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【摘 要】文章详细介绍了大坝垂直位移的测量程序、水准线路的测量方法，并对测量成果进行了简要分析，揭示了大坝垂直位移的一般规律。通过笔者多年来的工作实践，对位移测量方法进行改进，并大胆尝试，取得了良好的效果，为日后的测量工作打下了坚实的基础。
【关键词】垂直位移；水准线路；变化趋势
1引言：
桃林口水库位于滦河支流青龙河上，控制流域面积5060Km2，总库容8.59亿m3。是一座集供水、灌溉、发电等综合利用的大型水利枢纽工程。
大坝垂直位移测量是一项重要监测项目，监测系统设计上在坝基廊道内、坝顶布置了一系列沉陷测点，分别观测坝基、坝顶垂直位移变化情况。坝基廊道内测点沿坝轴线方向分两排布置，第一排位于主廊道内，桩号为下0+000.5，第二排位于纵向排水廊道内，桩号为下0+042.0、下0+051.0；坝顶测点也分两排纵向布置，第一排位于坝顶上游侧，桩号为下0+000.5，第二排位于坝顶下游侧闸墩上，桩号为下0+026.0。坝基、坝顶沉陷测点全面地反映大坝垂直位移变化情况。
2、垂直位移测量
2.1施测线路
2.1.1坝顶线路
右岸▽146.5m高程灌浆平硐内设有2个工作基点，编号为平1、平2；2#---30#坝块，每坝块均设有一个沉陷观测点，其编号分别为SZ1、SZ2→SZ29、SZ30；左岸▽146.5m高程灌浆平硐内设有2个工作基点，编号为平3、平4。溢流坝段下游人行桥上设有6个观测点，分别设于11#、12#、15#、18#、21#、22#坝块闸墩上，编号自左向右分别为XZ1、XZ2、XZ3、XZ4、XZ5、XZ6；标点均为圆形铜标，埋于混凝土（或岩石）上。
坝顶水准线路分为主水准线路和支水准线路。主水准线路为：平1→平2→SZ1→SZ2→……SZ29→SZ30→平3→平4；支水准线路为：SZ11→XZ1→……XZ6→SZ22，以主水准线路测点SZ11和SZ22为基点。测量标准均为一等水准测量，均采用往返测测量方式，主水准线路在平4基点测量完成后（往测完成），交换前视尺和后视尺，进行校核返测，到工作基点平1结束，线路测量完成；支水准线路测量方法同主线路。
2.1.2坝基线路
▽79.0m高程坝基灌浆廊道内，沿坝轴线方向，桩号下0+000.5位置，从右岸到左岸共设有29个观测点，编号分别为LD1-1、LD4-1、LD5-1、LD6-1→LD29-1、（如LDn-1表示n#坝块第一个观测点）；与▽79.0m坝基灌浆廊道相对应，在下0+042.0排水廊道、0+051.0排水廊道设有19个观测点，其编号为LD4-2、LD5-2、LD6-2→LD22-2，（如LDn-2表示n#坝块第二个观测点）；工作基点Ⅰ库4、Ⅰ库5、作为廊道沉降观测工作基点，Ⅰ库4在电站厂区门口处，Ⅰ库5在左岸上坝路沿线上。
坝基水准线路也分为主水准线路和支水准线路。主水准线路为：库4→LD1-1→LD4-1→……LD29-1→库5；支水准线路为：LD4-1→LD4-2→……LD22-2→LD22-1，以主水准线路测点LD4-1和LD22-1为基点。测量标准均为一等水准测量，均采用往返测测量方式，主水准线路、支水准线路测量方法同坝顶。
2.2测量程序
垂直位移测量的目的和要求是为了解建筑物随运行时间的增长而产生的沉陷以及沉陷与外界条件的关系，并通过系统的观测掌握其运行规律，确保建筑物的安全。
