淺談南水北調(diào)臺(tái)兒莊泵站工程觀測(cè)與養(yǎng)護(hù)

【摘要】臺(tái)兒莊泵站是南水北調(diào)東線梯級(jí)調(diào)水重要工程，確保該工程的正常有效使用及安全運(yùn)行至關(guān)重要，因此準(zhǔn)確掌握工程狀態(tài)和運(yùn)用情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程隱患，充分發(fā)揮工程效益是保證工程安全的重要舉措，及時(shí)開展相關(guān)的工程檢查觀測(cè)和工程維修養(yǎng)護(hù)是保證工程安全的必要手段。通過(guò)對(duì)該站的檢查觀測(cè)項(xiàng)目分析和日常養(yǎng)護(hù)的闡述，明確了這兩點(diǎn)對(duì)工程管理的重要性，同時(shí)也為類似工程的管理提供了參考。

【關(guān)鍵詞】南水北調(diào)；臺(tái)兒莊泵站；檢查觀測(cè)；養(yǎng)護(hù)

1、工程概況

臺(tái)兒莊泵站工程是南水北調(diào)東線一期工程的第七級(jí)泵站，也是進(jìn)入山東省的第一級(jí)泵站，位于山東省棗莊市臺(tái)兒莊區(qū)境內(nèi)。其主要任務(wù)是抽引駱馬湖來(lái)水通過(guò)韓莊運(yùn)河向北輸送，以滿足南水北調(diào)東線工程向北調(diào)水的任務(wù)，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)調(diào)水目標(biāo)。此外，兼有臺(tái)兒莊城區(qū)排澇和改善韓莊運(yùn)河航運(yùn)條件的作用。

臺(tái)兒莊泵站第一期工程設(shè)計(jì)調(diào)水流量125m3/s，設(shè)計(jì)站上水位24.89m（85國(guó)家高程基準(zhǔn)）、站下水位20.86m，設(shè)計(jì)揚(yáng)程4.53m，平均揚(yáng)程3.73m（最大揚(yáng)程6.00m、最小揚(yáng)程2.30m），該泵站為I等工程，主要建筑物為1級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。站內(nèi)安裝2950ZLQ31-5型立式軸流泵五臺(tái)套（單機(jī)設(shè)計(jì)流量31.255m3/s，4用1備），配5臺(tái)功率2400kw立式同步電動(dòng)機(jī)，總裝機(jī)容量12000kw，多年平均運(yùn)行時(shí)間4652小時(shí)。主要建筑物有主廠房、副廠房、進(jìn)出水渠、進(jìn)出水池、清污機(jī)閘、排澇涵洞、變電站以及交通橋等。

臺(tái)兒莊泵站工程由南水北調(diào)東線山東干線有限公司委托淮委治淮工程建設(shè)局于2005年12月12日開工建設(shè)，2009年11月24日通過(guò)試運(yùn)行驗(yàn)收，2010年7月27日進(jìn)入工程管理階段。

2、泵站工程觀測(cè)范圍

2.1建筑物的變形觀測(cè)

建筑物變形監(jiān)測(cè)對(duì)水利工程建筑物的運(yùn)行管理非常重要，通過(guò)觀測(cè)，可掌握水工建筑物及構(gòu)筑物的實(shí)際性狀，準(zhǔn)確、科學(xué)、及時(shí)地對(duì)水利工程建筑物的變形狀況進(jìn)行分析和預(yù)報(bào)。借助專用的儀器，采用專業(yè)的方法對(duì)變形體的變形現(xiàn)象進(jìn)行持續(xù)觀測(cè)，對(duì)變形體變形的性態(tài)進(jìn)行科學(xué)分析，并且對(duì)變形體變形發(fā)展態(tài)勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)等，分析變形體受到的各種約束、外力及荷載，確定變形體的形狀、位置、大小及變化的時(shí)間特征和空間狀態(tài)。通過(guò)觀測(cè)可以理解變形機(jī)理，為工程設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)，在反饋設(shè)計(jì)時(shí)，可以建立有效變形預(yù)報(bào)的模型。同時(shí)為安全運(yùn)行提供必要的信息，掌握水利工程建筑物的穩(wěn)定性，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)措施。

