水利工程中的大壩工程安全監(jiān)測控制

摘 要：大壩的安全監(jiān)測一直是水利工程中的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，作為保障大壩安全的重要方式，對保護(hù)我國水利工程的發(fā)展十分有益。文章針對水利工程中大壩的安全監(jiān)測技術(shù)與發(fā)展做出相關(guān)探究，并根據(jù)相關(guān)的調(diào)查數(shù)據(jù)以及工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出建議，以供參考。

關(guān)鍵詞：水利工程;大壩工程;安全監(jiān)測;技術(shù)監(jiān)控

中圖分類號：TV698.1

文章編號：2095-624X（2019）10-0013-02

一、水利水電工程大壩安全監(jiān)測存在的問題

管理方對大壩安全的監(jiān)測與認(rèn)識不足是較為普遍的問題，一方面其抱有僥幸心理，認(rèn)為大壩無須配備相應(yīng)的安全監(jiān)測措施。另一方面，資金的不足導(dǎo)致水庫的安全監(jiān)測措施的建立遙遙無期。我國部分水庫雖然存在多年，但是一直沒有相關(guān)的安全監(jiān)測記錄，也無法為日后的水庫安全狀況作出準(zhǔn)確的判斷，阻礙了我國水庫除險(xiǎn)加固以及大壩安全質(zhì)量鑒定的有效性與針對性水平發(fā)展。

二、水利工程大壩安全監(jiān)測技術(shù)

以工作中的實(shí)際建設(shè)為例，該項(xiàng)工程中的壩體屬于折線型混凝土重力壩，而具體的工程由若干個(gè)土木工程組成，壩頂?shù)脑O(shè)計(jì)高度控制在122米左右。該水庫的預(yù)計(jì)使用年限是五十年，經(jīng)過一定的設(shè)計(jì)優(yōu)化，確定了大壩項(xiàng)目監(jiān)測工程的具體設(shè)置，對裝設(shè)要求以及觀測頻率也有了明確的標(biāo)準(zhǔn)。

因此可以將水利工程中的大壩監(jiān)測技術(shù)分為兩大塊：外部觀測、內(nèi)部觀測。外部觀測技術(shù)在監(jiān)測中應(yīng)用廣泛，通過監(jiān)測人員自身的經(jīng)驗(yàn)對水利工程大壩外部的損壞情況以及是否發(fā)生形變等進(jìn)行觀測，其中涉及的觀測方法有垂直測量法、準(zhǔn)直線法、靜力水準(zhǔn)法等，需要使用水準(zhǔn)儀、全站儀、垂直坐標(biāo)、精力水準(zhǔn)儀等監(jiān)測設(shè)備。使用外部觀測技術(shù)法可以有效地反映出水庫大壩安全程度。當(dāng)然監(jiān)測人員需要注意用正確的監(jiān)測技術(shù)來確保監(jiān)測設(shè)備的可靠性，從而大大地降低大壩出現(xiàn)安全問題的可能性。

相對而言內(nèi)部觀測法就更為復(fù)雜，涵蓋了安全監(jiān)測的大多數(shù)方面。就大壩的內(nèi)部觀測而言，大壩的內(nèi)部變形狀況主要是指垂直以及水平方向上的改變，其中也涉及操作人員錯(cuò)誤使用沉降儀給大壩帶來的形變。采用內(nèi)部觀測法，主要設(shè)備有差動(dòng)電阻式儀器以及振弦式儀器，這兩個(gè)儀器在大壩的監(jiān)測中發(fā)揮極大的效用，不僅能夠準(zhǔn)確地得到內(nèi)部的形變數(shù)據(jù)，還能對滲透率等數(shù)據(jù)進(jìn)行測量[1]。

三、大壩工程安全監(jiān)測控制

1.安全監(jiān)測儀器的控制工作

在選擇安全監(jiān)測儀器時(shí)，需要注意盡量統(tǒng)一類型，防止在使用的過程中發(fā)現(xiàn)不同類型不兼容，或者是標(biāo)準(zhǔn)換算時(shí)間的延長。這樣一來，用相同類型的安全監(jiān)測儀器能夠有效地保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確性以及監(jiān)測工作的高效率。從長遠(yuǎn)考慮，使用相同類型的安全監(jiān)測儀器有利于日后的維修與升級，大大提升了維修效率。

2.安全儀器的擺放位置設(shè)定

水利水電運(yùn)行單位需要對安全儀器的擺放位置進(jìn)行準(zhǔn)確的設(shè)置，這樣才能利用有限的監(jiān)測儀器，發(fā)揮出最大的安全監(jiān)測效果。相關(guān)的管理單位針對監(jiān)測面以及監(jiān)測部位，綜合考慮大壩的實(shí)際結(jié)構(gòu)以及水庫整體結(jié)構(gòu)的受力情況，進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算與分析。同時(shí)對大壩的部位監(jiān)測等級進(jìn)行設(shè)定，根據(jù)不同位置對安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性要求來設(shè)置安全監(jiān)測儀器的具體擺放。

3.監(jiān)測儀器的安裝埋設(shè)