用N3精密水准仪和铟钢尺进行重合法观测，所有观测均应往返一个测回，可先往测或返测以减少工作量。观测具体要求按《国家一、二等水准测量规范》进行。
2.2.1司镜者的操作程序
①、仪器架好后，观测人员不得离开仪器，同时望远镜朝向无穷远处，调整目镜楔形丝到最清晰为止。每次安放脚架时，其中心与前后视的距离之差不应超过0.3—0.5米。且视距应≦30米，下丝视线高应≥0.5米。
②、整平：望远镜平行于两底脚螺旋，调节此两螺旋及第三只螺旋，使水准仪的圆水准气泡处于居中位置，则水准仪的初平结束（如是在土地上，首先要将三角架在土中踩紧），然后调整水准仪的符合水准螺旋，使长水准器居中（可从观测窗中看到两个半圆气泡吻合），至此水准仪的调平结束。
③、每次观测结束后，司镜者用软布或软刷擦拭仪器，仪器装箱时松开制动螺旋，并清点零件数加盖上锁。
2.2.2记录者的操作程序：
①、将仪器型号、日期、时间、天气、往返测、始终站、观测员、记录员等记在表格。
②、按司镜者所报的读数记在相应的表格内，并随时记录计算视距差，基减辅不符差等，如其差超限，则应立即报司镜者，令其重测，直到满足限差要求。
③、现场检查的数值有：
同一标尺的基辅读数差应≤0.3mm。
同一标尺的基、辅高差均应≤0.3mm。
前后视，两标尺基辅差应≤0.3mm。
（上丝+下丝）/2=中丝，此式中误差应≤0.3mm。
2.3工作改进
廊道内15#～16#坝块之间；19#～29#坝块之间存在较陡的台阶，这使台阶上两相邻水准点之间有较大高差，水库建成初期测量阶段，采用现场皮尺量距、摆放临时尺垫的措施增加中间转点，完成相邻水准点之间的测量，经过近一年的实践，发现这种方法有两大缺陷，一是工作量大，耗费时间过多。
测量工作效率很低，二是因中间转点的临时性，一旦发生测量错误，查找出错点异常困难，没办法只能重测。
鉴于以上情况，为了提高工作效率，根据多年来的工作经验，结合水准线路长期固定的特点，提出了固定临时转点的工作思路：通过精确计算确定台阶上两相邻水准点之间应设置多少转点、转点位置在何处。再到现场通过经纬仪精确量测，确定点位，固定转点材质采用不锈钢，钻孔浇混凝土固定。 多年实践证明经过以上改进，提高了工作效率，提高了测量精度，出现测量错误也能很快查出，及时纠正错误。
3成果分析
3.1垂直位移变化过程分析
3.1.1坝顶垂直位移变化过程
数据表明坝顶上游侧各测点位移变化表现出明显随气温变化而变化的周期性变化特点，绝大部分测点位移值在±10mm范围内，仅有个别点稍微超界。坝顶下游侧各测点位移变化也表现出明显随气温变化而变化的周期性变化特点，各点处于下游侧闸墩上位移值偏大，最大值为17.2mm。总之，坝顶垂直位移随气温变化而变化，具有周期性，可逆性的弹性变化特点。
3.1.2坝基垂直位移变化过程
坝基位移标点分布在主廊道（ILDn-1）和排水廊道（ILDn-2）内，大量数据显示坝基垂直位移较小，无明显周期性，主廊道最大值为5.5mm，排水廊道最大值为6.6mm，各点位移普遍较小，大部分为正，说明多年坝基略有下沉。总体看来大坝廊道内垂直位移变化较小，且没有不可逆的发展变化，均小于设计限值±10mm，坝基稳定。
3.2垂直位移变化趋势分析
3.2.1坝顶垂直位移趋势
为更直观了解不同高程上各坝块位移变化情况，选取了2012年坝基、坝顶垂直位移测点测值代表性序列趋势图。
