探析大壩安全監(jiān)測(cè)工作的開展

田建平

（中國電建水電八局有限公司科研設(shè)計(jì)院, 湖南 長(zhǎng)沙 410004）

Production safety 安全生產(chǎn)

探析大壩安全監(jiān)測(cè)工作的開展

田建平

（中國電建水電八局有限公司科研設(shè)計(jì)院, 湖南 長(zhǎng)沙 410004）

以某水庫為例，作者較為詳細(xì)的介紹了大壩安全監(jiān)測(cè)工作開展，列舉了安全監(jiān)測(cè)所取得的成效，并結(jié)合實(shí)際情況給出了加強(qiáng)水庫大壩安全監(jiān)測(cè)的建議。

大壩、安全監(jiān)測(cè)、工作開展

1 工程概況

某水庫壩頂長(zhǎng)436 m，最大壩高72 m，大壩為混凝土與粘土結(jié)合防滲心墻的土壩，總庫容10.87億m3，有效庫容6.3億m3，是具有發(fā)電、防洪、供水等綜合利用功能的大（I）型水利樞紐工程，樞紐由大壩、溢洪道、引發(fā)電放空洞、引水洞和壩后電站等建筑物組成。水庫的正常運(yùn)行保證了下游180萬人口、25 萬畝耕地安全及多條高速、國道、省道的安全通行。

2 大壩安全監(jiān)測(cè)工作的開展

2.1 巡視檢查

(1)制定巡視路線:壩體沿水面內(nèi)坡175平臺(tái)→壩頂→外坡172平臺(tái)→公路外坡草坪。

(2)巡查內(nèi)容:壩頂、迎水坡、背水坡有無裂縫、剝落、滑動(dòng)、隆起、塌坑等異常變形，背水坡草皮注意有無獸洞、蟻穴等隱患。巡視時(shí)還要注意對(duì)壩基、壩端、岸坡及發(fā)電壓力鋼管外露部分進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

(3)巡查時(shí)間:每旬末、每年汛前汛后，以及白蟻活動(dòng)顯著期(3～5月份)要對(duì)整個(gè)壩體作全面或?qū)ｉT的巡視檢查，發(fā)電管內(nèi)每年要進(jìn)人一次，對(duì)有無裂縫、氣蝕等情況進(jìn)行觀測(cè)。如遇到嚴(yán)重影響安全運(yùn)行的情況(如暴雨、大洪水、地震)，要組織專人對(duì)可能出現(xiàn)險(xiǎn)情的部位進(jìn)行監(jiān)視。

(4)每次檢查后，都應(yīng)立即將本次巡視檢查和測(cè)量結(jié)果與以往的檢查和測(cè)量成果進(jìn)行比較分析，如有問題或變化差異較大的，要立即向上級(jí)反映。各種巡視檢查和測(cè)量成果，均整理歸檔。

2.2 表面變形觀測(cè)

壩體沉陷位移觀測(cè)與水平位移觀測(cè)同步進(jìn)行，每年觀測(cè)3～6次，分別于汛前、汛期及汛后進(jìn)行，庫水位最高或最低時(shí)應(yīng)進(jìn)行變形觀測(cè)，若水庫高水位運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，則加密觀測(cè)。沉陷觀測(cè)采用水準(zhǔn)法觀測(cè)，精度參照國家三等水準(zhǔn)測(cè)量(GB 12 899-91)方法進(jìn)行，閉合差不得大于±1.4N1/2mm（N為測(cè)站數(shù)），基本控制在3 mm以內(nèi)。水平位移觀測(cè)采用J2經(jīng)緯儀進(jìn)行視準(zhǔn)線觀測(cè)。觀測(cè)時(shí)為消除誤差正、反鏡各觀測(cè)一次，正、反測(cè)數(shù)誤差應(yīng)小于4mm。

2.3 滲流觀測(cè)

壩體測(cè)壓管水位每旬未觀測(cè)一次，管水位讀數(shù)兩次，兩次測(cè)讀誤差應(yīng)不大于2cm；測(cè)繩每月要用鋼尺校核一次。測(cè)壓管口高程每年至少要校核一次。壩體滲透壓力和滲流量使用大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與測(cè)壓管同步進(jìn)行觀測(cè)壩體滲流情況。

