水电站大坝区域土建及安全管理的发展趋势与展望

2022-04-03尚靖东

大科技 2022年11期

尚靖东

（国家能源集团贵州电力有限公司红枫水力发电厂，贵州清镇 551400）

0 引言

目前，我国在世界上的大坝较多，因此，每年在大坝区域进行的工程量巨大，大坝安全问题也越发被凸显出来。直至现在，我国的施工技术虽在不断地提升中，却也暴露出大量的问题，尤其是在防洪标准、工程质量、安全管理以及其他隐患等方面的问题，部分区域因为降水量大，大坝土建作业面出现垮塌的情况随即出现。因此，在大坝的建设中，安全管理不但能够保证施工中各方面内容的安全，还可以在一定程度上控制使用中的危险事故出现。

1 水电站大坝施工中安全问题分析

通过对我国水电站大坝土建施工安全问题现状进行研究，针对有待解决的问题，了解其中需求，制定相应的发展趋势，为之后的发展目标建设提供建议。

1.1 作业环境

实际的大坝区域土建项目中，可以通过作业环境的建设展开。但是，在场地运输、混凝土的入仓工作、水电站大坝标高、水坝预设需求增加、用电管理需求上升、作业面及地质结构复杂的情况下各项问题不断暴露出来[1]。

（1）做好运输工作。由于需要混凝土浇筑技术完成，工程量巨大，混凝土需要通过运输工具保证供应，每日运输数量巨大，需长时间保持运转工作，自卸汽车、挖机、塔带机等设备应用频繁，安全使用需提起重视[2]。因此，安全管理至关重要，若因为不当管理，极其容易出现交通事故以及侧翻等问题，安全难度上升[2]。

（2）混凝土的入仓工作展开。混凝土应用主要采用缆机、塔带机、自卸汽车、泵车等多种手段完成入仓操作[3]。由于仓位较大，有时需要采用多种浇筑手段完成浇筑工作，做好混凝土入仓工作，完善安全管理工作，严格控制设备的交叉作业，防止出现碰撞事故等相关问题，以达成降低安全管理风险的目标。

（3）水电站大坝坝身较高，在混凝土浇筑施工中，由于大量河段较为陡峭，施工的危险性不断上升，事故出现的概率不断加大。

（4）在水电站大坝区域施工之中，各种预留的孔洞不断增加，用以设备电梯、闸门卡槽、通风孔等，施工安全管理难度随即提升[4]。

（5）做好现场安全通电管理工作。在现场安全用电管理工作展开中，大坝混凝土面积随即增加，仓位也随即增多，混凝与仓位浇筑的速度随即加快，大坝段间优势高差较大，施工人员增加，务必须要做好施工电路的许可及批复管理工作，避免相关人员在检修电路中出现触电事故。

（6）水位控制。施工作业中可能存在库水位较高，受作业面影响不能开闸泄洪的情况，这就需要尽早预判来水，提前腾空库容，与调度联系好负荷分配，做好开机过水。遇极端情况时，水位持续上升，只能撤离坝下作业面施工人员和机械设备，做好开闸泄洪准备。

1.2 人力因素

施工成本控制方面，部分建设单位对建设周期的要求较高，施工人员保持长时间的施工，状态不佳，经常出现违章施工情况，施工的安全隐患随即上升[5]。除此之外，在现场施工中，部分单位为了实现施工成本的控制，在使用材料上、安全防护上的投资都有所收紧，导致施工安全问题随之凸显。与此同时，施工团队专业性方面、施工团队监管方面等都有所欠缺，需要不断加强与提升。

2 水电站大坝安全施工管理策略制定

水电站安全管理制度建设中，为保证安全管理目的的达成，安全管理策略的制定是一切工作推动的基础，保证施工管理渗透到各个角落之中，可在提升施工现场安全管理力度、建立健全的安全管理体制、设备安全管理以及用电管理等方面完成策略制定。

2.1 重视提升施工现场安全生产教育力度

施工安全管理工作展开中，各个参建单位中，施工单位有必要将人为因素放在安全管理中的重要位置，提升施工人员在施工安全方面的重视程度，进而降低安全生产中产生的各项安全事故[6]。

一般来说，现场施工中需要配备现场施工监理工程师，通过“三工活动”完成监督管理工作。施工队伍在每日的工作中需要完成施工任务的交底工作，包含作业的区域、内容、采用的设备、设施等，及需要注意的事项，并记录每日施工团队中人员的施工状态等，重点从专业人员的技术水平出发，在环境的加持下，提升其自我保护意识与思想状态。

对施工人员做好安全交底和安全教育培训。通过安全交底对施工使用指出作业面存在的危险因素及防范措施，安全教育重点培训施工人员作业过程中安全作业，正确使用工器具及安全防护用具。为防止施工人员以及相关人员在意识缺失的情况下出现安全问题，施工场地的危险区域需要设置悬挂危险提示牌作为警示，以免意外事故出现[7]。监理工程师在实际施工中起到监督与管理工作，并确定施工中存在风险的部分，指出施工中各项内容的安全问题，提升相关人员的注意。监理人员需加强施工单位安全生产教育培训工作的监督与推动，保证培训的质量，为之后的施工做出准备。