依據(jù)變形體的地基情況和性質(zhì)，確定變形監(jiān)測(cè)的內(nèi)容。觀測(cè)包括外部觀測(cè)和內(nèi)部觀測(cè)，外部觀測(cè)包括垂直位移、水平位移、裂縫和滲透觀測(cè)；內(nèi)部觀測(cè)包括鋼筋應(yīng)力、混凝土應(yīng)力、溫度等，通過(guò)內(nèi)部觀測(cè)，可以掌握建筑物（如大壩）內(nèi)部結(jié)構(gòu)情況。

2.1.1垂直位移觀測(cè)

垂直位移觀測(cè)是指測(cè)定建筑物或其基礎(chǔ)的高程隨時(shí)間變化的工作。本工程主要針對(duì)建筑物在運(yùn)行管理期間，對(duì)埋設(shè)在建筑物上的觀測(cè)點(diǎn)，定期用精密水準(zhǔn)測(cè)量的方法測(cè)定它們的高程，比較觀測(cè)點(diǎn)不同周期的高程即可求得其沉降值。其目的是為了了解建筑物的沉陷狀況，為及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常狀況，保證工程安全運(yùn)行提供基礎(chǔ)資料。在工程的維修加固、安全鑒定、拆建擴(kuò)建等項(xiàng)目中起到?jīng)Q定性因素。

根據(jù)《南水北調(diào)泵站工程管理規(guī)程》和《水利工程觀測(cè)規(guī)程》的規(guī)定，本工程每年度對(duì)建筑物的沉降觀測(cè)每季度需進(jìn)行一次，通過(guò)對(duì)工作基點(diǎn)的考證、垂直位移標(biāo)點(diǎn)的校核以及相關(guān)圖表的繪制，反應(yīng)當(dāng)前建筑物的沉降狀況和變化趨勢(shì)；同時(shí)通過(guò)對(duì)觀測(cè)成果的初步分析，其間隔位移量和最大累計(jì)位移量均在規(guī)定的變化范圍內(nèi)，表明建筑物變化趨勢(shì)穩(wěn)定。

2.1.2水平位移觀測(cè)

水平位移觀測(cè)是指測(cè)定建筑物上某些點(diǎn)的平面位置隨時(shí)間變化的工作。位移可能是任意方向的，也可能發(fā)生在某一特定方向。本工程的建筑物水平位移僅檢測(cè)上下游方向的位移量，采用視準(zhǔn)線法進(jìn)行觀測(cè)（即在固定的兩個(gè)基點(diǎn)之間架設(shè)經(jīng)緯儀，由經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)面形成基準(zhǔn)面的基準(zhǔn)線法）。

本工程應(yīng)每月對(duì)設(shè)置水平位移的標(biāo)點(diǎn)觀測(cè)一次，并計(jì)算各標(biāo)點(diǎn)和基線之間的總位移量，從而換算出間隔位移量和累計(jì)位移量，并繪制《水平位移和上游水位過(guò)程線》，判斷建筑物的水平位移是否符合規(guī)范和實(shí)際運(yùn)行需求。目前該工程的間隔和累計(jì)水平位移量均滿足建筑物自然、穩(wěn)定的變化實(shí)際。

2.1.3裂縫及伸縮縫觀測(cè)

伸縮縫觀測(cè)的目的在于了解混凝土建筑物伸縮縫的開合情況及其變化規(guī)律。其觀測(cè)的周期一般為每月一次。觀測(cè)時(shí)還要同時(shí)觀測(cè)環(huán)境溫度、混凝土溫度、上下游水位及水溫等項(xiàng)目。建筑物出現(xiàn)裂縫后，要定期檢查觀察，及時(shí)掌握其發(fā)展趨勢(shì)，并分析裂縫產(chǎn)生的原因及對(duì)建筑物安全帶來(lái)的影響，便于及時(shí)處理。發(fā)現(xiàn)建筑物出現(xiàn)裂縫，要每天進(jìn)行觀測(cè)，若裂縫發(fā)展緩慢，可以適當(dāng)減少觀測(cè)次數(shù)；若環(huán)境溫度過(guò)高或過(guò)低，裂縫發(fā)展顯著時(shí)，要增加觀測(cè)次數(shù)；經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)一段時(shí)間觀測(cè)，裂縫沒(méi)有發(fā)展，則可恢復(fù)通常的定期檢查觀察。本工程暫未發(fā)現(xiàn)有裂縫產(chǎn)生，未進(jìn)行裂縫觀測(cè)。