3 大壩安全監(jiān)測(cè)資料整編分析

大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立的觀測(cè)資料數(shù)據(jù)庫，能夠以《土石壩安全監(jiān)測(cè)資料整編規(guī)程》為依據(jù)，整編打印各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表，繪制各種圖形，并可建立監(jiān)控統(tǒng)計(jì)模型，對(duì)工程安全性態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)控，超限報(bào)警、分析計(jì)算、預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等。

(1)平時(shí)資料收集積累:水庫設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收資料的收集，觀測(cè)設(shè)備布置、結(jié)構(gòu)圖表、說明等考證資料的收集，歷年觀測(cè)成果整編資料及分析報(bào)告等錄人大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

(2)觀測(cè)成果整理:對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)的單位和有效位數(shù)核查，進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的精度檢查，合理性篩查，基準(zhǔn)值的審查等，審查結(jié)果無誤后錄人大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

(3)監(jiān)測(cè)成果分析:使用大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，繪制各種變量的過程線、各效應(yīng)量與原因量的相互圖，統(tǒng)計(jì)各觀測(cè)物理量歷年的最大和最小值(含出現(xiàn)時(shí)間)、變幅、周期、年平均值及年變化率等，建立心墻土壩計(jì)算模型。結(jié)合水情調(diào)度系統(tǒng)比較分析考察效應(yīng)量隨時(shí)間的變化規(guī)律和趨勢(shì)在數(shù)量變化方面是否具有一致性、合理性，與工程的某些技術(shù)警戒值相比較是否異常，以及它們的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性等，由此可判斷大壩的變形正常與否，是否安全運(yùn)行。

4 水庫安全監(jiān)測(cè)管理取得成效

水庫建立有完善的管理體制，注重大壩安全監(jiān)測(cè)工作，通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集和資料分析，及時(shí)了解建筑物及基礎(chǔ)的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)處理，為水庫的運(yùn)行管理和防洪決策提供科學(xué)依據(jù)。

1992年第一次除險(xiǎn)加固就是巡視發(fā)現(xiàn)蓄水后壩下游坡嚴(yán)重滲水，浸潤(rùn)面積達(dá)4453 m2，個(gè)別滲水點(diǎn)呈集中射流狀，大壩變形異常，采取了設(shè)置反濾導(dǎo)滲溝，做粘土防滲斜墻，加筑混凝土防滲心墻等除險(xiǎn)加固措施，消除隱患。

2006年第二次加固也是在巡視檢查中發(fā)現(xiàn)發(fā)電管、灌溉管處的壩外坡以及混凝土心墻54號(hào)槽孔的壩外坡有一定的滲水，當(dāng)庫水位超過180 m高程時(shí)，右壩肩下游側(cè)178m高程處的山體有繞壩滲漏，且觀測(cè)的滲流量逐漸加大的趨勢(shì)。分析是第一次加固時(shí)由于當(dāng)時(shí)的技術(shù)原因在輸水管道附近未灌注混凝土防滲墻，施工時(shí)54號(hào)槽孔發(fā)生導(dǎo)管拔離混凝土面的事故而留下滲漏缺口。經(jīng)采取高噴灌漿處理滲漏缺口及防浪墻加固、兩壩肩帷幕灌漿后，觀測(cè)上下游測(cè)壓管水位差顯著增大，而且當(dāng)庫水位變化幅度較大時(shí)，下游側(cè)壓管水位基本不受影響，險(xiǎn)情消除。

檢查觀測(cè)發(fā)現(xiàn)大壩壩頂路面出現(xiàn)不均勻沉陷、內(nèi)側(cè)沉陷明顯大于外側(cè)，經(jīng)數(shù)據(jù)對(duì)比后于2010年組織開挖探槽至混凝土防滲心墻頂以下，發(fā)現(xiàn)上游側(cè)壩體與混凝土防滲心墻接觸面存在一條2cm的貫穿性裂縫并形成23cm的錯(cuò)位。分析是由于上游壩體中水位變化幅度和頻率都比下游側(cè)大得多，導(dǎo)致沉降速度不一致，此發(fā)現(xiàn)也為第三次加固提供了數(shù)據(jù)支持。