上游侧垂直位移情况。趋势图大略呈向上的拱形，说明中间河床坝段位移值普遍大于两侧岸坡坝段；趋势图上中间坝段测点测值比较离散，表明中间坝块位移年际变幅大于两侧坝块；趋势图各测值序列近于平行，很少交叉，且低温节测线在图框下方，高温季节测线移动到图框下方，说明测点高温季节上升，低温季节沉降，而且一年内每个时段位移变化量相对稳定，井然有序，使得趋势图中各测次测线很少交叉，各年内位移变化很稳定，表现出明显温度影响的特征，在不同的温度下测点分别处于相应不同位置；位移值均表现为正值，说明坝顶位移变化趋势为沉降，最大沉降值为11.3mm。
水库下游侧垂直位移。下游侧为和上游侧规律大致相同，只是位移值更大，最大为17.2mm。
坝顶位移总趋势为沉降，位移变化幅度较大，上游侧变幅在8mm以内，上游侧变幅在11mm以内，但由于位移变化主要受气温变化影响，属于可逆变形，随气温变化呈现出弹性变化规律，坝顶位移规律正常。
3.2.2廊道垂直位移趋势
如实反映了主廊道和排水廊道各测点的整体位移总体变化趋势。主廊道各测点垂直位移大部分为正值，测点变化总趋势为下沉，最大沉降量为2012年3月5.4mm，年内变幅在1.2mm范围内，变化幅度很小；排水廊道各测点垂直位移大部分为正值，测点变化总趋势为下沉，最大沉降量为2012年3月6.8mm，年内变幅在1.5mm范围内，变化幅度很小。总体来看，坝基测点年内变幅很小，坝基稳定。
综上所述，坝基、坝顶垂直位移趋势为下沉，变化幅度较大，位移变化受气温影响显著，具有明显的周期性，即使出现大值，也对大坝构不成安全威胁。
结束语：
桃林口水库垂直位移测量成果直接反应了大坝垂直变形情况，测量方法、测量精度直接影响着大坝变形的情况，桃林口水库根据多年实践经验总结出来一套适宜的、独特的方法，取得了大量准确、可靠的数据，如实反映了大坝垂直变形情况，丰富完善了水库大坝监测系统，为水库工程管理打下了良好基础，多年的资料表明垂直位移变化规律正常，大坝安全稳定运行。
【关键词】垂直位移；水准线路；变化趋势
1引言：
桃林口水库位于滦河支流青龙河上，控制流域面积5060Km2，总库容8.59亿m3。是一座集供水、灌溉、发电等综合利用的大型水利枢纽工程。
大坝垂直位移测量是一项重要监测项目，监测系统设计上在坝基廊道内、坝顶布置了一系列沉陷测点，分别观测坝基、坝顶垂直位移变化情况。坝基廊道内测点沿坝轴线方向分两排布置，第一排位于主廊道内，桩号为下0+000.5，第二排位于纵向排水廊道内，桩号为下0+042.0、下0+051.0；坝顶测点也分两排纵向布置，第一排位于坝顶上游侧，桩号为下0+000.5，第二排位于坝顶下游侧闸墩上，桩号为下0+026.0。坝基、坝顶沉陷测点全面地反映大坝垂直位移变化情况。
2、垂直位移测量
2.1施测线路
2.1.1坝顶线路
右岸▽146.5m高程灌浆平硐内设有2个工作基点，编号为平1、平2；2#---30#坝块，每坝块均设有一个沉陷观测点，其编号分别为SZ1、SZ2→SZ29、SZ30；左岸▽146.5m高程灌浆平硐内设有2个工作基点，编号为平3、平4。溢流坝段下游人行桥上设有6个观测点，分别设于11#、12#、15#、18#、21#、22#坝块闸墩上，编号自左向右分别为XZ1、XZ2、XZ3、XZ4、XZ5、XZ6；标点均为圆形铜标，埋于混凝土（或岩石）上。
