大壩安全監(jiān)測中存在的問題及對策

宋智全

（中國水利水電第八工程局有限公司 湖南省長沙市 410004）

大壩安全是水利工程建設重要影響因素，做好大壩安全控制成為關鍵。眾所周知，大壩結構繁瑣、復雜，長期在外部環(huán)境下容易受到惡劣天氣、環(huán)境影響。因此，在實際監(jiān)測中存在著諸多問題，加大大壩安全監(jiān)測研究并落實，制定可行性監(jiān)測方案，才能確保大壩長久穩(wěn)定運營。

1 大壩安全監(jiān)測的重要意義

1.1 監(jiān)測和安全評估相互影響

大壩安全監(jiān)測經(jīng)過對壩體、四周環(huán)境、有關設施的檢查與設備監(jiān)測得出的數(shù)據(jù)作為大壩安全評估重要參考。這樣一來，就實現(xiàn)了壩體與壩坡安全性分析、滲流穩(wěn)定研究、工程運行評估。

1.2 掌握變化規(guī)律與物理成因

大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)和結構、基礎狀態(tài)的分析有利于掌握測量變化規(guī)律和物理成因，保證及時發(fā)現(xiàn)存在的問題并制定解決方法，保證大壩安全、延長運行年限、實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。

1.3 及時反饋大壩設計、施工運行狀態(tài)

因為大壩和壩基對環(huán)境要求較高，荷載、計算模型、數(shù)據(jù)參數(shù)具有相近性特點。所以，現(xiàn)階段的水工設計無法與工程全面契合，需要結合大壩安全監(jiān)測材料深入分析從而確定大壩、壩基狀態(tài)。結合設計方案、施工方法制定可行性建議方法，實現(xiàn)檢驗與優(yōu)化設計，對后續(xù)施工起到幫助性作用。

2 大壩安全監(jiān)測內(nèi)容

①設計環(huán)節(jié)。工程方案設計時應綜合分析地質(zhì)構造特征、結構穩(wěn)定性、材料性質(zhì)、有關參數(shù)等實驗內(nèi)容。為保證監(jiān)測合理性要求在地質(zhì)監(jiān)測過程中借助勘測儀器與優(yōu)化后的計算方法。結構安全性評價時，要求通過模型展開實驗模擬，便于清楚的掌握隱患位置和程度。最后，進一步驗證各參數(shù)試驗，對各范圍的數(shù)值、屬性進行優(yōu)化分配。②施工監(jiān)測內(nèi)容。確定施工方法和規(guī)程要求后，檢查施工材料與各結構位置參數(shù)。大體積混凝土施工時需做好溫度控制；防滲施工時做好碾壓監(jiān)測，保證達到密實度要求。③運行監(jiān)測內(nèi)容。結合運行時產(chǎn)生的數(shù)據(jù)創(chuàng)建監(jiān)控模型，便于掌控大壩總體運行狀態(tài)。數(shù)據(jù)資料是大壩外部特點的集中反映，一些隱患位置不容易發(fā)現(xiàn)。因此，只有通過探測設備才能發(fā)現(xiàn)存在的隱患問題。監(jiān)測參數(shù)分為：變形、滲壓滲流、壓力、溫度、水文氣象，比如：運行過程中大壩安全監(jiān)測采取自動化監(jiān)測與人工比測形式，首先，變形檢測。使用真空激光準直系統(tǒng)監(jiān)測1#～30#壩段相對于0#、31#壩段的水平位移與垂直位移。設置引張線系統(tǒng)與靜力水準線系統(tǒng)監(jiān)測壩基的水平位移與垂直位移。三維倒垂線系統(tǒng)監(jiān)測大壩位移基準點測量。其次，滲壓滲流監(jiān)測。在縱向廊道和橫向廊道內(nèi)分別設35支和11支揚壓力，計監(jiān)測水的揚壓力。在橫向廊道內(nèi)設3個量水堰，在集水井內(nèi)設3套水位測量儀來監(jiān)測壩體滲流量。增設13個繞壩滲流監(jiān)測孔組成的監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測繞壩滲流。最后，老化階段。伴隨材料的逐步老化，材料的性能全面下降，大壩的性能必然會因為材料的老化而整體性能降低。此種情況下，一般建立的檢測模型便不能很好地反映大壩的安全問題，為了保證監(jiān)控工作的準確性，必須將檢測重點轉(zhuǎn)移到混凝土結構內(nèi)部以及鋼筋老化上來。一般采用聲波檢測、取樣檢測、水質(zhì)分析等方法直接、間接掌握混泥土、鋼筋的侵蝕程度。

