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1、1.2 水工建筑物安全監測的目的意義水工建筑物安全監測的目的是認真貫徹“預防為主、安全第一”的方針，通過安全監測工作及早發現問題和隱患，及時補強加固，防患于未然，保證水工建筑物持久安全地運行。安全監測是水工建筑物管理工作的耳目，是水工建筑物管理工作中必不可少的重要組成部分。如果不對水工建筑物進行檢查觀測，不了解其工作情況和狀態變化，盲目地進行運用是十分危險的。如法國的馬爾帕塞拱壩，高66.5m，1954年建成，由于該壩運行期未進行安全監測，1959年左岸拱座發生異常變形導致整個壩瞬間潰決。另一方面，水工建筑物的任何事故和破壞，都不是偶然發生的，均有一個量變至質變的發展過程。對其進行認真系統的檢2、查觀測，就能及時掌握其性態變化。發生不正常情況時，及時采取處理和加固措施，把事故消滅在萌芽狀態中，就能確保水工建筑物的安全運行。如果馬爾帕塞拱壩在運行期間進行系統的變形監測，及時掌握拱座的變形情況（事后分析，該壩在1958年拱座就發生了異常變形），采取有效措施，就可以避免垮壩事故。如我國梅山連拱壩因壩基地質問題在運行期通過安全監測發現右岸山坡有嚴重滲漏，變形監測測出13#壩垛向左岸傾斜達57mm，后及時放空水庫進行加固處理，避免了一起惡性事故。此類正反例子屢見不鮮。總體上講，水工建筑物的安全監測工作具有十分重要的意義，可以達到下述目的：1）監視掌握水工建筑物的狀態變化，及時發現不正常跡象，分析3、原因采取措施，改善運用方式，防止發生破壞事故，確保其安全。2）掌握水位、蓄水量等情況，了解水工建筑物在各種狀態下的安全程度，為正確運用提供依據，確定科學合理的運行方案，發揮工程最大效益。3）及時掌握施工期間水工建筑物的狀態變化，據以指導施工，保證工程質量。4）分析判斷水工建筑物的運用和變化規律，驗證設計數據，鑒定施工質量，為提高設計施工和科學研究工作水平提供資料。做好大壩安全監測及管理，施工及運行期間管理都十分重要。當然一個好的施工管理，對工程的影響極大，往往會建造成一座高質量的大壩。需要提出的是施工期間對工程各種質量檢查和大壩的安全監測十分重要，特別是大壩蓄水前的監測初始值尤為重要。這些資料4、對今后大壩的查考、分析和研究是非常重要的，甚至對大壩的安危也是至關重要的。要按照規定經常對大壩安全進行監測，定期進行安全檢查和鑒定。對監測資料及時進行整理和分析。大壩監測具有長期性、連續性，必須持之以恒，同時它還具有一定的特殊性和突發性等。故大壩監測資料整理分析必須及時，發現異常情況必須及時處理，否則會延誤時機，釀成大禍。國外有的工程，設有預警裝置，一旦監測分析知有險情，當即發出警報，必要時通知下游居民轉移，這些經驗值得借鑒。近年來我國大壩安全監測進展較快，監測資料分析除統計模型外，在反分析的基礎上又發展了確定性模型，這樣可以預測在今后高水位或其他特殊情況下大壩的性態，以判斷大壩的實際安全度。5、如發現異常跡象，可及時進行加固或處理，以保證大壩安全。大壩的及時監測分析和及時維護處理對提高大壩安全具有重要的現實意義。1.3 安全監測工作的內容及要求1）監測設計：包括監測項目、監測方法的確定和布置，監測設備的采用，儀器設備的埋設和安裝，并繪制監測設計總圖、主要監測設備布置和結構圖。所需投資和設備應一并列入基建計劃。各監測項目、測次、時間要確定，要有明確的目的和針對性，既要全面，又要有重點，以便監視工程的工作情況，掌握工程狀態變化規律。2）監測儀器設備的埋設安裝：要嚴格按設計要求進行，編制監測設備的施工計劃，指定專人負責安裝埋設，要注意埋設質量和安全保護，防止損壞，并負責施工期的監測工作?？?、工后要繪制竣工圖和編制考證表。管理部門應派人員參加這項工作。在驗收交接工程時，施工單位應將所有的監測設備以及全部考證圖表和監測資料，一起移交工程管理單位，由管理單位繼續進行監測工作。3）現場觀測：組織巡視檢查和儀器監測。要制定切實可行的檢查觀測工作制度，加強崗位責任。根據規定的監測項目、測次、時間，在現場進行觀測記錄，要制定切實可行的檢查觀測工作制度，加強崗位責任。做到“四無”（無缺測、無漏測、無不符合精度要求、無違時）；“五隨”（隨觀測、隨記錄、隨計算、隨校核、隨整理）；“四固定”（固定人員、固定儀器、固定測次、固定時間）。必須宣傳群眾，發動群眾、充分依靠群眾，使專業人員與群眾密切結合，做好7、檢查觀測工作。4）監測資料的整理分析：現場觀測資料要進行校對，防止差錯，及時繪制過程線等圖表并進行分析。監測成果應及時分析，研究判斷建筑物工作變化規律。發現異常情況應找出原因，提出并采取措施。如一時查不清，應加強監測。