SL 551-2012 土石坝安全监测技术规范

ICS27.140
P55  SL
中华人民共和国水利行业标准
SL551-2012替代SL60-94  SL169-96  SLU701-80
土石坝安全监测技术规范
Technical specification for earth-rockfill dam safety monitoring
2012-03-28发布2012-06-28实施
中华人民共和国水利部发布

1总则
1.0.1为加强土石坝安全监测技术工作，保障工程安全，根据《水库大坝安全管理条例》的要求，制定本标准。
1.0.2本标准主要适用于水利水电工程等级划分及设计标准中的1级、2级、3级碾压式土石坝的安全监测。4级、5级碾压式土石坝以及其他类型的土石坝的安全监测可参照执行。
1.0.3本标准的监测范围，包括土石坝的坝体、坝基、坝端和与坝的安全有直接关系的输泄水建筑物和设备，以及对土石坝安全有重大影响的近坝区岸坡。
1.0.4安全监测方法包括巡视检查和用仪器进行监测，仪器监测应和巡视检查相结合。
1.0.5土石坝的安全监测，应根据工程等级、规模、结构型式及其地形、地质条件和地理环境等因素，设置必要的监测项目及其相应设施，定期进行系统的监测。各类监测项目及其设置，详见附录A表A,1及其有关说明。近坝岸坡和地下洞室稳定监测，可根据本标准4.6节、4.7节、5.6节、5.7节等的规定和工程具体情况选设专项。有关地震反应监测和泄水建筑物水力学观测的内容和要求，详见附录F和附录G。
1.0.6土石坝的安全监测工作应遵循如下原则：
1监测仪器、设施的布置，应密切结合工程具体条件，突出重点，兼顾全面。相关项目应统筹安排，配合布置。
2监测仪器、设施的选择，要在可靠、耐久、经济、实用的前提下，力求先进和便于自动化监测。
3监测仪器、设施的安装埋设，应及时到位，专业施工，确保质量。仪器、设施安装埋设时，宜诚少对主体工程施工影响；主体工程施工应为仪器设施安装埋设提供必要的条件。

4应保证在恶劣条件下，仍能进行必要项目的监测。必要时，可设专门的监测站（房）和监测廊道。
1.0.7监测仪器主要技术指标应符合大坝监测仪器国家现行标准的规定。仪器埋设前应进行检验、率定和电缆接头防水处理；埋设后应做好仪器设施的保护，并及时填写考证表和绘制电缆走线图。应经专项验收合格后，移交管理单位存档备查。电缆及其接头要求详见附录A.3。
1.0.8仪器监测应适时建立基准值，按规定测次进行监测，发现异常，立即复测。应做到监测连续、记录真实、注记齐全、整理及时。一旦发现问题，应及时上报。测读仪表应定期率定，更换时应进行比测。各监测项目在不同阶段的测次，详见附录A中表A.2。
1.0.9各阶段的监测工作应符合以下要求：
1可行性研究阶段。应提出安全监测系统的总体设计方案、主要监测项目及其所需仪器设备的数量和投资估算（约占主体建筑物总投资的1%~2.5%)。
2初步设计阶段。应细化安全监测系统的总体设计方案、监测项目及其布置，确定监测仪器设施的具体数量和投资概算。对于I等、Ⅱ等工程应单独提出工程安全监测设计专题报告。
3招标设计阶段。应提出监测系统布置图、仪器设施技术指标、监测工程量清单、安装埋设技术要求、监测频次以及工程预算。对于I等、Ⅱ等工程应单独提出工程安全监测招标文件。
4施工阶段。应由设计单位提出施工详图和详细技术要求。实施单位应做好仪器设备的检验、率定、安装埋设、调试和保护；应安排专人进行监测工作，并保证监测设施完好及监测数据连续、准确、完整；应及时对监测资料进行整理、分析，评价施工期工程性状，提出施工阶段工程安全监测实施和资料分析报告。工程竣工验收时，实施单位应将监测设施和竣工图、埋设记录、施工期监测记录以及整理、分析等全部资料汇编成正式文件(包括电子文档)，移交管理单位。