臺(tái)兒莊泵站主泵房5臺(tái)機(jī)組分別兩聯(lián)，其中1聯(lián)3臺(tái)機(jī)組，另1聯(lián)2臺(tái)機(jī)組，兩聯(lián)之間設(shè)永久伸縮縫，塊體分縫間上下游頂板、底板間設(shè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)測(cè)點(diǎn)兩只振弦式測(cè)縫計(jì)組合測(cè)量，一支測(cè)垂直方向，一支測(cè)水平方向。通過(guò)對(duì)縫寬的觀測(cè)，繪制《伸縮縫寬度與混凝土溫度、氣溫過(guò)程線》，直觀反映伸縮縫的變化情況。

2.2河床變形觀測(cè)

河床地形觀測(cè)可直觀的反應(yīng)出河床底板的淤積或沖刷情況，是水利工程管理中不可或缺的觀測(cè)項(xiàng)目之一。河床地形觀測(cè)包括水下地形觀測(cè)和岸上地形。水面以下部分的河床地形叫做水下地形，一般采用橫斷面法進(jìn)行觀測(cè)，即現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)測(cè)深點(diǎn)水深、高程、起點(diǎn)距、水位等數(shù)據(jù)，計(jì)算河床各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的高程與實(shí)際高程是否吻合，有無(wú)淤積或沖刷現(xiàn)象，特別針對(duì)混凝土底板，一旦出現(xiàn)嚴(yán)重的沖刷現(xiàn)象，可能危及建筑物的安全，應(yīng)引起極大重視。岸上地形的施測(cè)方法和陸上地形測(cè)量一致，通常測(cè)至河道兩側(cè)堤防，觀測(cè)頻率為5年/次。

本工程在河道上下游分別布設(shè)3個(gè)和5個(gè)橫斷面，水下部分采用橫斷面法進(jìn)行觀測(cè)，每年度汛前、汛后各一次。通過(guò)成果計(jì)算、沖淤量比較、地形圖繪制的方法展現(xiàn)水下地形的變化情況，經(jīng)和原始斷面相比較，底板高程與所測(cè)得底板高程相差不大，沒(méi)有明顯淤積或沖刷現(xiàn)象。

2.3滲流觀測(cè)

滲流觀測(cè)主要是對(duì)水工建筑物和其地基內(nèi)因滲流產(chǎn)生的滲透水頭（或滲透壓力）、浸潤(rùn)線、滲水水質(zhì)和滲流量等的觀測(cè)。通過(guò)滲流觀測(cè)，可以掌握水工建筑物和地基的滲流情況，進(jìn)而判斷其是否處于正常運(yùn)行狀態(tài)，分析產(chǎn)生不利影響狀況的原因及不良程度，這些工作可以為水利工程養(yǎng)護(hù)修理及安全運(yùn)行提供參考，同可為工程的科研、勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工提供依據(jù)。工作內(nèi)容主要包括浸潤(rùn)線觀測(cè)、揚(yáng)壓力觀測(cè)、滲水壓力觀測(cè)、地下工程外水壓力觀測(cè)、導(dǎo)滲降壓觀測(cè)、滲水水質(zhì)觀測(cè)。本工程主要是對(duì)底板的揚(yáng)壓力觀測(cè)，采用振弦式滲壓計(jì)自動(dòng)觀測(cè)，每5天一次，通過(guò)和上下游水位的比較反應(yīng)底板揚(yáng)壓力的變化情況。

2.4觀測(cè)相關(guān)資料的整理

對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行整理時(shí)，要把各種變形值按類編繪成圖表，如建筑物變形分布圖和變形值過(guò)程線等。通過(guò)這些圖表，可掌握建筑物的變形規(guī)律及現(xiàn)在的狀況，判斷安全運(yùn)行的狀況。還要對(duì)觀測(cè)資料進(jìn)行分析，通過(guò)研究分析，可以檢驗(yàn)建筑物是否發(fā)生變形，尋找導(dǎo)致變形的原因，推斷出變形值及各種影響因素間存在的函數(shù)關(guān)系。通常采用統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法、回歸分析方法來(lái)推斷出函數(shù)關(guān)系，得出回歸方程。通過(guò)回歸方程，可定量分析建筑物的變形規(guī)律，還可進(jìn)行變形預(yù)報(bào)（見圖1）。