3 大壩安全監(jiān)測存在不足

3.1 安全檢測效率低

水庫大壩監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息要求絕對的準確、及時，特別是惡劣天氣或地質(zhì)災害下仍然需要搜集數(shù)據(jù)。根據(jù)現(xiàn)階段水庫大壩監(jiān)測效果看，盡管擺脫了傳統(tǒng)人工監(jiān)測方法，但仍然存在諸多不足，難以確保惡劣條件下數(shù)據(jù)信息準確性、及時性。伴隨著科學技術的進步與自動化技術的提高，數(shù)據(jù)讀取與傳輸效率更高、并且縮減了人員投入、監(jiān)測環(huán)境有了一定提升。所以，大壩監(jiān)測中應加大自動化安全監(jiān)測技術的應用，從而確保數(shù)據(jù)及時準確的傳輸，不受環(huán)境影響。

3.2 監(jiān)測設備管理不足

在實際大壩安全監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)很多自動化安全監(jiān)測設備發(fā)生故障問題，設備監(jiān)測效率低、準確度不高、設備陳舊、穩(wěn)定性差，甚至部分范圍較小的大壩并未安裝監(jiān)測設備。究其原因，管理人員缺少對監(jiān)測設備的維修，設備發(fā)生損壞沒有及時維修導致無法正常運行、數(shù)據(jù)信息缺失，嚴重影響工作效率。

3.3 工作人員對大壩安全監(jiān)測缺少重視

部分地區(qū)大壩缺少安全觀測設備、沒有充足的資金投入，沒有完整的監(jiān)測記錄，繼而出現(xiàn)水庫安全鑒定時缺乏監(jiān)測記錄依據(jù)，難以客觀的判斷大壩安全狀態(tài)繼而降低大壩安全鑒定和除險加固效果。即使的有安全監(jiān)測數(shù)據(jù)，但是工作人員對監(jiān)測數(shù)據(jù)的編輯、分析較為淺顯、松懈，使得監(jiān)測結果不能代表大壩實際狀態(tài)。此外，大壩安全自動化監(jiān)測中難以實時監(jiān)督大壩安全應用需求，難以獲得有效的數(shù)據(jù)信息。

3.4 設計方案不科學

科學的安全監(jiān)測方案是保證大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)正常運行的基礎前提。但是，目前很多大壩設計存在方案不合理、缺少豐富的經(jīng)驗，片面的以大壩主體除險加固為主，造成設計方案不科學。同時，大壩設計方案優(yōu)化多交給施工企業(yè)，導致安全監(jiān)測系統(tǒng)設計方案操作性不理想、可靠性較低。設計單位還應密切額關注檢測設備和先進技術的應用，結合壩基、壩體地質(zhì)條件和水庫運行確定監(jiān)測點與監(jiān)測內(nèi)容，保證監(jiān)測合理性。在方案設計時容易忽視細節(jié)問題，例如：土石壩防滲需采用塑性混凝土防滲心墻，很少對塑性混凝土防滲效果進行監(jiān)測。

