大坝安全监测中存在的问题及对策

2018-02-14宋智全

建材与装饰 2018年44期

宋智全

（中国水利水电第八工程局有限公司湖南省长沙市 410004）

大坝安全是水利工程建设重要影响因素，做好大坝安全控制成为关键。众所周知，大坝结构繁琐、复杂，长期在外部环境下容易受到恶劣天气、环境影响。因此，在实际监测中存在着诸多问题，加大大坝安全监测研究并落实，制定可行性监测方案，才能确保大坝长久稳定运营。

1 大坝安全监测的重要意义

1.1 监测和安全评估相互影响

大坝安全监测经过对坝体、四周环境、有关设施的检查与设备监测得出的数据作为大坝安全评估重要参考。这样一来，就实现了坝体与坝坡安全性分析、渗流稳定研究、工程运行评估。

1.2 掌握变化规律与物理成因

大坝安全监测数据和结构、基础状态的分析有利于掌握测量变化规律和物理成因，保证及时发现存在的问题并制定解决方法，保证大坝安全、延长运行年限、实现经济效益最大化。

1.3 及时反馈大坝设计、施工运行状态

因为大坝和坝基对环境要求较高，荷载、计算模型、数据参数具有相近性特点。所以，现阶段的水工设计无法与工程全面契合，需要结合大坝安全监测材料深入分析从而确定大坝、坝基状态。结合设计方案、施工方法制定可行性建议方法，实现检验与优化设计，对后续施工起到帮助性作用。

2 大坝安全监测内容

①设计环节。工程方案设计时应综合分析地质构造特征、结构稳定性、材料性质、有关参数等实验内容。为保证监测合理性要求在地质监测过程中借助勘测仪器与优化后的计算方法。结构安全性评价时，要求通过模型展开实验模拟，便于清楚的掌握隐患位置和程度。最后，进一步验证各参数试验，对各范围的数值、属性进行优化分配。②施工监测内容。确定施工方法和规程要求后，检查施工材料与各结构位置参数。大体积混凝土施工时需做好温度控制；防渗施工时做好碾压监测，保证达到密实度要求。③运行监测内容。结合运行时产生的数据创建监控模型，便于掌控大坝总体运行状态。数据资料是大坝外部特点的集中反映，一些隐患位置不容易发现。因此，只有通过探测设备才能发现存在的隐患问题。监测参数分为：变形、渗压渗流、压力、温度、水文气象，比如：运行过程中大坝安全监测采取自动化监测与人工比测形式，首先，变形检测。使用真空激光准直系统监测1#～30#坝段相对于0#、31#坝段的水平位移与垂直位移。设置引张线系统与静力水准线系统监测坝基的水平位移与垂直位移。三维倒垂线系统监测大坝位移基准点测量。其次，渗压渗流监测。在纵向廊道和横向廊道内分别设35支和11支扬压力，计监测水的扬压力。在横向廊道内设3个量水堰，在集水井内设3套水位测量仪来监测坝体渗流量。增设13个绕坝渗流监测孔组成的监测系统监测绕坝渗流。最后，老化阶段。伴随材料的逐步老化，材料的性能全面下降，大坝的性能必然会因为材料的老化而整体性能降低。此种情况下，一般建立的检测模型便不能很好地反映大坝的安全问题，为了保证监控工作的准确性，必须将检测重点转移到混凝土结构内部以及钢筋老化上来。一般采用声波检测、取样检测、水质分析等方法直接、间接掌握混泥土、钢筋的侵蚀程度。

3 大坝安全监测存在不足

3.1 安全检测效率低

水库大坝监测的数据信息要求绝对的准确、及时，特别是恶劣天气或地质灾害下仍然需要搜集数据。根据现阶段水库大坝监测效果看，尽管摆脱了传统人工监测方法，但仍然存在诸多不足，难以确保恶劣条件下数据信息准确性、及时性。伴随着科学技术的进步与自动化技术的提高，数据读取与传输效率更高、并且缩减了人员投入、监测环境有了一定提升。所以，大坝监测中应加大自动化安全监测技术的应用，从而确保数据及时准确的传输，不受环境影响。

