沈建萍

工程觀測技術(shù)在水利工程管理中的應(yīng)用研究

沈建萍

（唐山市陡河水庫管理處 河北唐山 063021）

運(yùn)用現(xiàn)代化的工程觀測技術(shù)，及時(shí)對(duì)水工建筑物進(jìn)行相應(yīng)的檢測，為后期的資料整理和結(jié)果分析提供原始數(shù)據(jù)有著積極的意義。本文從水利工程的觀測項(xiàng)目、具體觀測、資料整理和觀測成果分析方面探討了工程觀測對(duì)于水利工程管理方面的應(yīng)用。

工程觀測 水利工程 管理

1 水利工程建筑物的觀測項(xiàng)目

1.1 土壩

土壩長期暴露在外界自然環(huán)境中，受外力的影響較大，會(huì)隨時(shí)產(chǎn)生安全隱患。若設(shè)計(jì)不合理、施工存在問題、運(yùn)行管理維護(hù)不當(dāng)，則更容易影響大壩的壽命和堤防的安全。土壩的安全隱患往往不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，到了汛期人工巡查發(fā)現(xiàn)時(shí)則為時(shí)已晚，常常使得抗洪搶險(xiǎn)陷入非常被動(dòng)的局面，所以用先進(jìn)的科學(xué)觀測手段對(duì)土壩和堤防進(jìn)行探測很有必要。探測的方法分為兩種，即有損探測和無損探測。有損探測常用探頭鉆孔、同位素探測、探槽、探井等方法，對(duì)堤壩會(huì)造成一定的破壞，優(yōu)點(diǎn)是可以及時(shí)準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)堤壩的隱患問題；無損探測使用物探，再通過儀器對(duì)探測資料進(jìn)行分析得出結(jié)果。雖然此種方法對(duì)堤壩不會(huì)造成損壞，但存在一定的誤差，應(yīng)用范圍也較為局限。

1.2 砌石壩和水閘

由于砌石壩所建的年代、壩體的布置形式、建筑材料及施工質(zhì)量等因素，后期壩體老化的病害程度亦有所不同。所以在砌石壩建好后需及時(shí)做好探測管理工作，包括沉陷、位移、滲流量、混凝土應(yīng)力、混凝土的溫度、滲透水質(zhì)的分析、壩體的滲水揚(yáng)壓力、伸縮縫、揚(yáng)壓力、脈動(dòng)壓力和震動(dòng)等。若是重力壩則揚(yáng)壓力和基礎(chǔ)沉陷是必須要測量的因素。水閘是調(diào)節(jié)水位、控制流量的低水頭水工建筑物，按照負(fù)擔(dān)任務(wù)的不同可以分為進(jìn)水閘、節(jié)制閘、排水閘、退水閘和分水閘等。工程測量中主要測量其上下游河床變形、閘基的揚(yáng)壓力、沉陷、水流形態(tài)、裂縫、位移、繞岸滲流、脈動(dòng)壓力、伸縮縫等。

1.3 庫區(qū)18

不同的大壩在選址時(shí)由于當(dāng)?shù)氐臍夂蚝偷刂翻h(huán)境不同，各個(gè)庫區(qū)的自然環(huán)境也是有很多差異。著名的三峽大壩庫區(qū)位于大巴山斷褶帶、川鄂湘黔褶皺帶、川東褶皺帶龍騎的三大構(gòu)造單元的交匯處，地形復(fù)雜，地貌特征以丘陵和山地為主。庫區(qū)的淤積、坍塌和波浪等都會(huì)造成庫區(qū)環(huán)境改變，要及時(shí)注意探測。此外諸如隧洞和泄水管等構(gòu)筑物要跟蹤探測洞身變形、進(jìn)口淤積、水流的形態(tài)、漏水量、負(fù)壓和進(jìn)氣量等。其他的水工建筑物可以依據(jù)上述的測量要求確定相應(yīng)的觀測項(xiàng)目。

2 具體觀測

2.1 水工建筑物檢查

水工建筑的監(jiān)測要求先用眼看、用耳聽、用手摸等直覺的方法，根據(jù)直觀現(xiàn)象作出初步判斷，預(yù)測建筑物內(nèi)部可能發(fā)生的問題，從而采取相應(yīng)的觀測方法。

土壩和土堤的觀測要求注意檢測裂縫，有無滑坡、滲流和各種損壞等現(xiàn)象。觀察裂縫時(shí)要查看壩頂?shù)穆访?、護(hù)坡、防浪墻等有無錯(cuò)位，除了看到表面裂縫還要推測內(nèi)部是否也有裂縫和貫穿性的裂縫，必要時(shí)可以挖開路面或者護(hù)坡進(jìn)行檢測；觀察大壩的背水坡、兩岸接頭處有無漏水、管涌、流土或者沼澤化等現(xiàn)象；檢查時(shí)同時(shí)注意觀察有沒有蛇、鼠、穿山甲等穴居動(dòng)物的活動(dòng)跡象，若發(fā)現(xiàn)其行蹤一定要跟蹤追查到獸穴。