4 大壩安全監(jiān)測可行性方法

（1）應用自動化安全監(jiān)測技術?？茖W技術的進步帶給人們生活便利、工業(yè)生產(chǎn)的便捷，水利工程應用先進技術對建設效率、工程質(zhì)量控制效果顯著。因為水庫發(fā)揮著重要作用，所以需要在確保安全性的條件下發(fā)揮綜合效能。水庫大壩自動化監(jiān)測技術的出現(xiàn)實現(xiàn)了現(xiàn)代化管理方法，因此，引進大壩安全監(jiān)測設備對大壩安全檢測有著重要作用。目前，常見的安全監(jiān)測技術是大壩CT技術，該項技術利用某種波在大壩壩體內(nèi)傳播的射線束，在探測區(qū)組成切面，結合切面信號在計算機中展開數(shù)據(jù)處理，定量反應壩體材料屬性、受損程度，找到缺陷位置。大壩CT技術監(jiān)測波為聲波、磁波，但由于電磁波強度、波形、路徑和通過的介質(zhì)的幾何形態(tài)的電性屬性有著直接聯(lián)系，電磁波型大壩CT使用2個天線發(fā)射并接收電磁波。隨后，結合波的幅度、雙程走時得到壩體材料屬性與老化缺陷。聲波監(jiān)測則是在大壩上設置多個鎮(zhèn)源、震波檢測設備，結合該設備記錄聲波由發(fā)射點至接受點行程的時間得出波速。最后，結合波速獲得壩體材料、老化程度。

（2）做好監(jiān)測設備防護。大壩數(shù)據(jù)資料更新迅速，做好監(jiān)測設備防護具有重要影響。對此，單位需加大設備防護維修宣傳，提高工作人員思想認知，充分認識到監(jiān)測設備的重要作用。同時，做好日常監(jiān)測防護，定期檢修。這樣做的主要目的是保證監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息準確、安全，延長設備使用年限。

（3）做好監(jiān)測信息分析。為保證大壩監(jiān)測結果準確性，首先需要對監(jiān)測的數(shù)據(jù)信息有全面分析，健全水庫監(jiān)測數(shù)據(jù)管理制度。以公司管理部門為中心，各壩區(qū)為分中心，實行統(tǒng)一管理、遠程操控、監(jiān)測數(shù)據(jù)采集、分析評價和網(wǎng)絡報送等由中心負責。監(jiān)測數(shù)據(jù)分析時需保證數(shù)據(jù)總體性、全面性、系統(tǒng)性，安排專業(yè)人員錄入數(shù)據(jù)庫，有助于后續(xù)控制管理。即使出現(xiàn)問題也能夠第一時間提出解決方法，提高監(jiān)測效率。

（4）確保監(jiān)測設計方案合理性。合理的安全監(jiān)測方案是大壩安全監(jiān)測的根本，要求設計人員對自動化監(jiān)測系統(tǒng)有全面的掌握，了解設備屬性、應用要求。因為設計方案涉及環(huán)節(jié)較多、過程復雜進而需要做好各環(huán)節(jié)控制，才能保證滿足安全監(jiān)測需求。優(yōu)化設計的主要目標是用最小的監(jiān)測工作解決安全監(jiān)測技術不足，更好的發(fā)揮監(jiān)測作用。以三峽工程為例，進行技術優(yōu)化使儀器設備數(shù)量比初期設計縮減了1/3、監(jiān)測總投資降低了1億元，經(jīng)濟效益明顯。因此，在今后安全監(jiān)測完善中應將設計優(yōu)化列入監(jiān)測規(guī)范，讓每一座大壩監(jiān)測都實現(xiàn)設計優(yōu)化。

5 結語

總而言之，大壩安全監(jiān)測是工作人員掌握大壩運行狀態(tài)、穩(wěn)定性的主要途徑，其過程為環(huán)境、水文、結構、安全信息的數(shù)據(jù)搜集，根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)全面分析、計算，最后判斷大壩安全狀態(tài)。針對大壩安全監(jiān)測存在的問題，需要有關單位立足于多方面、全過程，制定解決方法、引進先進技術從而協(xié)調(diào)監(jiān)測問題，保證大壩的安全、穩(wěn)定運行。