5初期蓄水阶段。蓄水前应制定监测工作计划，拟定各监测项目基准值和主要的设计警戒值。开始蓄水时应加强监测，及时分析监测资料，并对工程工作状态做出评估，提出初期蓄水工程安全监测专题报告。
6运行阶段。应进行日常及特殊情况下的监测工作，并做好监测设施的检查、维护、校正、更新、补充和完善。定期对监测资料进行整编、分析，作出运行阶段工程工作状态评估，并提出工程安全监测资料分析报告。
1.0.10通过各阶段监测成果的分析研究，可按下列类型对大坝工作状态作出评价：
正常状态，指大坝达到设计功能，不存在影响正常使用的缺陷，且各主要监测量的变化处于正常状态。异常状态，指工程的某些功能已不能完全满足设计要求，或主要监测量出现某些异常，因而影响正常使用状态。
险情状态，指工程出现危及安全的严重缺陷，或环境中某些危及安全的因素正在加剧，或主要监测量出现较大异常，按设计条件继续运行将出现大事故的状态。
1.0.11当发生有感地展、大洪水、库水位骤变、高水位运行，以及大坝工作状态出现异常等特殊情况时，应加强巡视检查，并对重点部位的有关项目加强监测。
1.0.12已建工程监测设施不全或损坏、失效的，应根据情况予以补设或更新改造。当工程进行除险加固、扩建、改建或监测系统更新改造时，应保持监测资料的连续性，并根据本标准有关规定作出监测系统更新设计。
1.0.13为保证工程能获得施工或蓄水期初始数据，在永久监测系统完工前可设置临时监测设施进行监测。临时监测设施应与永久监测系统建立数据传递关系，确保监测数据的连续性。

2术语与定义
2.0.1施工期construction period
从监测设施施工起，到水库首次蓄水前为止的时期。
2.0.2初蓄期initial impoundment period
从水库首次蓄水至达到（或接近）正常蓄水位后再持续三年止。
2.0.3运行期operation period
初蓄期后的时期，若水库长期达不到正常蓄水位，则首次蓄水三年后为运行期。
2.0.4变形deformation
因荷载作用而引起结构形状或尺寸的改变为变形，结构任一点的变形为位移。
2.0.5垂直位移vertical displacement
垂直于水平面的位移，即通常的铅直向位移和竖向位移。
2.0.6滲流seepage
水通过土（岩）体孔（裂）隙流动。
2.0.7渗流压力seepage pressure
渗人建筑物及地基内而产生的水压力。
2.0.8孔隙水压力pore water pressure
水在土体孔隙内形成的水压力。
2.0.9基准值fiducial value
作为计算起点的测值。
2.0.10设计警戒值design alert value
根据设计计算分析成果，并参考类似工程，给出的荷载或监测效应量及其变化速率限值。
2.0.11数据采集装置data acquisition unit
按某种数据采集方式进行数据采集的设备。