2.2 建立健全的安全管理体制

2.2.1 安全管理组织体系构成

我国在实际的大坝施工中，安全生产事故可能会在各种问题下出现，业主单位、监理单位、施工单位都需要参加建设，并根据建立的制度完成施工工作。施工单位在成立安全生产管理委员会的同时，通过安全生产工作完成统一领导和组织工作，并制定与实际施工条件相契合的制度[8]。

施工单位办公室检查各种安全防护措施的建设质量，通过协调控制，避免施工现场出现安全事故，对水电站大坝的安全竣工期限完成控制，尽可能缩减施工期限，在规定的周期中完成施工。

2.2.2 建立健全安全管理机制的措施

（1）实际施工之中，施工单位需要将安全放在最重要的位置，通过预防工作，展开综合质量，将施工中人员的安全做为根本，水利水电工程施工的特点主要在施工的进度不断加快，呈现交替式上升状态，现场施工环境在施工进度不断推动中快速变化，安全隐患无法预估[9]。因此，在安全管理工作展开中，各方面的负责人员需要加强沟通，在安全管理体制之下，完成工程建设的环境建设，以免制定的制度与实际状态脱轨，保证制定的管理制度应用效果，使工程建设工作以稳定状态推动。

（2）各个参建单位实际的工作任务中，施工人员需要加强现场安全的监督检查工作，根据现场建设的实际情况设置监督检查人员，尤其是在安全巡查工作人员数量控制中，不同的区域人员数量分配。若出现违规作业问题，能够在第一时间停止施工，发现安全隐患问题，相关人员有能力在隐患暴露之前完成控制[10]。

（3）施工单位在安全资金的投入中，防护设备是施工中不可缺少的护具，若出现人工难以施工的部位，可选用自动化测量技术与施工技术降低施工风险，需要准备齐全之后，施工人员方可入场工作，若施工中大坝建设施工人员的安全护具破损或是丢失，需要在规定的部门完成归还并领取。

（4）加强奖惩制度的应用，将各项责任落实到专人身上，尤其是其中出现的违规操作问题，可通过通报批评或是经济惩罚完成管理。除此之外，若施工人员在施工中表现良好，安全生产环境建设质量较佳，各单位负责人员以及相关人员也可获得相应的奖励。

2.3 设备安全管理

2.3.1 运输设备

大坝区域土建中大量物资是需要在施工进度推进中不间断输入的。因此，施工中运输工作也是其中的重点，运输设备不但包含现场外部的运输，还包括现场内部的运输工作。垂直运输设备主要为泵车、塔带机、吊机设备等，以完成材料的运输；水平运输设备主要是指自卸汽车、皮带运输等。

由于水电站土建工程施工位置相对偏僻，道路交通条件较差，现场施工受到地形、工程建筑物布置位置影响，尤其是在道路交通规划方面，安全管理难度较高，水平运输设备是安全管理的重点，监理工程师可对施工单位驾驶人员提出安全检查要求，监理工程师负责对施工单位驾驶人员加大安全检查力度，防止侧翻、撞击以及其他情况出现。

2.3.2 吊装设备

大量起吊设备在大坝建设中，使用具有一定的普遍性，监督管理人员在监督中可着重于4 个方面内容。

（1）加强安全文件、施工单位的资格、专项吊装方案的相关资料收集与保存。

（2）设备管理工作的加强，可检查施工单位设备的保养、检验与维护规章制度的全面性，特种作业下施工人员的专业性，并定期或不定期对设备进行检验。

（3）监理人员展开跟踪调查与监督工作，保证现场监察质量，保证施工流程准确，施工工艺的规范性。

（4）在其中吊装施工推动之中，可通过设置专业监督设备与防护设备完成现场监督工作。

2.4 高部位安全管理

大坝区域工程施工项目推动之中，大坝上下游地面、拦污栅、进水口、排沙底孔、门槽等部位面临着高空作业的需要。

（1）监理人员在专项施工之中，施工单位需要按时接收到其中的报送内容，通过专项安全施工方案的制定、安全技术措施、高危作业安全施工应急方案制定等，完成施工方案的应用，在各项方案已经达成同意之后，再通过审批。

（2）大坝施工工作展开之中，监理工程师在施工中起到督促作用，工作内容，进出廊道的通风检查、临边施工的防护网安装情况、临空位置的孔洞封闭工作、临空作业展开中，严格按照要求完成安全护具的佩戴工作。

（3）临空作业中，完成双重保险防护内容的应用。

（4）设置安全通道，装设足够安全高度的平整稳固的施工便道，护栏在高排架上安装安全网。

除此之外，在施工用电安全管理、标识管理、安全检查制度、安全生产措施费用管理等方面，安全管理人员也需要提起重视，将此方面内容融入制度的建设之中，保证安全管理制度建设的全面性，为之后的施工工作推动做好保证。

