刍议水利水电工程中的大坝工程安全监测

2016-08-12中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司四川成都610072

低碳世界 2016年17期

杨　彬（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

刍议水利水电工程中的大坝工程安全监测

杨彬（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072）

通常而言大坝安全监测分为两部分，即人工现场巡视检查以及仪器观测，通过上述两者的结合以达到监测大坝工程安全的目的。目前不管是国内还是国外的大坝项目，都非常重视大坝的安全监测工作。本文主要是结合实例详细描述了大坝安全监测工作的设施步骤以及需要注意的事项，以期能够对同行有所帮助。

水利水电；大坝工程；安全监测；监测电缆

引言

我国到目前为止拥有着非常多的水利水电工程数目，尤其是最近几年来所建造的水库数量越来越多。水利水电工程中的大坝工程安全与否会直接影响到人民的财产安全，甚至是威胁到人们的生命安全，有时候即便是非常小的漏洞都有可能引起不可挽回的巨大损失，致使国家财产损失以及人民生命伤亡［1］。所以必须要针对水利水电工程中的大坝工程实施安全监测，以便从根本上确保其安全性和可靠性。管理者之后针对大坝工程实施监测之后才可以更加准确的掌握大坝最真实的运行状态，并在此基础上判断其是否安全［2］。通常而言，都是通过相关的仪器设备来完成水利水电工程中的大坝工程安全监测工作，另外，再配以人工定期巡查，对大坝坝体其主体结构、坝脚地基、边坡以及附近环境等进行观察，通过上述两种手段的结合基本上就可以较为准确的掌握大坝工程的实际运作状态。实施大坝工程安全监测除了能够从根本上保障大坝工程的安全可靠运行之外，其数据的积累还可以为其它大坝的建设、运作等提供一定的数据支持［3］。

1　大坝工程安全监测控制

1.1安全监测仪器控制

（1）安全监测仪器装设位置的合理选择

在实际操作中，安全监测设备不可能针对大坝工程实施全覆盖无死角的监测，如果想要实现系统全面的监测必然需要装设大量的监测设备，这会使得成本大幅度提高。因此为了严格控制成本，相关管理单位在装设安全监测设备的时候需要对其位置进行合理选择，以便实现最小的成本投入达到最理想的安全监测结果。在选择装设位置以及检测面的时候应该综合考虑大坝工程的整体结构特征及其受力特征，在深入计算分析的基础上来确定相关位置监测等级，然后在结合不同位置的具体监测等级来布置安全监测仪器。

（2）安全监测设备类型的选择

相关管理单位在选用安全监测设备的时候最好是统一类型，避免由于类型的差异而造成不兼容或者是延长标准换算的时间，因此，使用相同类型的安全监测设备能够确保检测数据的正确性并降低工作量。另一方面，选用相同类型的安全监测设备也有助于后续的维护升级，可以在很大程度上降低维护升级的成本和难度。

1.2安全监测测量控制

（1）构建有效的安全监测测量制度

为了从根本上保障安全监测数据信息采集的准确性、传输的便利性以及分析的透彻性，有必要构建行之有效的安全监测测量制度。①做好安全监测设备日常的维护保养工作，以保障监测数据信息能够顺利的采集并传输；②应该对安全监测设备之间的信息转换标准进行规范统一，严格根据国家标准来完成监测信息数据的转换以及归档，以保障安全监测工作的有效性和科学性；③对于关键位置的监测数据信息应该进行重点采集和规整，确保这些位置监测数据信息的及时性和准确性；④将人工巡查和仪器监测进行有机结合，保障安全监测工作的系统性和全面性。

（2）强化相关人员职业水平

相关管理单位有必要采取有效措施来强化相关人员职业水平，保证相关的检测人员都有着非常强烈的责任性以及扎实的专业技能。可以采取的措施主要有：邀请专业培训师对工作人员进行培训、组建小组进行相互学习、增强企业和学校之间的合作等，最重要的就是让工作人员的薪酬和业绩挂钩，以此来提升检测人员工作的积极性，以便更好的实施大坝工程安全监测工作。

1.3安全监测数据控制

（1）数据库管理平台的建设

需要针对所获得的安全监测数据信息进行合理分类，比如说可以将其划分为环境监测信息、安全监测信息、基本静态信息、计算成果信息以及系统应用信息等，在此基础上完成好数据库管理平台的建设工作，通常情况下，数据库管理平台可分为两个基本的系统，分别为数据信息收集系统以及数据信息分析整理系统。

（2）邀请专业单位来评估监测数据信息

获得相关安全监测数据信息之后，相关管理单位在此基础上便能够实施大坝工程仿真模型计算分析工作，必要的时候可以邀请专业单位来评估监测数据信息，综合考虑专业单位给出的评估信息以及实时监测数据信息来对相关模型进行完善，使得所建模型能够更加真实的描述真实情况。

2　实例分析

2.1工程概况

该工程中的坝体属于折线形混凝土重力坝，整个坝体工程由好几个部分构成，坝顶的设计高度是121.00m，该水库的设计寿命大约是50年。经过优化设计以及论证之后确定了此大坝项目监测工程的设置、装设技术要求以及观测频率。

