忽略不计。
如改造工作期间观测点位移量等效应量可能产
生变化的，就需要设置过渡监测设施。为保证改造 项目的顺利实施并保证改造前后大坝监测数据的有 效传递，做到无缝衔接，要求在改造前后资料衔接 引起新的观测误差可忽略不计。
对于位移量(本次观测值）-!0 (首次观测值）的水平位移等监测项目，改造后的 累计位移量AL = "i (改造前的过渡期观测值）- "〇(改造前基准值）+"/ (改造后正常观测值）
-"〇,(改造后的过渡期观测值），即：AL = ( L 1,- "0 ) + ( "( - "0，) = L 1, - ( "0 -“ + "*,) (1)对于位移量！
！=!0(首次观测值）-!((本 次观测值）的垂直位移等监测项目，改造后的累计 位移量AL = L 0 (改造前基准值）-":(改造前的
过渡期观测值）+L / (改造后的过渡期观测值） -L / (改造后正常观测值），即：AL = ( L 0- L 1,) + (L 0，
- L 1) = ( L 0 - L 1 + L 0 ) - L 1 ( 2)
设改造后的累计位移量AL 观测中误差为#， 后期正常观测（L /-L 0)或（L 0-L /)引起的中 误差为#0，改造工作带来的修正值观测（L :- L 0,)或（L 0,-L P 引起的中误差为的。
为使改造工作引起的中误差M i 不影响原有的
观测中误差，按控制测量的不影响原则规定，即按 偶然误差传播定律计算得到的因改造工作引起的修
正值观测中误差对原有的观测中误差！的影响仅 在10#以内，这一影响实际上可忽略不计。
即要求：
M= !!02 + !12 "1.1 !0
!1"7072! !0
设改造工作采用"倍原正常观测测次，贝IJ：
M1= !1/n M0"V g72T M0
"#4.76
即要使得m T不大于！T2!倍的m0，必须采用 4.8倍以上原来的观测测回数，故一般采用5倍原 来的观测测回进行。如原正常观测是1测回的，监测系统改造前后均必须采用2次的3测回进行观 测；原正常观测是2测回的，监测系统改造前后均 必须采用2次的5测回进行观测；如原正常观测是3测回的，监测系统改造前后均必须采用2次的8 测回进行观测。
燕赵都市网3工程实例
3.1工程概况及观测情况
珊溪水利枢纽工程位于浙江省文成县境内的飞 云江干流中游河段。珊溪水库的正常蓄水位142.00 m，总库容18.24亿m3。枢纽由拦河坝、溢 洪道、泄洪洞、引水系统等组成。枢纽工程属I等工程，其中拦河坝、溢洪道等按1级建筑物设计 (见图1)。
拦河坝为钢筋混凝土面板堆石坝，坝顶高程 156.80 m，最大坝高132.5 m，坝顶宽10 m，坝顶 长度448 m，上游坝坡1:1.40，下游平均坝坡 1:1.57。
图1珊溪水库大坝平面布置
2017年3月以前，大坝坝顶及下游护坡坝体
表面水平位移监测采用徕卡TC2003全站仪分两端 按准线活动觇牌法进行观测，位移测点最大视线长
度291)，每测次进行4测回观测，每测回按正倒
镜进行；其中正镜或到镜观测称作半测回，每半测 回照准后视目标1次、前视位移测点2次，并测读 活动觇牌标尺读数。
采用全站仪活动觇牌法进行观测，因全站仪望
远镜的放大倍率不高（仅为30倍），且视距较远，
人工照准觇牌的照准误差较大。另外，全站仪具有 的“三轴自动补偿”功能只能在角度观测值中得到 补偿，所以无法在活动觇牌法进行修正。总体来 说，采用全站仪活动觇牌法的观测精度低于T3经炜仪等精密光学经炜仪。本工程中理论计算最弱点 位移量中误差约为±2.5 mm。
2017年4月之后，对大坝水平位移监测项目
进行了改造，采用徕卡TM50全站仪（测角精度 0.5"，测距精度0.6 mm1 1ppm X !)配合高精度 免调节变形监测专用棱镜组（简称变形监测专用棱 镜组），按极坐标法4测回进行观测，位移测点最
大视线长度291 m。理论计算最弱点位移量中误差 约为 ± 2.0 mm。
以往常规棱镜组因基座及支架偏心差、基座圆
目录搜索引擎水准轴误差以及调平误差共同影响导致的目标点平
面对中误差一般在±0.5 mm以上，有时甚至在 ± 1mm以上；因量取目标高导致的目标点高程中 误差一般在±0.4 mm以上，难以满足高精度变形 监测要求[2]。
变形监测专用棱镜组作为全站仪变形监测的配
套设施，为国家发明专利产品，具有精度高、操作
简便快速、体积小、重量轻、适用性强、造价低、
节能环保、免维护、永久性使用等优点，是一种精
确可靠、便携通用的变形监测棱镜基座，适用于各 种变形监测棱镜安置。
现场操作免去了常规棱镜复杂的安置量测工
序，即使非专业人员安置后目标点平面及高程中误
差均在±0.1 mm以内，为高精度变形监测提供了有力保障。与常规棱镜基座相比，如考虑其平面对 中误差 ± 0 .5 mm，对 于 位 移 量 全 中误 差 ± 1.0 mm 的高精度变形监测，按达到同等精度要求，可明显 减少测回数，可减少一半的现场观测工作量。
3.2改造工作方案
为保证改造工作期间监测资料的无缝衔接，制
定了改造工作方案，并严格按方案进行实施，确保 因改造工作引起的修正值观测中误差对原有的观测 中误差的影响在104以内。
(1)现场改造工作程序
① 按活动觇牌法采用原TC2003全站仪和活觇牌，分别在上下午各按5测回对大坝坝顶及下游 护坡水平位移进行观测，取均值得到改造前的过渡 期观测值^。
② 按改造后的极坐标法采用TM50全站仪和形监测专用棱镜组，分别在上下午各按5回数对大 坝坝顶及下游护坡水平位移进行观测，取均值得到 改造后的过渡期观测值"0。
③ 部分测点三角高程观测因采用了变形监测用棱镜组（每次观测时高度不变，无需量取目标 高，不存在目标高度量取误差），仅需将改造前的 目标高采用改造后的目标高即可，不会引起其余 误差。
铝合金牺牲阳极(2)监测资料衔接
按照改造期间（各项目改造前后均在2 d内完 成）各位移测点未发生明显变形的原则，在后续的 极坐标法观测位移计算表中，对基准值按公式（1) 进行了修正，使得改造后的累计位移量与改造前的 累计位移量相等。
参考文献：
[1]DL/T5178—2016，混凝土坝安全监测技术规范[S].
[2]陈斌，张宏燕，濮久武.全站仪目标棱镜偏心差及其
影响[J].水电自动化与大坝监测.2013，37( 5):65=67
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