2014年，對(duì)大壩安全性進(jìn)行分項(xiàng)評(píng)價(jià)得出結(jié)論為,水庫大壩運(yùn)行管理綜合評(píng)價(jià)為較好，工程質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)為不合格，定性為三類壩。2015年開始進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，將安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)改造列人本次加固，表面變形監(jiān)測(cè)、內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)、應(yīng)力監(jiān)測(cè)、水位監(jiān)測(cè)均納入自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以提高監(jiān)測(cè)資料的及時(shí)性、準(zhǔn)確性和現(xiàn)代化管理水平。除險(xiǎn)加固工程于2016年開始實(shí)施。

5 加強(qiáng)水庫大壩安全監(jiān)測(cè)工作的思考與建議

（1）提高認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)管理隊(duì)伍建設(shè)，規(guī)范監(jiān)測(cè)制度。很多水庫工程都是地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，因?yàn)樯罟ぷ鳁l件艱苦，所以引進(jìn)技術(shù)人才困難，培養(yǎng)起來的技術(shù)業(yè)務(wù)骨干留不住，再加上為安置人員隨意安排等歷史原因，使得許多不具備大壩安全監(jiān)測(cè)專業(yè)知識(shí)的人員從事或負(fù)責(zé)大壩安全監(jiān)測(cè)工作。因此，組織開展大壩安全監(jiān)測(cè)從業(yè)人員業(yè)務(wù)培訓(xùn)，進(jìn)行集中培訓(xùn)，著力提升隊(duì)伍素質(zhì)，推行安全監(jiān)測(cè)人員持證上崗制度，是當(dāng)前工作的重中之重。

(2)運(yùn)用監(jiān)測(cè)成果，做好大壩安全運(yùn)行分析，及時(shí)對(duì)病險(xiǎn)水庫進(jìn)行除險(xiǎn)加固。大壩監(jiān)測(cè)的目的是擁有一整套完整的大壩監(jiān)測(cè)資料，從而為分析水庫大壩運(yùn)行狀態(tài)是否正常提供科學(xué)依據(jù)。要掌握大壩的運(yùn)行狀態(tài)，必須抓好監(jiān)測(cè)資料的整理和分析，做到隨觀測(cè)、隨整理、隨分析，月初或季初上報(bào)觀測(cè)月報(bào)，年終進(jìn)行資料整編分析，并組織刊印。定期進(jìn)行大壩安全鑒定，通過大壩工程質(zhì)量評(píng)價(jià)、大壩滲流穩(wěn)定分析、壩坡穩(wěn)定計(jì)算、洪水標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)論證，有針對(duì)性地對(duì)三類壩及時(shí)進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理。

(3)因地制宜，加強(qiáng)水庫大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)施的系統(tǒng)建設(shè)。水庫工程肩負(fù)著興利和防洪的雙重職能，一些重要骨干工程的擋水建筑物的工作狀態(tài)需要被及時(shí)地觀測(cè)、監(jiān)控，如果沒有相應(yīng)的監(jiān)測(cè)設(shè)施，就難以進(jìn)行科學(xué)調(diào)度，因此，對(duì)已建水庫，要結(jié)合水庫規(guī)模、功能等對(duì)目前監(jiān)測(cè)設(shè)施進(jìn)行技術(shù)更新、改造，逐步建成大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。新建或者加固的水庫，大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)要做到與主體工程同步設(shè)計(jì)、同步建設(shè)、同步運(yùn)行。并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)與氣象、水文、環(huán)境保護(hù)及水庫調(diào)度系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，把水利工程運(yùn)營(yíng)效益的最大化作為最終目標(biāo)，把水庫大壩的安全作為實(shí)現(xiàn)此目標(biāo)的基礎(chǔ)。

[1] 曹樹明.水利水電工程安全監(jiān)測(cè)研究[J].四川水泥，2015(6):33-34.

[2] 王東、于立偉.水庫大壩安全監(jiān)測(cè)的重要性及實(shí)施策略[J].江西建材，2014(18):56-57.

TU714

B

1007-6344（2017）10-0243-01

田建平（1981--），男，漢族，湖南邵陽人，工程師，從事水工建筑物安全監(jiān)測(cè)工作。