3 水电站大坝安全管理展望

3.1 大坝安全监测管理

目前，我国施工管理工作主要以人力监督为主，管理质量及能力十分有限。因此，在技术不断发展的环境下，大坝安全监测可以与技术相结合，通过自动化检测展开，完成传统检测形式与自动化检测技术相结合，保证检测质量，提升安全隐患问题发生的效率，利用自动化检测设备、软件技术，通过单点检测、选点检测、巡回检测、定时监测等技术。分析软件的使用中，分析与评估大坝的实际运行状态，将实际测度安置换算成标准值，进而查找出其中的误差，将其输入数据库之中，形成安全管理系统，为之后的安全管理监测与检查提供数据。

除此之外，自动化监测设备的使用与人工智能技术的结合中，在一定程度上达成节省人力资源的作用，通过水平位移与垂直位移技术，完成土石坝、库岸边坡等部位的变形自动化监测。垂直位移大多采用静力水准系统完成自动化检测，以真空激光准直系统对大坝装置完成监督。且常用渗压计的使用可检测出深流检测的压力状态，以传感器的形式测量混凝土大坝机体获取扬压力参数，确定地下水位，确定体积，保证大坝的耐久性与稳定性。

同时，在稳定性保证、安全问题降低的问题保证方面，测量技术也是其中必不可少的，专业的深流量设备、应力、应变传感设备能够在完成测量，以为之后的坝体监测提供数据支持。

3.2 大坝安全风险管理技术的应用

就目前我国水电站大坝来说，建设数量已经近10 万座，有病险隐患的水库多达40%，由此可见，传统水电站大坝的安全管理技术应用仍处于不断发展的阶段，尤其是在我国城市化加速，下游的城市、乡镇居民增加，且呈现区域化、集中化成活模式，大坝的安全不但只限于大坝自身施工以及维护应用的管理，还包括下游居民的安全问题。因此，风险管理模式与我国的社会发展有紧密联系。

3.2.1 大坝安全风险管理技术

自我国步入新世纪以来，国家经济不断发展，对于各项能源的利用也正处于逐步发展阶段，希望能够在节约能源的情况下，保证人们的正常生活，水利发电是对自然资源合理利用的一种形式，可以为我国各区域不断输送电力资源。因此，在此部分投入大量资金进行水库以及水利发电站的维护与建设，并通过高质量的工程管理与改革，提升工程整体的安全状况，以期利用高质量的改善为人们创造美好生活。

3.2.2 水库大坝除险综合优化技术

就目前水电站大坝与洪水分析可知，大坝的风险与调控、除险技术以及决策应对测试等都与安全管理工作息息相关，可以通过大比尺溃坝实验技术与模拟以及大坝基础数据挖掘、溃坝激励与模型、安全监测预警、风险管理风方面内容进行突破与创新。同时，比如在阶梯段的水电站大坝建设中，结合当前大坝建设上的地形完成模拟实验。目前，由于我国在实体溃坝实验方面已经有了相关经验，在阶梯段的建设之前，可以引进该项技术，保证项目的可实施性以及风险控制实践，提升水库大坝建设质量。此中，专业技术人员也可以根据实验沟建设的机理以及预测的方法展开施工工作，促进水电站大坝整体建设环境下不同单位的工作质量提升，达成创新技术的普及。

同时，在水电站的修建中，专业设计人员需要查阅相关的资料库，可以根据之前建设研发的各项内容展开工作，调取相关数据信息以及不同的实验修建方法，借鉴其中经验，了解水电站大坝病险的形成原因，溃坝的影响因素以及具体现象，并通过要素分析，形成之后大坝修建的标准体系建立，综合经验完成，水电站大坝的加固工作，并根据大坝实际运行的具体情况建设安全管理及风险预警系统，为之后的水电站大坝运转提供保证，且在出现重大降水问题需要开闸泄洪等情况时，及时疏散下游区域人员，保证人们的生命财产安全，为疏散人群提供更多的时间。

3.2.3 水电站大坝信息管理工作优化

在我国近20 年的努力中，溃坝实践不断减少，但是，在大坝安全管理工作中就有大量问题需要通过分析与实践不断制定解决的方案，这是需要长时间的施工以及安全管理经验积累，并通过我国当前技术的支持完成的。因此，当前的信息技术在不断的发展与完善中为人们提供了大量的发展机遇，管理单位负责大坝的蓄水检测、检查工作。通过信息化监督下的运营维护以及安全预警信息报送施以解决方案。安全管理人员在信息技术的支持下，组织人员完成大坝的修补与加强，以更新改造与隐患治理的相关技术，提升水电站的使用寿命。具体的工作内容包含水电站的洪水调度、抗洪防汛、水电站大坝安全问题监督与检查，日常的维修与维护以及大坝定期的维护，尤其是电站闸门的灵活性控制，若存在控制失灵等问题，下游的安全隐患将持续存在。同时，维修管理的数据信息可同步上传至信息化系统之中，为之后的维修与管理提供资料与技术支持。