2.0.12强动strong motion
地震和爆破等引起的场地或工程结构的强烈震动，以震动加速度值表示。

3巡视检查
3.1一般规定
3.1.1巡视检查分为日常巡视检查、年度巡视检查和特别巡视检查三类。工程施工期、初蓄期和运行期均应进行巡视检查。
3.1.2巡视检查应根据工程的具体情况和特点，制定切实可行的检查制度。应具体规定巡视的时间、部位、内容和方法，并确定其路线和顺序，应由有经验的技术人员负责进行。
3.1.3日常巡视检查的频次见附录A表A.2,但遇特殊情况和工程出现不安全征兆时，应增加测次。
3.1.4年度巡视检查应在每年的汛前汛后、冰冻较严重地区的冰冻和融冰期，按规定的检查项目，对土石坝进行全面或专门的巡视检查。检查次数，每年不应少于两次。
3.1.5特别巡视检查应在坝区遇到大洪水、大暴雨、有感地震、库水位骤变、高水位运行以及其他影响大坝安全运用的特殊情况时进行，必要时应组织专人对可能出现险情的部位进行连续监视。
3.2检查项目和内容
3.2.1坝体检查应包括以下各项：
1坝顶有无裂缝、异常变形、积水或植物滋生等现象；防浪墙有无开裂、挤碎、架空、错断和倾斜等情况。
2迎水坡护面或护坡是否损坏；有无裂缝、剥落、滑动、隆起、塌坑、冲刷或植物滋生等现象；近坝水面有无冒泡、变浑、漩涡和冬季不冻等异常现象。块石护坡有无块石翻起、松动、塌陷、垫层流失、架空或风化变质等损坏现象。
3混凝土面板堆石坝应检查面板之间接缝的开合情况和缝间止水设施的工作状况；面板表面有无不均匀沉陷，面板和趾板接触处沉降、错动、张开情况：混凝土面板有无破损、裂缝，表面裂缝出现的位置、规模、延伸方向及变化情况：面板有无溶蚀或水流侵蚀现象。
4背水坡及坝趾有无裂缝、剥落、滑动、隆起、塌坑、雨淋沟、散浸、积雪不均匀融化、冒水、渗水坑或流土、管涌等现象；表面排水系统是否通畅，有无裂缝或损坏，沟内有无垃圾、泥沙淤积或长草等情况；草皮护坡植被是否完好；有无兽洞、蚁穴等隐患；滤水坝趾、减压井（或沟）等导渗降压设施有无异常或破坏现象；排水反滤设施是否堵塞和排水不畅，渗水有无骤增骤减和发生浑浊现象。
3.2.2坝基和坝区检查应包括以下各项：
1基础排水设施的工况是否正常；渗漏水的水量、颜色、气味及浑浊度、酸碱度、温度有无变化；基础廊道是否有裂缝、渗水等现象。
2坝体与岸坡连接处有无错动、开裂及滲水等情况；两岸坝端区有无裂缝、滑动、滑坡、崩塌、溶蚀、隆起、塌坑、异常渗水和蚁穴、兽洞等。
3坝趾近区有无阴湿、渗水、管涌、流土或隆起等现象；排水设施是否完好。
4坝端岸坡有无裂缝、塌滑迹象；护坡有无隆起、塌陷或其他损坏情况；下游岸坡地下水露头及绕坝渗流是否正常。
5有条件时应检查上游铺盖有无裂缝、塌坑。
3.2.3输泄水洞（管）检查应包括以下各项：
1引水段有无堵塞、淤积、崩塌。
2进水口边坡坡面有无新裂缝、塌滑发生，原有裂缝有无扩大、延伸；地表有无隆起或下陷；排（截）水沟是否通畅、排水孔工作是否正常；有无新的地下水露头，海水量有无变化。
3进水塔（或竖井）混凝土有无裂缝、渗水、空蚀或其他损坏现象；塔体有无倾斜或不均匀沉降。
4洞（管）身有无裂缝、坍塌、鼓起、渗水、空蚀等现象；原有裂（接）缝有无扩大、延伸；放水时洞内声音是否正常。

5出水口在放水期水流形态、流量是否正常；停水期是否有水渗漏；出水口边坡见本条第2款规定。
6消能工有无冲刷、磨损、淘刷或砂石、杂物堆积等现象，下游河床及岸坡有无异常冲制、淤积和波浪冲击破坏等情况。
7工作桥是否有不均匀沉陷、裂缝、断裂等现象。
3.2.4溢洪道检查应包括以下各项：
1进水段（引渠）有无坍塌、崩岸、淤堵或其他阻水现象；流态是否正常。
2内外侧边坡见3.2.6条规定。
3堰顶或闸室、闸墩、胸墙、边墙、滋流面、底板有无裂缝、渗水、剥落、冲刷、磨损、空蚀等现象；伸缩缝、排水孔是否完好。
4消能工及工作桥（或交通桥）见3.2.3条第6、第7款规定。
3.2.5闸门及启闭机检查应包括以下各项：
1闸门有无变形、裂纹、脱焊、锈蚀及损坏现象；门槽有无卡堵、气蚀等情况；启闭是否灵活：开度指示器是否清晰、准确：止水设施是否完好；吊点结构是否牢固；栏杆、螺杆等有无锈蚀、裂缝、弯曲等现象。钢丝绳或节链有无锈蚀、断丝等现象。
2启闭机能否正常工作：制动、限位设备是否准确有效；电源、传动、润滑等系统是否正常：启闭是否灵活可靠；备用电源及手动启闭是否可靠。
3.2.6近坝岸坡检查应包括以下各项：
1岸坡有无冲刷、开裂、崩塌及滑移迹象。
2岸坡护面及支护结构有无变形、裂缝及位错。
3岸坡地下水露头有无异常，表面排水设施和排水孔工作是否正常。