3、泵站工程的養(yǎng)護(hù)

為了保持工程正常運(yùn)用和完整狀態(tài)，需要有計(jì)劃、定期、經(jīng)常、有次序地對(duì)泵站工程進(jìn)行養(yǎng)護(hù)及日常維護(hù)工作，同時(shí)需要對(duì)存在問(wèn)題進(jìn)行小修小補(bǔ)。水利工程中，存在某些輕微損害和缺陷，若不及時(shí)進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)，會(huì)演變成嚴(yán)重的破壞問(wèn)題。若加強(qiáng)日常維修養(yǎng)護(hù)工作，及時(shí)處理的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，可以從根本上防止或者減輕某些破壞現(xiàn)象。因此泵站工程的養(yǎng)護(hù)工作是水利工程管理部門的關(guān)鍵工作，也是水利工作中的核心重點(diǎn)。

3.1養(yǎng)護(hù)前的工作準(zhǔn)備

在準(zhǔn)備階段，要依據(jù)養(yǎng)護(hù)工程的概況現(xiàn)狀、工程養(yǎng)護(hù)規(guī)模、缺陷問(wèn)題的記錄、運(yùn)行時(shí)間等綜合進(jìn)行考慮分析，編制養(yǎng)護(hù)規(guī)劃與實(shí)施方案，內(nèi)容要目的明確、面面俱到且計(jì)劃詳細(xì)。在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作前，要做好如下幾個(gè)方面的調(diào)查工作：

3.1.1調(diào)查工程現(xiàn)狀

在工作開展前，需要掌握水利工程的目前質(zhì)量狀況，可依據(jù)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行判定，之后針對(duì)問(wèn)題進(jìn)行分析研究，為養(yǎng)護(hù)工作安排提供工作依據(jù)。

3.1.2調(diào)查以前養(yǎng)護(hù)的記錄

附近同一區(qū)域的類似工程，因水文、氣候、地質(zhì)、環(huán)境等外界影響因素大體相同，所以產(chǎn)生的質(zhì)量通病也趨于一致，所以在進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作前，需要對(duì)以前的養(yǎng)護(hù)記錄進(jìn)行調(diào)查研究，便于參考借鑒，對(duì)現(xiàn)有的工作進(jìn)行查漏補(bǔ)缺。

3.1.3調(diào)查的養(yǎng)護(hù)重點(diǎn)部位

在充分并且全方位掌握工程現(xiàn)狀的前提下，要對(duì)嚴(yán)重性、經(jīng)常性的問(wèn)題開展重點(diǎn)養(yǎng)護(hù)，還要根據(jù)以往類似工程的養(yǎng)護(hù)頻率確定養(yǎng)護(hù)計(jì)劃進(jìn)度安排。因養(yǎng)護(hù)工作涉及各方面廣、涉及專業(yè)多，合理安排養(yǎng)護(hù)工作的時(shí)間，也會(huì)大大提高養(yǎng)護(hù)工作的質(zhì)量。

3.2當(dāng)前水利工程養(yǎng)工作護(hù)存在的問(wèn)題

3.2.1工程養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)不足

工程的養(yǎng)護(hù)經(jīng)費(fèi)不足直接影響了養(yǎng)護(hù)效果和養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。因供水價(jià)格機(jī)制不合理，水利經(jīng)營(yíng)體制也不完善等原因，導(dǎo)致許多水利工程沒(méi)有足夠的經(jīng)費(fèi)進(jìn)行后期的日常養(yǎng)護(hù)維修，嚴(yán)重影響水利工程的安全生產(chǎn)運(yùn)行，由于水利設(shè)施得不到良好的維護(hù)而老化失修，造成效益日漸衰減，嚴(yán)重影響了人民生命財(cái)產(chǎn)安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步。