混凝土和砌石建筑物要注意檢測其是否有裂縫、伸縮縫隨著氣溫的變化的形變情況，縫間的填料是否完好確定其有無流失的現(xiàn)象，若有應(yīng)查明其范圍和滲漏情況，確定有無游離石灰和黃銹滲出。根據(jù)滲漏的情況，一般分為兩種，即濕斑和漏流，其中漏流又可以分為點(diǎn)滴流、細(xì)流和射流。此外，還需對(duì)混凝土的表面作相應(yīng)的觀察看其是否有脫殼、剝落、侵蝕等現(xiàn)象。若是表面剝落應(yīng)當(dāng)確定其位置、深度和范圍等。

2.2 水工建筑物的變形觀測

變形觀測包括水平及鉛直位移觀測、混凝土建筑物的伸縮縫觀測、裂縫觀測、土壩和地基的固結(jié)觀測。當(dāng)發(fā)現(xiàn)建筑物存在裂縫后，需及時(shí)了解其發(fā)展情況和產(chǎn)生原因，并進(jìn)行定期跟蹤監(jiān)測。最高最低氣溫天以及水位變化較大時(shí)要增加觀測次數(shù)，即使經(jīng)過一段時(shí)間檢測判斷裂縫無發(fā)展后仍要定期觀測。

土壩的裂縫一般為橫向裂縫和寬度超過5mm的縱向裂縫，壩體和混凝土等構(gòu)筑物連接處也會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)的裂縫，觀測時(shí)需要做好標(biāo)記和編號(hào)。注意量測裂縫的長度、寬度和深度，繪制平面圖。有些裂縫的兩側(cè)的填土也會(huì)發(fā)生錯(cuò)動(dòng)位移，錯(cuò)動(dòng)的相對(duì)距離叫做鉛距。值得注意的是，有明顯垂直錯(cuò)距的裂縫，后期還要跟蹤測量。

閘、放水洞等混凝土構(gòu)筑物發(fā)生裂縫后不但要測定裂縫大小，還要測定構(gòu)筑物的溫度、氣溫以及上游水位等，對(duì)梁柱這些附屬構(gòu)筑物也要進(jìn)行檢測。裂縫觀測和記錄的數(shù)據(jù)可參照土壩的觀測記錄，但混凝土構(gòu)筑物一般還要進(jìn)行滲水觀測。一般情況下裂縫寬度可用放大鏡進(jìn)行測量，重要的裂縫需結(jié)合游標(biāo)卡尺進(jìn)行測定，精度需達(dá)0.1mm。

2.3 其他觀測

水工建筑物在行水期間需經(jīng)常對(duì)水流的形態(tài)和不正常的水流現(xiàn)象進(jìn)行觀測；若構(gòu)筑物的木結(jié)構(gòu)等出現(xiàn)蟲蛀、腐朽、螺栓松動(dòng)脫落、油漆剝落等現(xiàn)象，要及時(shí)記錄并修復(fù)；檢查各項(xiàng)構(gòu)筑物的動(dòng)力、照明設(shè)備、安全防護(hù)類的設(shè)備是否完好和照常運(yùn)行，且各類建筑物的工作橋、交通橋、爬梯、電梯等設(shè)備也要經(jīng)常檢修，保持其照常運(yùn)行。

3 資料整理和觀測成果分析

3.1 資料整理

觀測記錄的數(shù)據(jù)為了解水工建筑物所處的狀態(tài)提供了最原始的數(shù)據(jù)，方便后期進(jìn)行資料整編。資料整編這一步不可缺少，是進(jìn)一步對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，更確切的了解水工建筑物的工作狀態(tài)和安全狀況。首先要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，按照項(xiàng)目和順序整理匯編，再復(fù)核數(shù)據(jù)，按照相關(guān)規(guī)定繪制成成果圖；其次整編資料，對(duì)觀測布置以及測點(diǎn)情況、觀測方法、儀器設(shè)備等整編成果的意見要加注釋說明；最后對(duì)資料進(jìn)行編套，編套能方便日后此類問題的快速解決，提高工作效率。

3.2 觀測成果分析

對(duì)資料進(jìn)行整理后，為了更進(jìn)一步的掌握構(gòu)筑物的工作情況，需對(duì)觀測成果進(jìn)行定性和定量分析，分析方法有統(tǒng)計(jì)分析、圖解分析、結(jié)構(gòu)分析幾種。

（1）統(tǒng)計(jì)分析

大壩的荷載有靜水壓力、動(dòng)水壓力、自重、揚(yáng)壓力、泥沙壓力等，這些壓力是促使大壩發(fā)生形變的主要因素，在做統(tǒng)計(jì)分析時(shí)需將其與影響觀測值的荷載因素聯(lián)系起來一起分析，處理好因變量及自變量的關(guān)系。

（2）圖解分析

隨著時(shí)間的推移每個(gè)觀測點(diǎn)的測量值都會(huì)變化，即使是一個(gè)時(shí)間內(nèi)各觀測點(diǎn)的觀測值差異也較大，所以在觀測時(shí)需對(duì)觀測成果進(jìn)行圖解分析，方便比較分析。

如圖1，我公司在2010年6月對(duì)長江上游某大壩做的定點(diǎn)位移監(jiān)測；圖2，2005年1月到2009年12月的滑坡所在方向的樣條擬合圖。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.01.018

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1672-2469（2014）01-0054-02

沈建萍（1968年—），女，高級(jí)工程師。