3.2 监测设备管理不足

在实际大坝安全监测中发现很多自动化安全监测设备发生故障问题，设备监测效率低、准确度不高、设备陈旧、稳定性差，甚至部分范围较小的大坝并未安装监测设备。究其原因，管理人员缺少对监测设备的维修，设备发生损坏没有及时维修导致无法正常运行、数据信息缺失，严重影响工作效率。

3.3 工作人员对大坝安全监测缺少重视

部分地区大坝缺少安全观测设备、没有充足的资金投入，没有完整的监测记录，继而出现水库安全鉴定时缺乏监测记录依据，难以客观的判断大坝安全状态继而降低大坝安全鉴定和除险加固效果。即使的有安全监测数据，但是工作人员对监测数据的编辑、分析较为浅显、松懈，使得监测结果不能代表大坝实际状态。此外，大坝安全自动化监测中难以实时监督大坝安全应用需求，难以获得有效的数据信息。

3.4 设计方案不科学

科学的安全监测方案是保证大坝安全监测系统正常运行的基础前提。但是，目前很多大坝设计存在方案不合理、缺少丰富的经验，片面的以大坝主体除险加固为主，造成设计方案不科学。同时，大坝设计方案优化多交给施工企业，导致安全监测系统设计方案操作性不理想、可靠性较低。设计单位还应密切额关注检测设备和先进技术的应用，结合坝基、坝体地质条件和水库运行确定监测点与监测内容，保证监测合理性。在方案设计时容易忽视细节问题，例如：土石坝防渗需采用塑性混凝土防渗心墙，很少对塑性混凝土防渗效果进行监测。

4 大坝安全监测可行性方法

（1）应用自动化安全监测技术。科学技术的进步带给人们生活便利、工业生产的便捷，水利工程应用先进技术对建设效率、工程质量控制效果显著。因为水库发挥着重要作用，所以需要在确保安全性的条件下发挥综合效能。水库大坝自动化监测技术的出现实现了现代化管理方法，因此，引进大坝安全监测设备对大坝安全检测有着重要作用。目前，常见的安全监测技术是大坝CT技术，该项技术利用某种波在大坝坝体内传播的射线束，在探测区组成切面，结合切面信号在计算机中展开数据处理，定量反应坝体材料属性、受损程度，找到缺陷位置。大坝CT技术监测波为声波、磁波，但由于电磁波强度、波形、路径和通过的介质的几何形态的电性属性有着直接联系，电磁波型大坝CT使用2个天线发射并接收电磁波。随后，结合波的幅度、双程走时得到坝体材料属性与老化缺陷。声波监测则是在大坝上设置多个镇源、震波检测设备，结合该设备记录声波由发射点至接受点行程的时间得出波速。最后，结合波速获得坝体材料、老化程度。

（2）做好监测设备防护。大坝数据资料更新迅速，做好监测设备防护具有重要影响。对此，单位需加大设备防护维修宣传，提高工作人员思想认知，充分认识到监测设备的重要作用。同时，做好日常监测防护，定期检修。这样做的主要目的是保证监测的数据信息准确、安全，延长设备使用年限。

（3）做好监测信息分析。为保证大坝监测结果准确性，首先需要对监测的数据信息有全面分析，健全水库监测数据管理制度。以公司管理部门为中心，各坝区为分中心，实行统一管理、远程操控、监测数据采集、分析评价和网络报送等由中心负责。监测数据分析时需保证数据总体性、全面性、系统性，安排专业人员录入数据库，有助于后续控制管理。即使出现问题也能够第一时间提出解决方法，提高监测效率。

（4）确保监测设计方案合理性。合理的安全监测方案是大坝安全监测的根本，要求设计人员对自动化监测系统有全面的掌握，了解设备属性、应用要求。因为设计方案涉及环节较多、过程复杂进而需要做好各环节控制，才能保证满足安全监测需求。优化设计的主要目标是用最小的监测工作解决安全监测技术不足，更好的发挥监测作用。以三峡工程为例，进行技术优化使仪器设备数量比初期设计缩减了1/3、监测总投资降低了1亿元，经济效益明显。因此，在今后安全监测完善中应将设计优化列入监测规范，让每一座大坝监测都实现设计优化。