2.2监测仪器率定检查

通常而言，内部监测仪器都是预先装设在水工建筑物混凝土、基础以及基（围）岩的内部，这就意味着在安装埋设施工完成之后便无法对其进行更改，如果出现问题也不能修复。所以必须保证埋设之后测量仪器的完好率，相关规定中明确指出：在埋设内部监测仪器之前，首先需要对相关仪器的各项特性参数其可靠性进行鉴定。该过程就称之为率定。为了确保仪器能够持续稳定的进行工作，在装设之前对其灵敏度、密封、温度、耐压以及力学等各方面的性能进行检查，保证所有用到的测量仪器都能够达到合同技术规范的要求。

2.3监测仪器安装埋设

（1）测缝计

在进行埋设之前，需要认真检查仪器孔有没有清理整洁。将直径为18mm，长度超过60cm的加长杆焊接到测缝计套筒锚固端，然后将测缝计套筒以及加长杆埋到孔中，接着采用膨胀水泥砂浆对仪器孔进行回填，需要保证基岩面和套筒口齐平。完成上述工作一天之后，将黄油涂抹于测缝计套筒内螺纹上面，然后向套筒内旋入测缝计传感器，同时预拉3mm左右，利用胶布或者纱布对套筒口处进行密封处理。在浇筑混凝土的时候，到达仪器位置的时候通过人工的方式把测缝计埋到混凝土内部，剔除超过8cm的大骨料，并且插捣确保密实。

（2）坝基渗压计

坝基装设渗压计的时候孔径通常要超过100mm。在进行埋设之前首先需要对孔深进行测量，认真检查仪器孔有没有清理整洁，利用洗干净的细砂回填20cm，再利用大小在10～20mm范围内的砾石回填20cm。打开渗压计前盖腔，向里面灌满水同时置于水中放置2h，然后将渗压计放到装满细砂的纱布袋中。完成上述工作之后，把砂包放到孔底，如果孔的深度太深，电缆自身重量以及砂包重量大于电缆抗拉强度的时候则应该采用钢丝来放置砂包，再利用细砂回填40cm，最后回填砾石，在孔的出口处利用1：3的水泥砂浆对孔进行封闭。等浇筑混凝土到仪器位置的时候在埋设渗压计。

（4）监测电缆连接

振弦式仪器通常情况下标准配备3m长度的电缆，但是在实际装设的时候可以根据具体情况加长连接。本实例中采取的连接方法为热缩套管法。把电缆端部外皮去除之后才可以进行焊接操作，去除额长度在8cm左右，使得芯线彻底暴露。再利用砂纸或砂布打磨剩余电缆外皮位置，长度在3cm左右。将长度14cm左右，直径12mm的热缩套管套于电缆外面。使用剥线钳剔除芯线的外皮，厚度在5～8mm范围内，然后将直径为2mm的热缩套管套于芯线上。把直径为2mm的热缩套管移动到芯线接头位置，然后通过热风枪使其热缩在接头位置。直径为12mm的热缩套管两端都应该压上电缆外皮越3cm。完成芯线焊接操作之后，有必要再对其电阻进行测定，同时还应该利用检查读数仪实施读数测量检查。如图1所示为监测电缆热缩套管的连接示意图。

图1　监测电缆热缩套管连接图

（5）监测电缆装设

如果采取的是垂直装设，则需要通过胶带把监测电缆牢牢缠在钢筋上面，在建筑混凝土的时候直接埋入。如果采取的是水平装设，通常情况下都是完成振捣之后在上面挖出10cm左右的沟将电缆埋入。如果要求必须用保护钢管套住监测电缆，那么在进行垂直装设的时候由于要穿过很多根钢管，那么钢管之间的连接最好是通过点焊的方式进行连接，再通过钢丝拉着监测电缆穿过保护钢管。进行水平装设保护钢管的时候，保护钢管和垂直装设时的连接方法一样。

2.4监测资料分析计算以及整理

对原始的安全监测数据信息进行收集并整理是一件非常重要的环节，这是确保分析计算结果的准确性以及获得结论的科学性的坚实基础。

（1）对于监测中需要用到的材料、监测仪器设备等的出厂卡片、出厂合格证、使用说明书以及材质证明等资料进行收集整编，同时还需要整理现场率定材料、接线记录以及原始观测信息数据、钻孔验收单以及预埋验收单等，这些都是非常重要的基础数据资料。

（2）在确保原始监测数据合理可靠的条件下，通常情况下都是直接运用实测数据进行计算，根据仪器生产厂家给出的公式以及相关技术规范要求实施物理量的计算。在进行安全监测工程施工的时候，需要按照工程的实际需要以及相关技术规范要求向咨询工程师以及业主提供观测结果数据信息，同时还需要附上对应的分析意见，为确保大坝主体工程得以顺利推进打下坚实的基础。

（3）在尾工阶段，还需要撰写安全监测工程施工以及观测竣工报告，同时还需要对竣工图进行绘制并移交资料。