3.2.2水利工程養(yǎng)護(hù)設(shè)施投入不足

在進(jìn)行工程的養(yǎng)護(hù)工作時(shí)，因養(yǎng)護(hù)設(shè)施比較落后、設(shè)備設(shè)施不配套，這些都嚴(yán)重影響?zhàn)B護(hù)的質(zhì)量和進(jìn)度，為實(shí)施養(yǎng)護(hù)的工作人員帶來(lái)了很多不便。

3.2.3工程養(yǎng)護(hù)人員專業(yè)素質(zhì)不高

因水利工程項(xiàng)目大多位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，養(yǎng)護(hù)人員大多雇傭本地農(nóng)民，大部分員工文化素質(zhì)低，年齡較大，對(duì)養(yǎng)護(hù)設(shè)備的操作能力有限，養(yǎng)護(hù)意識(shí)也較差，因此他們工作效率和工作質(zhì)量不高。

3.2.4工程養(yǎng)護(hù)管理制度尚待完善

目前，各地只負(fù)責(zé)本區(qū)域的養(yǎng)護(hù)管理，而上級(jí)單位沒(méi)有對(duì)其工作進(jìn)行約束與管理，各個(gè)地區(qū)同行業(yè)間也未進(jìn)行養(yǎng)護(hù)交流，導(dǎo)致養(yǎng)護(hù)管理效率不高。因此需要建立健全養(yǎng)護(hù)管理制度。

3.3提高水利工程養(yǎng)護(hù)效率的相關(guān)措施

3.3.1強(qiáng)化養(yǎng)護(hù)人員專業(yè)素質(zhì)

養(yǎng)護(hù)人員的專業(yè)素質(zhì)直接決定了養(yǎng)護(hù)工作的質(zhì)量，提高養(yǎng)護(hù)人員專業(yè)素質(zhì)的主要措施包括以下幾個(gè)方面：

（1）教育素質(zhì)：選擇受到文化教育較高的養(yǎng)護(hù)人員；

（2）后期專業(yè)培訓(xùn)：對(duì)工程養(yǎng)護(hù)人員進(jìn)行后期培訓(xùn)，同時(shí)進(jìn)行崗位考核，合格后方可上崗；

（3）激勵(lì)措施：增加養(yǎng)護(hù)人員的工作積極性和質(zhì)量意識(shí)；

（4）技術(shù)大賽：增加養(yǎng)護(hù)人員對(duì)養(yǎng)護(hù)操作規(guī)程的運(yùn)用能力。

3.3.2擴(kuò)大養(yǎng)護(hù)投資

養(yǎng)護(hù)設(shè)備先進(jìn)化、養(yǎng)護(hù)工作信息化、養(yǎng)護(hù)人員合理化是發(fā)展的趨勢(shì)，因此需要不斷擴(kuò)大水利工程的養(yǎng)護(hù)投資，以改變傳統(tǒng)的養(yǎng)護(hù)模式。

3.3.3建立健全養(yǎng)護(hù)管理體制

建立健全養(yǎng)護(hù)管理人員崗位責(zé)任制，并且對(duì)人員的數(shù)量進(jìn)行合理分配，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，可以明確責(zé)任。同時(shí)要設(shè)置養(yǎng)護(hù)工作的質(zhì)量監(jiān)理，對(duì)養(yǎng)護(hù)工作進(jìn)度及質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)督，同時(shí)做監(jiān)督好記錄，相關(guān)人員簽字，作為工程驗(yàn)收參考資料，這樣的體制可以在一定程度上確保水利工程養(yǎng)護(hù)的質(zhì)量。

4、結(jié)語(yǔ)

臺(tái)兒莊泵站作為南水北調(diào)東線重要的梯級(jí)調(diào)水工程，在做好工程觀測(cè)的基礎(chǔ)上，及時(shí)對(duì)工程觀測(cè)工作中存在的突出問(wèn)題進(jìn)行匯總，查詢?cè)?，擬定維修養(yǎng)護(hù)方案，使工程觀測(cè)和維修養(yǎng)護(hù)形成了系統(tǒng)化和流程化，為確保工程安全，充分發(fā)揮工程效益奠定了良好的基礎(chǔ)。