三峡二期围堰堰体监测设计是全面的，也是成功的，因此本书将此选为监测设计的实例予以介绍。

（一）监测仪器种类及其布置

该工程的监测仪器种类及数量如表4-8所示。由于下游围堰的监测仪器种类相同，仅数量有别。故该表仅示出上游围堰的监测仪器的设置情况。

表4-8　三峡二期围堰上游围堰堰体监测仪器一览表

注**代表两位数的编号，如12，15等。

（二）监测仪器的布置设计

上游围堰选取了0+133、0+320、0+478、0+500、0+930、1+139等6个断面，下游围堰选取了0+260、0+490、0+700等3个断面进行重点监测，见图4-21、图4-22。典型断面布置图见图4-23、图4-24。

图4-21　二期上游围堰监测仪器平面布置图

图4-22　二期下游围堰监测仪器平面布置图

图4-23　二期上游围堰0+500断面监测仪器布置图

图4-24　二期下游围堰0+490断面监测仪器布置图

（三）监测成果分析

1.防渗墙变形监测成果分析

（1）深风化槽0+941断面（IN06EWS）。此断面防渗墙变形较小，1998年4月取得首次值。最大水平变形值为742.3mm（高程为61.5m），变形方向向基坑内变形，发生在1999年9月14日。墙体变形过程线见图4-25，其分布曲线见图4-26。

1998年6月23日，基坑开始抽水后，由于堰体上下游水头差加大，墙体变形增大。从1998年6月23日至1998年9月15日，变形增量50.6mm。此变形量与河床深槽段相比，其数值小很多。

随着时间的推移，其变形量呈缓慢增加的趋势，从1998年汛后到1999年汛期前，其最大变形量增加约10mm。

图4-25　上游防渗墙最大位移与江水位、基坑水拉及水头差过程线

图4-26　上游围堰墙体测斜管位移沿堰高分布图

（2）深槽段+522断面上游防渗墙（IN03EWS）。此断面为重点监测断面，1998年5月26日取得首次值。1998年6月25日基坑限制性抽水开始至1999年9月15日，墙体向基坑方向最大水平变形达597.98mm（发生高程在61.5m左右），与1998年6月23日（抽水前）比较，变形累计增加551.45mm。从图4-25水平位移变化过程线及表4-9可见，防渗墙变形可分为以下4个主要阶段。

1）1998年6月23日至9月15日：为限制性抽水期，也是长江主汛期，在堰体内外水头差的增加和下游墙体施工、子堰填筑及堰顶加高等不利条件下，防渗墙变形显著。防渗墙向基坑方向累计变形增加504.8mm，占总累计变形增加量的92%，平均变形速率达6.01mm/d。这阶段的详细变化可参见表4-9。

2）1998年9月15日至12月29日：随着基坑抽水结束，江水回落并趋稳，防渗墙变形速率较限制性抽水期明显下降，防渗墙累计变形增加27.8mm，平均变形速率为0.26mm/d。

表4-9　1998年上游围堰防渗墙墙体变形（IN03EWS）观测成果统计表

3）1998年12月29日至1999年6月15日：由于堰体逐渐密实，外界受力条件相对稳定，防渗墙变形亦趋于稳定。其累计变形量维护在570mm左右，日均变形速率为-0.05mm/d，并有略向长江上游变形的趋势。

4）1999年6月15日至9月21日：为长江汛期，随着上游水位升高，防渗墙向基坑方向累计变形量增加21.5mm，平均变形速率为0.22mm/d。

根据1998年8月28日防渗墙IN01EWS变形沿高程的分布曲线（见图4-26）计算可知：防渗墙底部高程3.5～9.5m的挠度变形为1.83%，防渗墙顶部高程70.5～73.5m之间的挠度变形最大，为3.43%，其他部位挠度变形在1.8%以下。图4-26中，防渗墙挠度变形曲线平滑，未见位有错现象，说明防渗墙工作形态正常。