坝顶水准线路分为主水准线路和支水准线路。主水准线路为：平1→平2→SZ1→SZ2→……SZ29→SZ30→平3→平4；支水准线路为：SZ11→XZ1→……XZ6→SZ22，以主水准线路测点SZ11和SZ22为基点。测量标准均为一等水准测量，均采用往返测测量方式，主水准线路在平4基点测量完成后（往测完成），交换前视尺和后视尺，进行校核返测，到工作基点平1结束，线路测量完成；支水准线路测量方法同主线路。
2.1.2坝基线路
▽79.0m高程坝基灌浆廊道内，沿坝轴线方向，桩号下0+000.5位置，从右岸到左岸共设有29个观测点，编号分别为LD1-1、LD4-1、LD5-1、LD6-1→LD29-1、（如LDn-1表示n#坝块第一个观测点）；与▽79.0m坝基灌浆廊道相对应，在下0+042.0排水廊道、0+051.0排水廊道设有19个观测点，其编号为LD4-2、LD5-2、LD6-2→LD22-2，（如LDn-2表示n#坝块第二个观测点）；工作基点Ⅰ库4、Ⅰ库5、作为廊道沉降观测工作基点，Ⅰ库4在电站厂区门口处，Ⅰ库5在左岸上坝路沿线上。
坝基水准线路也分为主水准线路和支水准线路。主水准线路为：库4→LD1-1→LD4-1→……LD29-1→库5；支水准线路为：LD4-1→LD4-2→……LD22-2→LD22-1，以主水准线路测点LD4-1和LD22-1为基点。测量标准均为一等水准测量，均采用往返测测量方式，主水准线路、支水准线路测量方法同坝顶。
2.2测量程序
垂直位移测量的目的和要求是为了解建筑物随运行时间的增长而产生的沉陷以及沉陷与外界条件的关系，并通过系统的观测掌握其运行规律，确保建筑物的安全。
用N3精密水准仪和铟钢尺进行重合法观测，所有观测均应往返一个测回，可先往测或返测以减少工作量。观测具体要求按《国家一、二等水准测量规范》进行。
2.2.1司镜者的操作程序
①、仪器架好后，观测人员不得离开仪器，同时望远镜朝向无穷远处，调整目镜楔形丝到最清晰为止。每次安放脚架时，其中心与前后视的距离之差不应超过0.3—0.5米。且视距应≦30米，下丝视线高应≥0.5米。
②、整平：望远镜平行于两底脚螺旋，调节此两螺旋及第三只螺旋，使水准仪的圆水准气泡处于居中位置，则水准仪的初平结束（如是在土地上，首先要将三角架在土中踩紧），然后调整水准仪的符合水准螺旋，使长水准器居中（可从观测窗中看到两个半圆气泡吻合），至此水准仪的调平结束。
③、每次观测结束后，司镜者用软布或软刷擦拭仪器，仪器装箱时松开制动螺旋，并清点零件数加盖上锁。
2.2.2记录者的操作程序：
①、将仪器型号、日期、时间、天气、往返测、始终站、观测员、记录员等记在表格。
②、按司镜者所报的读数记在相应的表格内，并随时记录计算视距差，基减辅不符差等，如其差超限，则应立即报司镜者，令其重测，直到满足限差要求。
③、现场检查的数值有：
同一标尺的基辅读数差应≤0.3mm。
同一标尺的基、辅高差均应≤0.3mm。
前后视，两标尺基辅差应≤0.3mm。
（上丝+下丝）/2=中丝，此式中误差应≤0.3mm。
2.3工作改进
廊道内15#～16#坝块之间；19#～29#坝块之间存在较陡的台阶，这使台阶上两相邻水准点之间有较大高差，水库建成初期测量阶段，采用现场皮尺量距、摆放临时尺垫的措施增加中间转点，完成相邻水准点之间的测量，经过近一年的实践，发现这种方法有两大缺陷，一是工作量大，耗费时间过多。
测量工作效率很低，二是因中间转点的临时性，一旦发生测量错误，查找出错点异常困难，没办法只能重测。