分析成果應及時上報。對監測資料定期進行資料整編，并對監測工作進行技術總結。對建筑物工作狀態作出鑒定，提出工程運用和維修意見。1.4 常規監測項目及常用配套儀器水工建筑物的現場安全監測類別主要分為：巡視檢查、環境量監測（水文、氣象等）、變形監測、滲流監測、應力應變及溫度監測等。（1）環境量監測環境量監測主要包括水位、庫水溫、氣溫、降水量等。這些項目大部分可納入水情自動測報系統。（28、）變形監測變形監測包括大壩表面變形、內部變形、近壩庫岸邊坡變形、接縫及裂縫變位等監測。表面變形監測采用的大地測量儀器如：全站儀如TC（A）2003/1201/1800以及光學經緯儀如WILD T3、WILD T2、國產J2；水準儀如DNA03、NA3003、NA2、NI002、NI005、NI007、國產S05、S1等。表面變形監測常采用的方法：視準線法（分為活動覘標法、小角度法，兩者精度基本相等）?；顒右棙朔ǎㄟm合于工作基點與位移測點高差較小時如10m以內使用），直觀、簡單、高效，須配合活動覘標人工照準目標；小角度法，任何場合、尤其是全站儀采用自動目標識別時，操作簡單高效、采用全站儀觀測時精9、度比活動覘標法高。三維坐標法、極坐標法、邊角交會法（包括前方交會、后方交會及單三角形等）、邊角網觀測法、導線法。精密水準法觀測垂直位移及傾斜。人工觀測為主、直觀可靠、觀測工作量較大，精度較容易達到，也可實現自動化監測。垂線（正、倒垂）監測大壩水平位移和撓度，可用作引張線、激光準直及整個變形監測網的基準點，簡單實用、維護方便、直觀可靠、精度高，人工、自動化均易實現，適用于多種壩型。引張線監測大壩水平位移，簡單易行、維護方便、直觀可靠、精度高，人工、自動化均易實現，適用于長度小于500m的直線型大壩，引張線兩端至少有一端（如測線長度小于200m以內時可采用一端）作加力自由端。激光準直法（大氣激光準10、直法及真空管道激光準直法）監測大壩水平、垂直位移，用于自動化監測較為可靠，一次性投入較大。靜力水準法監測大壩垂直位移，簡單直觀，人工、自動化均均實現，要求各測點包括基準點必須在大致相同的高度，配用雙管標、基巖標。內部變形監測常采用監測大壩壩體、基礎及邊坡變形的多點位移計、基巖變位計、沉降儀、水平位移計、測斜儀、傾斜儀、收斂計等；監測接縫及裂縫變位的測縫計、鋼板縫隙計等。這些儀器一般有振弦式、差阻式、電位器式等電測儀器，較易實現自動化監測。測縫計（機械彎板式三向測縫計、單向測縫桿；差阻式、振弦式、電位器式測縫計以及測縫計組）監測大壩接縫及裂縫，簡單實用、維護方便、直觀可靠、精度高、人工觀測。（311、）滲流監測滲流監測包括滲流量監測、揚壓力（滲流壓力、滲透壓力）監測、繞壩滲流監測、地下水位監測及水質監測等項目。滲流監測常采用的設備及方法：測壓管（繞壩滲流孔、地下水位孔）：用于混凝土大壩揚壓力、土石壩浸潤線、繞壩滲流、地下水位等監測，簡單有效、人工觀測采用電測法和壓力表觀測法，采用滲壓計等傳感器較易實現自動化監測。量水堰：監測滲流量，簡單實用、直觀可靠，人工、自動化均易實現。排水管：監測單孔滲流量，簡單實用、直觀可靠、精度高，人工觀測為主。水質分析：一般一級、二級建筑物工程進行簡分析以了解庫水、地下水等對大壩筑壩材料和基礎的影響以及判明庫水經過大壩或基礎后的水質變化情況。光纖溫度監測系統：因12、大壩庫水滲流后產生溫度分布的變化，通過監測溫度變化推測水流情況，用于面板壩周邊縫滲漏定位及堤壩防滲漏定位監測，在國外已有成功的經驗，國內正處于推廣應用階段。施工埋設簡單、費用低廉、抗環境影響較強、使用壽命長達30年以上。壩內監測儀器：用于監測壩體及基礎滲壓的滲壓計。（4）應力應變及溫度監測應力應變及溫度監測主要用于一級高壩等建筑物、二級混凝土壩應設置混凝土溫度監測項目。應力、應變監測主要包括大壩混凝土應力、應變監測，鋼筋應力監測，鋼板應力監測、溫度監測，接觸土壓力、防滲體應力及溫度等。常用的振弦式、差阻式儀器有，用于應力應變監測的鋼筋計、錨桿應力計、錨索應力計、壓應力計、應變計等；溫度監測的銅電阻溫度計、弦式溫度計等。在施工期埋設于壩體及基礎內部作長期監測，精度高，穩定性較好，人工、自動化均易實現。隨著光通信技術的發展，二十世紀九十年代以光纖光柵技術為基礎的光纖光柵傳感器正成為傳感器的新興產物。根據光纖光柵的中心波長隨溫度及應變的變化而發生變化的原理，光纖光柵傳感器可用于水利水電、巖土等工程進行建筑物變位、滲流、應力應變及溫度等監測。與傳統的電傳感器相比，光纖光柵傳感器具有可靠性好，抗雷擊、電磁干擾（光纖光柵傳感器和接收儀器之間采用的是光纖連接）、腐蝕能力強，傳輸距離遠等優點。目前已在國內外的許多領域及工程得以應用。