（3）0+492断面（陡坡段）IN01EWS上游防渗墙。IN01EWS于1998年6月22日埋设，6月25日取得初始值。从1998年6月25日至1999年9月21日，墙体最大变形增加543.30mm，其中在1998年限制性抽水期间最大变形量增加493.98mm，平均变形速率为5.95mm/d，变形方向向基坑内方向。发生高程在70m左右。其抽水期变形增量与0+522断面的IN03EWS变形增量基本相同，变形速率的变化及变形规律也与IN03EWS基本一致，变形过程线见图4-25，墙体变形分布见图4-26。

（4）0+483断面（陡坡段）IN02EWS下游防渗墙。0+483断面（陡坡段）IN02EWS埋设在下游防渗墙体，1998年8月26日取得首次值。最大变形量为127.68mm（1999年9月11日），与上游墙体最大变形量比较其数值小很多，基原因是在下游墙形成之前，上游墙已经完成绝大部分变形，下游墙变形量的初始日期为1998年8月底，按同时段内变形增量比较来看，下游墙体的变形增量大于上游墙的变形增量，在1999年汛期下游墙的变形量增加约20mm。其变形过程线见图4-25。

2.堰体变形观测

位于度汛子堰上的汛期监测点于1998年7月开始观测，至1998年11月8日停止观测。

监测点水平位移量成果采用大坝坝轴坐标系，水平位移：X方向向下游方向为正，Y方向向左岸方向为正；垂直位移（H方向）下沉为正。典型测点位移过程线见图4-27。

图4-27　0+516断面堰顶高程88m，子堰顶高程82m测点位移过程线(www.daowen.com)

（1）垂直沉降分析。1998年7月基坑抽水前开始观测，二期上游围堰经历了基坑抽水期、1998年汛期和1999年汛期，测点垂直位移没有显著周期性变化，沉降趋势明显。

从监测成果来看，深槽段测点沉降量较大，向两侧漫滩方向沉降量逐渐减小。度汛子堰堰顶测点OM03WES（0-516.87，高程82.7m）自1998年7月10日取得首次值。1998年7月10日至1998年9月27日1998年汛期累计沉降量为523.14mm，占总沉降量755.32mm的69%，其位移位速率为6.62mm/d。

（2）水平位移分析。从监测结果来看，堰体水平位移向基坑方向，深槽段测点水平位移量较大，两漫滩较小。度汛子堰堰顶测点TP03EWS（0+516，高程82.7m）自1998年7月10日取得首次值至1998年9月27日1998年汛期测点累计水平位移量为317.56mm，其位移速率为4.02mm/d。1999年6月29日至1999年8月27日，1999年汛期测点累计水平位移量仅为11.47mm，其位移速率为0.19mm/d。至1999年汛期后，深槽段监测数据表明堰体向基坑水平位移趋势显著收敛，状态基本稳定。见表4-10。

表4-10　TP03EWS向基坑方向变形统计表

与深槽段防渗墙测斜管IN03EWS监测成果进行对比分析可看出。堰体与墙体基本同步向基坑内方向变形，其数据基本接近，内观值稍大于外观值，以此相互印证了其观测成果的可靠性与精确性。同时说明防渗墙的变形与堰体的变形具有整体性。

从围堰运行一年多来的变形监测资料分析，防渗墙墙体和堰体变形具有以下特征：

1）深槽段和陡坡段防渗墙体和堰体向基坑方向变形明显大于漫滩段，前者比后者大一个量级。

2）堰体与防渗墙墙体水平向变形具有整体性，两者在同一时段，变形量级、变形速率基本一致。

3）实测墙体和堰体水平向变形主要发生在1998年9月底以前，1998年汛期抽水期间变形速率最大，之后，随着堰体逐渐密实，并形速率明显减小，并趋于稳定。

4）第一道防渗墙最大变形590mm，但小于设计根据实际情况复核计算的最大位移值674mm，从变形沿高程分布曲线可知，防渗墙变形曲线平滑未见位错现象，说明防渗墙工作形态正常。

