淺談混凝土壩工程監(jiān)測儀器的選型及應(yīng)用

孟方 宋田華

混凝土壩是水利水電工程建設(shè)中的重要組成部分，也是一項(xiàng)大型的建筑工程項(xiàng)目。在當(dāng)今提倡建筑質(zhì)量、安全、經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的背景下，混凝土壩工程安全監(jiān)測的重要性愈發(fā)凸顯。而在水工建筑物中科學(xué)設(shè)計(jì)并配置監(jiān)測儀器，通過監(jiān)測儀器獲取混凝土壩工程基礎(chǔ)信息，如應(yīng)力應(yīng)變、滲壓滲流等參數(shù)信息，可有效了解混凝土壩變化趨勢，進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)防范，提升混凝土壩工程安全性與運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性。因此，關(guān)于混凝土壩工程監(jiān)測儀器選型及應(yīng)用的研究具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1混凝土壩工程中監(jiān)測儀器應(yīng)用的重要性

混凝土壩作為水利水電工程建設(shè)體系中一項(xiàng)大型的建筑物，由于所處位置的特殊性決定了其運(yùn)行安全、穩(wěn)定與可靠的重要性，一旦混凝土壩出現(xiàn)安全問題，將對人們帶來嚴(yán)重的影響與危害。基于此，混凝土壩工程安全監(jiān)測工作的有效開展至關(guān)重要。通常情況下，混凝土壩環(huán)境監(jiān)測、混凝土壩應(yīng)力應(yīng)變、混凝土壩溫度監(jiān)測、混凝土壩變形監(jiān)測以及滲流監(jiān)測是混凝土壩安全監(jiān)測中的重點(diǎn)監(jiān)測項(xiàng)目，其監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性對工程項(xiàng)目施工與運(yùn)維管理存在直接影響。而基于安全監(jiān)測技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用下形成的安全監(jiān)測儀器，對提升混凝土壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的精度、準(zhǔn)確度，保證系統(tǒng)長期連續(xù)運(yùn)行具有重要影響作用，是各監(jiān)測項(xiàng)目不可獲取的存在。由此可見，混凝土壩工程中監(jiān)測儀器的有效應(yīng)用至關(guān)重要。

2混凝土壩工程監(jiān)測儀器的選型

隨著科學(xué)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展與應(yīng)用，混凝土壩工程中監(jiān)測儀器類型呈現(xiàn)出多元化發(fā)展態(tài)勢。目前，應(yīng)用較為廣泛的監(jiān)測儀器主要有埋入式監(jiān)測儀器、外部安裝型監(jiān)測儀器以及智能儀器。其中埋入式監(jiān)測儀器主要是指能夠埋入水利水電工程建筑物內(nèi)部的一種傳感器，可實(shí)現(xiàn)對其結(jié)構(gòu)相關(guān)物理量變化情況的有效監(jiān)測，包括大壩內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變、裂縫、變形、位移、滲流滲壓、溫度場等參數(shù)的監(jiān)測。由于埋入式監(jiān)測儀器在應(yīng)用后不可隨意取出，因此對其的可靠性與長期穩(wěn)定要求較高。因此，在實(shí)際應(yīng)用過程中需著重考慮這兩方面的性能。從目前已經(jīng)完后的混凝土壩工程來看，相對其他監(jiān)測儀器而言，鋼弦式儀器與差動電阻式儀器的應(yīng)用性較強(qiáng)。對其適應(yīng)性與優(yōu)越性進(jìn)行對比分析發(fā)現(xiàn)，由于差動電阻式儀器主要是由兩組鋼絲構(gòu)成，其測值的穩(wěn)定性是由鋼絲材料松弛度決定的，在通過當(dāng)前工藝處理后，其穩(wěn)定性要高于由單根鋼筋振動、計(jì)算測值的鋼弦式儀器。加之差動電阻式儀器可實(shí)現(xiàn)對監(jiān)測點(diǎn)溫度的同步監(jiān)測，其變量模型與早期混凝土彈性模型向契合，可有效測出終凝后的混凝土應(yīng)變。隨著當(dāng)前差動電阻式儀器的革新，其精度與分辨力雖然沒有鋼弦式儀器高，當(dāng)足夠滿足工程需求，因此在混凝土壩工程中具有較高的應(yīng)用性。相對于埋入式儀器而言，外部安裝型監(jiān)測儀器多在水工建筑物表面、邊坡表面進(jìn)行應(yīng)用，用以測量滲流滲壓量、環(huán)境量；智能儀器的應(yīng)用還不成熟，處于發(fā)展與完善階段，但在一定程度上推動了安全監(jiān)測自動化測量系統(tǒng)的優(yōu)化發(fā)展，如CCD垂線坐標(biāo)儀的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。

3混凝土壩工程中監(jiān)測儀器的實(shí)踐應(yīng)用

3.1工程概述

水電站工程主要由阻水建筑、泄洪降能建筑、廠區(qū)系統(tǒng)等共同組成。水電站大壩為混凝土大壩，大壩共分成了17個(gè)壩段，最大壩高120m。由于大壩裂縫現(xiàn)行較為明顯，且溫度控制難度較大，故選用埋入式儀器（以差動電阻式儀器為主）進(jìn)行大壩安全監(jiān)測，進(jìn)行混凝土內(nèi)部溫度與裂縫開度情況的高精度監(jiān)測。

3.2監(jiān)測儀器的應(yīng)用

在監(jiān)測儀器應(yīng)用過程中，依據(jù)“測點(diǎn)布設(shè)—儀器準(zhǔn)備—造孔—就位安裝—回填—接線”工作流程進(jìn)行具體操作。在此過程中，需通過質(zhì)量檢測，保證儀器質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)；在儀器安全之前需展開測頭連接電纜，并利用測量工具，確定其坐在位于，做好標(biāo)記，保證儀器安裝規(guī)范性與標(biāo)準(zhǔn)型。

總而言之，監(jiān)測儀器在混凝土壩工程中的有效應(yīng)用，對提升工程設(shè)計(jì)施工質(zhì)量與安全，混凝土壩蓄水運(yùn)行安全的監(jiān)督與管理具有重要影響作用。相關(guān)工作人員應(yīng)根據(jù)工程實(shí)際建設(shè)要求與施工情況，通過綜合分析，進(jìn)行監(jiān)測儀器的科學(xué)選擇，保證監(jiān)測儀器應(yīng)用的科學(xué)性、合理性與有效性。在未來發(fā)展中監(jiān)測儀器將呈現(xiàn)出自動化、智能化發(fā)展趨勢。對此，認(rèn)知監(jiān)測儀器應(yīng)用重要性，掌握監(jiān)測儀器選型原理，對大壩安全監(jiān)測技術(shù)作用的最大化發(fā)展具有重要意義。