在測縫針埋設(shè)之前，需要檢查小孔的清潔程度。再將直徑為18mm，長度在60cm以上的加長桿焊接到測縫針套筒的錨固端，使用膨脹水泥對儀器進(jìn)行回填，需要注意將套筒口與基巖面保持水平。在完成上述操作24小時(shí)后，用黃油涂抹在側(cè)縫針套筒內(nèi)螺紋上，再旋入套縫針傳感器中，并且預(yù)留出3mm的空隙，再使用膠布或者紗布對細(xì)縫進(jìn)行密封處理。在澆筑混凝土的過程中，到達(dá)儀器位置時(shí)需要將測縫針手動(dòng)埋入混凝土內(nèi)部，剔除超過8cm的雜質(zhì)。

安裝時(shí)壩基滲壓計(jì)，孔徑大小需要超過10厘米。在正式埋設(shè)操作之前，需要對孔徑的深度進(jìn)行測量，并且保證孔徑內(nèi)部清潔干凈。再將洗干凈的細(xì)沙回填20cm，后使用大小相同的礫石回填20cm。打開滲壓計(jì)前蓋，將其灌滿水并放置兩小時(shí)，最后將滲壓計(jì)放在充滿細(xì)沙的細(xì)紗布中。

監(jiān)測電纜的連接也是其中重要的環(huán)節(jié)之一。震弦式儀器通常配備三米左右的電纜，在實(shí)際安裝中，應(yīng)根據(jù)具體距離來進(jìn)行電纜的連接。在該項(xiàng)工程中使用的連接方法為熱縮套管法。需要先將電纜外端的表皮去除，長度一般在8cm左右。將電纜內(nèi)芯暴露在空氣中，再用砂紙進(jìn)行外皮的打磨，再使用熱縮管套進(jìn)行套接。完成芯線的焊接操作之后，需要對其中的電阻進(jìn)行重新測量。

四、監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集

1.安全監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次優(yōu)化

我國的監(jiān)測技術(shù)正在不斷進(jìn)步，逐步開發(fā)出監(jiān)測與控制兩種功能。大壩監(jiān)測系統(tǒng)的安全控制在整體布置上有兩種方案：三級監(jiān)控模式與兩級監(jiān)控模式。兩級監(jiān)控模式相較于三級監(jiān)控模式更為先進(jìn)，它將三級監(jiān)控模式中的相同結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化，是監(jiān)控系統(tǒng)中最為常見的一種方案。就二級監(jiān)控模式而言，其中的第一級監(jiān)控是對大壩基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集，工作的核心放在數(shù)據(jù)的收集與檢驗(yàn)中，為下一步工作的開展提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。而第二級監(jiān)控則是在第一級監(jiān)控的基礎(chǔ)上，對數(shù)據(jù)加以分析、處理，一旦從中發(fā)現(xiàn)問題就對其進(jìn)行警示。相對于三級監(jiān)控而言，二級監(jiān)控更加簡便、高效。

2.監(jiān)測方案的優(yōu)化論證

監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化的最終目的就是保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行與信息傳遞的通暢，對于不同時(shí)期安裝的不同類型的儀器具有較好的兼容性，在系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上謀求經(jīng)濟(jì)效益。為了實(shí)現(xiàn)以上幾個(gè)目標(biāo)，建議從以下方面入手：一是設(shè)立完善的信息系統(tǒng)基礎(chǔ)措施，配備各種輔助儀器、設(shè)備，讓信息系統(tǒng)能夠高效運(yùn)行。二是創(chuàng)設(shè)監(jiān)測信息標(biāo)準(zhǔn)化體制，規(guī)范監(jiān)測信息的數(shù)據(jù)流程，同時(shí)盡量提升監(jiān)測信息的工作效率。三是提升信息網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的信息處理功能，正是因?yàn)榇髩伪O(jiān)測數(shù)據(jù)信息過多，對于信息的處理需求又各不相同，所以提升功能是必然的。四是減少系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)層次，才能加快系統(tǒng)的運(yùn)行效率[2]。

首先，水利水電相關(guān)管理單位可以根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，采取以上經(jīng)過論證的科學(xué)方法完成對大壩工程仿真模型的監(jiān)理和分析工作。其次，定期聘請專業(yè)機(jī)構(gòu)對大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行評估與分析。最后，通過大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)的反饋以及專業(yè)機(jī)構(gòu)的評價(jià)反饋來完成對大壩模型的修復(fù)和完善工作。

大壩安全監(jiān)測技術(shù)對于保證水利工程中大壩項(xiàng)目的正常運(yùn)行具有現(xiàn)實(shí)意義，我國在這方面的技術(shù)探究不斷深入，相應(yīng)的監(jiān)測技術(shù)也在逐漸提升，部分技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了國際領(lǐng)先水準(zhǔn)。但是，監(jiān)測技術(shù)仍存在許多弊端，離不開相關(guān)技術(shù)人員的努力。

參考文獻(xiàn)：

[1]甘興云.水利水電工程中的大壩工程安全監(jiān)測控制[J].中國高新技術(shù)企業(yè)，2015（27）.

[2]陳明華.論水電水利工程大壩施工的質(zhì)量控制和安全監(jiān)測的重要性[J].科技展望，2014（9）.

作者簡介：高峰（1983—），男，遼寧沈陽人，高級工程師，本科，研究方向：水利信息化。