4变形监测
4.1一般规定
4.1.1变形监测项目主要包括坝体（基）的表面变形和内部变形，防渗体变形，界面、接（裂）缝和脱空变形，近坝岸坡变形以及地下洞室围岩变形等。
4.1.2表面变形监测用的平面坐标及高程系统，应与设计、施工和运行诸阶段的控制网坐标系统相一致，有条件的工程应与国家等级控制建立联系。
4.1.3坝体及近坝岸坡表面监测点，其垂直位移与水平位移监测精度相对于临近工作基点应不大于士3mm。对于特大型及具有特殊性工程的表面监测点，其监测精度可依据具体情况确定。
4.1.4变形监测工作应遵守以下规定：
1表面垂直位移及水平位移监测，宜共用一个测墩，并兼顾坝体内部变形监测断面布置。坝体内部垂直位移及水平位移监测，宜在横向、纵向及垂向兼顾布置，相互配合。
2表面变形监测基准点应设在不受工程影响的稳定区域，工作基点可布设在工程相对稳定位置，各类监测点应与坝体或岸坡牢固结合。基准点、工作基点和监测点均应建有可靠的保护设施。
3内部变形监测采用的沉降管、测斜管和多点位移计等线性测量设备，底端应布设在相对稳定的部位，其延伸至表面的端点宜设表面变形监测点。
4.1.5变形监测的正负号应符合以下规定：
1垂直位移：下沉为正，上升为负。
2水平位移：向下游为正，向左岸为正；反之为负。
3界面、接（裂）缝及脱空变形：张开（脱开）为正，闭合为负。相对于稳定界面（如混凝土墙、趾板、基岩岸坡等）下沉为正，反之为负；向左岸或下游为正，反之为负。
4面板挠度：沉陷为正，隆起为负。
5岸坡变形：向坡外（下）为正，反之为负。
6地下洞室围岩变形：向洞内为正（拉伸），反之为负(压缩)。
4.2坝体表面变形
4.2.1坝体表面变形监测内容包括坝面的垂直位移和水平位移。
4.2.2监测布置应符合以下规定：
1表面变形监测点布置应符合以下规定：
1)表面变形监测点宜采用断面形式布置。断面分为垂直坝轴线方向的监测横断面和平行坝轴线方向的监测纵
断面。
2)监测横断面应选在最大坝高或原河床处、合龙段、地形突变处、地质条件复杂处以及坝内埋管或可能异常
处，一般不少于3个。
3)监测纵断面一般不少于4个，在坝顶的上、下游两侧应布设1一2个；在上游坝坡正常蓄水位以上应布设1
个，正常蓄水位以下可根据需要设置临时监测断面：下游坝坡1/2坝高以上宜布设13个；1/2坝高以下宜布设1~2个。对软基上的土石坝，还应在下游坝趾外侧增设1一2个。当为心墙坝时，应在坝顶心墙轴线布置监测纵断面。
4)监测横断面间距，当坝轴线长度小于300m时，宜取20~50m；坝轴线长度大于300m时，宜取50100m。
5)应在纵横监测断面交点部位布设监测点，对V形河谷中的高坝和坝基地形变化陡峻坝段，靠近两岸部位的纵向测点应适当加密。
2水平位移监测网布置应符合以下规定：

1)水平位移监测网由基准点、工作基点及其他网点构成，可采用三角网、(GPS网、精密导线等建网方式，也可将水平、垂直位移监测联合建立三维网。
2)基准点应选择在工程影响以外区域，一般布置在土石坝下游地质条件良好、基础稳固、能长久保存的位置，平面基准点数量不应少于3个。工作基点应选择在靠近工程区、基础相对稳定、方便监测的位置，其数量及分布应满足监测点对监测控制的需要。
3)依据拟定的监测方法，对基准点、工作基点及其他网点组成的水平位移监测网，按构成图形进行精度估计
和可靠性、灵敏度指标分析，确定监测网监测方案。
4)经优化设计按最小二乘精度估算的最弱工作基点相对于邻近基准点的点位中误差不应大于士2mm,为保证
其监测成果的可靠性，网的平均多余监测分量不应小于0.3。
5)仅采用视准线法进行水平位移监测的土石坝工程，可不建立水平位移监测网，但应在测线两岸延长线布置
工作基点和校核基点，详见附录C.1.1。
3垂直位移监测网布置应符合以下规定：
1)垂直位移监测网由水准基点和水准工作基点组成，宜布设由闭合环或附合线路构成的节点网，采用几何水
准方法监测。
2)水准基点应选择在土石坝下游不受工程变形影响的稳定区域，设置数量要求不少于3座；每一独立监测部
位均应设置1一2座水准工作基点，并将其全部纳入垂直位移监测网。
3)依据水淮基点和水准工作基点位置拟定垂直位移监测网监测路线及图形，通过精度估计，确定水准测量的
仪器设备及施测等级，要求最弱水准工作基点相对于邻近水准基点的高程中误差不应大于±2mm。

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