鉴于以上情况，为了提高工作效率，根据多年来的工作经验，结合水准线路长期固定的特点，提出了固定临时转点的工作思路：通过精确计算确定台阶上两相邻水准点之间应设置多少转点、转点位置在何处。再到现场通过经纬仪精确量测，确定点位，固定转点材质采用不锈钢，钻孔浇混凝土固定。 多年实践证明经过以上改进，提高了工作效率，提高了测量精度，出现测量错误也能很快查出，及时纠正错误。
3成果分析
3.1垂直位移变化过程分析
3.1.1坝顶垂直位移变化过程
数据表明坝顶上游侧各测点位移变化表现出明显随气温变化而变化的周期性变化特点，绝大部分测点位移值在±10mm范围内，仅有个别点稍微超界。坝顶下游侧各测点位移变化也表现出明显随气温变化而变化的周期性变化特点，各点处于下游侧闸墩上位移值偏大，最大值为17.2mm。总之，坝顶垂直位移随气温变化而变化，具有周期性，可逆性的弹性变化特点。
3.1.2坝基垂直位移变化过程
坝基位移标点分布在主廊道（ILDn-1）和排水廊道（ILDn-2）内，大量数据显示坝基垂直位移较小，无明显周期性，主廊道最大值为5.5mm，排水廊道最大值为6.6mm，各点位移普遍较小，大部分为正，说明多年坝基略有下沉。总体看来大坝廊道内垂直位移变化较小，且没有不可逆的发展变化，均小于设计限值±10mm，坝基稳定。
3.2垂直位移变化趋势分析
3.2.1坝顶垂直位移趋势
为更直观了解不同高程上各坝块位移变化情况，选取了2012年坝基、坝顶垂直位移测点测值代表性序列趋势图。
上游侧垂直位移情况。趋势图大略呈向上的拱形，说明中间河床坝段位移值普遍大于两侧岸坡坝段；趋势图上中间坝段测点测值比较离散，表明中间坝块位移年际变幅大于两侧坝块；趋势图各测值序列近于平行，很少交叉，且低温节测线在图框下方，高温季节测线移动到图框下方，说明测点高温季节上升，低温季节沉降，而且一年内每个时段位移变化量相对稳定，井然有序，使得趋势图中各测次测线很少交叉，各年内位移变化很稳定，表现出明显温度影响的特征，在不同的温度下测点分别处于相应不同位置；位移值均表现为正值，说明坝顶位移变化趋势为沉降，最大沉降值为11.3mm。
水库下游侧垂直位移。下游侧为和上游侧规律大致相同，只是位移值更大，最大为17.2mm。
坝顶位移总趋势为沉降，位移变化幅度较大，上游侧变幅在8mm以内，上游侧变幅在11mm以内，但由于位移变化主要受气温变化影响，属于可逆变形，随气温变化呈现出弹性变化规律，坝顶位移规律正常。
3.2.2廊道垂直位移趋势
如实反映了主廊道和排水廊道各测点的整体位移总体变化趋势。主廊道各测点垂直位移大部分为正值，测点变化总趋势为下沉，最大沉降量为2012年3月5.4mm，年内变幅在1.2mm范围内，变化幅度很小；排水廊道各测点垂直位移大部分为正值，测点变化总趋势为下沉，最大沉降量为2012年3月6.8mm，年内变幅在1.5mm范围内，变化幅度很小。总体来看，坝基测点年内变幅很小，坝基稳定。
综上所述，坝基、坝顶垂直位移趋势为下沉，变化幅度较大，位移变化受气温影响显著，具有明显的周期性，即使出现大值，也对大坝构不成安全威胁。
结束语：
桃林口水库垂直位移测量成果直接反应了大坝垂直变形情况，测量方法、测量精度直接影响着大坝变形的情况，桃林口水库根据多年实践经验总结出来一套适宜的、独特的方法，取得了大量准确、可靠的数据，如实反映了大坝垂直变形情况，丰富完善了水库大坝监测系统，为水库工程管理打下了良好基础，多年的资料表明垂直位移变化规律正常，大坝安全稳定运行。