5）堰体垂直沉陷，深槽段沉陷量明显大于漫滩段。目前实测最大累计沉陷为755mm，其沉陷速率逐渐减缓，但其收敛程度略低于水平位移。

3.上游防渗墙墙体应变观测成果［15］

在图4-28示出了0+500断面高程35.2m墙体上下游面的应变过程线，从图4-28可以看出上游水位的变化对墙体应变的影响是比较明显的。上游水位上升时，墙体压应变减小；上游水位下降时墙体压变位增大。墙体最大压应变出现在上游水位最低时。

图4-28　0+500断面高程35.2m处应变过程线

4.渗流监测成果分析

（1）堰体水位变化情况。基坑抽水期间，防渗墙后堰体的水位随基坑水位下降而同步下降，图4-29中H07EWS为深槽段堰体测压管，其水位变化与基坑水位变化一致。1998年9月基坑水位抽干后，上游围堰墙后堰体地下水位分布呈两岸高、中间低，上游围堰河床深槽段地下水位在高程24.90～25.44m之间，两岸漫滩段地下水位在高程54.17～65.00m之间。

图4-29　H07EWS、上游围堰堰前水位、基坑水位过程线

（2）两墙间水位情况。上游围堰第二道防渗墙于1998年8月9日修筑完成。8月17日完成防渗墙帷幕灌浆，至此围堰基坑形成了。1998年9月18日两墙间水位除0+480深槽陡坡段的水位高程32.0m偏低外，其余测压管水位在高程53.39～62.76m，但在1998年8月下旬上游水位较高时，两墙间出现最高水位67.38m（H05EWS）和68.90（H18EWS）。该水位比上游最高江水位滞后1～5d。

1999年7月20日，上游出现最大洪峰江水位为高程77.54m时，两墙间的水位除0+480陡彼段水位高程35.48m处偏低外，其余均在高程56.78～71.70m，两墙间水位与汛前6月15日相比，除陡彼段上升1.74m外，其余在7.1～11.37m间变化，为1999年汛期最高水位，该水位比最高江水位滞后1d。具体情况见表4-11和图4-30、图4-31。

表4-11　两墙间水位变化表

由上可见，两墙间水位变化与上游江水位变化密切相关。1998年、1999年两年两墙间水位分布及变化规律基本一致。

从图4-30和图4-31中可知：①第一道防渗墙的水头损失为9.8m（占19%），第二道防渗墙的水头损失41.78m，（占81%），两道墙共削减水头51.58m，这说明防渗墙防渗效果是显著的；②防渗墙后堰体渗透比降为0.069，远小于设计提出的粉细砂水平破坏比降0.66～0.83；③两墙间水位偏高，按设计计算二道防渗墙分担水头为1/3～2/3，即水位约高程28.3～56.7m之间。

图4-30　上游围堰两墙间测管水位过程线

（H05、H14、H18、H19、H20均为两墙间测管）

图4-31　深槽段两墙间测压管沿堰轴线分布图

（a）立剖面布置图；（b）平面布置图
注：1号、2号、…表示隔墙编号；H05、H14、…表示测管编号。

（3）围堰浸润线情况。1998年8月31日，上游围堰浸润线分布见图4-32，防渗墙后堰体的渗透比降较小，约为0.05。浸润线平缓且较低，说明防渗墙防渗效果良好。

图4-32　上游围堰河床段堰体结构及浸润线图

（4）渗透流量情况。基坑抽水抽干后发现渗漏量较小，上游围堰渗水量约15L/s。1999年10月10日实测基坑渗流量约为26L/s。表明围堰渗漏量是很小的。

5.爆破震动监测成果分析

基坑开挖爆破时对围堰的震动影响进行了监测。1998年9月23日基坑内X=19+950～19+980，Y=49+049～49+065开挖爆破区对上游围堰进行了监测，此次爆破最大单响药量300kg。在同一断面上布设在高程63m坡顶，堰体高程79～70m坡脚，高程87m堰顶平台端部的3个监测点实测水平振速分别为5.6cm/s（距爆区20m，高差8m）、0.28cm/s（距爆区80m、高差15m）、0.10cm/s（距爆区125m、高差32m），可见爆破震动沿堰体边坡衰减较快，离爆区较远的测点，实测振速均在1cm/s以内。

根据上游围堰爆破监测资料反映，基坑开挖爆破未对围堰稳定造成影响。