大坝施工中的监测技术对工程成本的影响

2019-03-26

福建质量管理 2019年17期

(重庆市忠县兴业水资源开发有限责任公司重庆 404300)

一、引言

由于目前的岩土勘察技术无法完整地获取现实中水利工程项目场地的工程地质条件，使得现有的水利工程设计和施工方案的制定存在一定的缺陷性，在正式施工时可能会遇到一些难以预知的状况[1～3]。这就需要在工程施工过程中建立科学合理的监测系统对现场的状况进行实时地监测，及时发现工程问题并采取一定的措施进行处理[4]。多数大坝工程在施工过程都会布设一定的仪器和传感器采集监测信息，并对监测结果进行分析来指导施工的进行[5～7]。在重庆金鸡水库堆石坝的施工过程中，在坝体上具体监测了坝体的表面变形、坝体心墙内部的挠度和心墙与坝角底座接缝处的变形、坝体混凝土凝固时的内部温度和坝体的渗流压力坝基的渗流压力。同时还监测了大坝场地附近的环境水文条件，监测对象包括水库的水位变动情况，金鸡水库附近的降水量与气温变动情况。通过监测技术的应用，降低了工程建设成本，提高了工程建设质量。

二、工程概况

金鸡水库工程是重庆市重点水利工程，批复项目总投资33925万元，其中沥青混凝土心墙分部工程计划总投资490.36万元。位于重庆市忠县金鸡镇，距金鸡镇场镇150米，地处长江左岸的一小支流甘井河西支的柴家沟上，金鸡水库工程是一座以农业灌溉、城乡供水为主，兼有防洪等综合效益的中型水利工程。水库总库容1099万m3，总灌溉面积39716亩，场镇供水人口3.3万人，农村人饮3.1万人、畜饮5.436万头，水库多年平均可供水量为1624万m3。水库由枢纽工程、借(引)水工程及灌区工程三部分组成，大坝为碾压式沥青混凝土心墙石渣坝，坝轴线方向垂直于河道方向，最大坝高37.2m，坝顶长度135.5m，坝顶高程514.5m。沥青混凝土心墙石渣坝分区有：沥青混凝土心墙、上下游坝壳、上下游过渡层、下游堆石排水区、上下游盖重区。沥青混凝土心墙厚度为0.6～0.8m，心墙过渡层上下游宽度为2.2～2.4m。为确保施工期和运行期安全，在坝体内部不同部位设置有倾斜仪、温度计、位错计、绕坝渗流计等观测仪器。

三、具体施工监测方案

施工期间设置有大坝水平位移监测点和大坝垂直位移监测点以及大坝表面变形监测系统用于监测大坝施工过程中的变形和位移变化。同时在混凝土内设置有温度监测计用于监测混凝土的水化温度，提醒操作人员及时采取一定措施控制混凝土的水化热，防止混凝土内外温差过大而开裂。在大坝的沥青混凝土心墙表面还安装有心墙位错计和心墙倾斜仪器用于监测混凝土心墙的垂直度。为了防止在施工期间出现渗透破坏，在大坝的坝基和坝体处安装有渗透压测量计，坝基的渗透压主要通过钻孔的方式安装在基岩上，坝体上的渗透压测量计的主要采用测压管的方式安装，在坝体上按监测设计图钻空安装测压管并在测压管透水段采用粗砂和细砂的混合料作为反滤层[8]。为了规范施工操作流程，加强施工监管，在施工现场还安装有视频采集系统，通过数据网络传输给项目参建各方。

四、应用监测技术所产生的经济效益

项目参建各方努力研究沥青混凝土心墙施工技术，通过缩短运输路线、定期检修拌合系统、完善质量检验程序、采取夜间施工等措施，优化了施工流程。因监测仪器实时监控各项数据，可以有效确保心墙质量，原定每天最多铺筑2层，后为了在汛期到来前达到度汛高程，在确保心墙质量的前提下，晚上加班铺筑第3层，加快了施工进度，计划工期12个月，共节约工期3个月，完成产值487.55万元，按照目前水利工程施工管理费用占产值的约6%计算，施工单位节约管理费用9.75万元。

在铺筑心墙第4层时，因参建各方缺乏有效经验及监测设备还未运行，碾压施工完成后，通过测斜仪发现第3层心墙向下游侧偏移过大，导致第3、4层全部挖出返工处理。本次返工共造成原材料损失、机械设备租赁费损失及人工工时损失8.32万元，占当时总完成产值的15%，在采取加强施工工艺流程研究、管理和监测仪器实时监测等措施后，完成产值432.08万元，未再发生整层返工处理事件，根据上述比例计算，共节约返工处理成本64.81万元。

安全监测仪器包括覆盖大坝施工全域的视频监控系统，可以有效杜绝违章作业，降低施工安全风险，加快了大坝下闸蓄水时间节点目标实现，为项目业主单位提前投入运行创造了经济效益。监测技术的应用还提高了今后运行期间大坝安全系数，降低了运行期心墙受损需要极大成本处理的风险。

综上所述，采用碾压式沥青混凝土心墙施工安全监测技术应用后，可节约直接费用74.56万元。可认为：在大坝施工过程中应用监测技术可以产生量化的直接经济效益和可观的潜在经济效益。