趙 妮

（新疆水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)管理局，新疆 烏魯木齊 830000）

1 大壩運(yùn)行特性

由于大壩結(jié)構(gòu)各異，施工規(guī)模宏大，運(yùn)行條件特殊，承受荷載復(fù)雜，從勘測(cè)設(shè)計(jì)到施工建成經(jīng)過(guò)的程序和環(huán)節(jié)非常多，因此與一般的土木工程相比，有其特殊性[1]。

首先，大壩的獨(dú)特之處在于其使用壽命一般較長(zhǎng)，尤其是大型水工程的結(jié)構(gòu)服役期要求為100年甚至更長(zhǎng)，而使用周期約為其整個(gè)壽命的90%以上。由于各類內(nèi)因及外因的影響，尤其是在外因作用下，大壩的各項(xiàng)功能、性能必將發(fā)生巨大的改變。

其次，大壩的重要性還在于它不僅是一個(gè)建筑物，更是水利工程能夠順利運(yùn)行的唯一屏障。若大壩安全得不到保障，無(wú)法正常運(yùn)行，水庫(kù)無(wú)法蓄水，則所有的功能都無(wú)法體現(xiàn)。

最后，壩工理論雖然經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，已基本成熟，但某種程度上，大壩仍然屬于經(jīng)驗(yàn)型工程，通過(guò)技術(shù)規(guī)范、模型試驗(yàn)以及數(shù)值計(jì)算等方法設(shè)計(jì)建成的大壩，必須經(jīng)歷實(shí)際運(yùn)行的檢驗(yàn)，而大壩建成后無(wú)法進(jìn)入壩體內(nèi)部進(jìn)行詳細(xì)檢查，只能通過(guò)埋入壩體的監(jiān)測(cè)儀器，并結(jié)合外部表觀的檢查才能對(duì)其安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2 大壩安全監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

2.1 儀器設(shè)備

目前，國(guó)內(nèi)已建、在建的大中型水利水電工程，以常規(guī)儀器為主要監(jiān)測(cè)手段。新的儀器不斷研制，并得到了一些應(yīng)用。如大壩CT技術(shù)、GPS變形測(cè)量系統(tǒng)、分布式光纖測(cè)溫系統(tǒng)、光纖光柵儀器、水下監(jiān)測(cè)技術(shù)等。進(jìn)口儀器質(zhì)量可靠，長(zhǎng)期穩(wěn)定性好，適用于大型工程或一般工程重點(diǎn)部位，但價(jià)格昂貴；雖然國(guó)內(nèi)大型儀器廠家都有各自的專長(zhǎng)，但技術(shù)開發(fā)和設(shè)備更新還有待提高。

2.2 設(shè)計(jì)

隨著監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)水平不斷提高，大多數(shù)工程的安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)突出、項(xiàng)目全面，儀器選型和布置合理，監(jiān)測(cè)方法可靠，能夠監(jiān)控主要水工建筑物的運(yùn)行狀況。另外，大部分設(shè)計(jì)院設(shè)有專門的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)室或?qū)I(yè)的設(shè)計(jì)人員，設(shè)計(jì)成果能夠滿足工程需要。但設(shè)計(jì)院的水平參差不齊，少數(shù)設(shè)計(jì)院沒有專業(yè)的監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)人員，存在設(shè)計(jì)照搬其他工程的現(xiàn)象，造成設(shè)計(jì)方案不能完全達(dá)到預(yù)期。由于大壩安全關(guān)乎社會(huì)、人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，不容忽視，建議從事大壩設(shè)計(jì)的單位均應(yīng)設(shè)置相關(guān)專業(yè)處室及一定資歷的設(shè)計(jì)研究人員，以便更好地做好監(jiān)測(cè)工作。

2.3 施工

三峽、洪家渡、龍灘、小灣等大型或巨型工程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成功建立，表明我國(guó)監(jiān)測(cè)工程的施工已達(dá)到了較高的水平，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目部也由原來(lái)的小組管理逐步提升至項(xiàng)目管理的高度，質(zhì)量、進(jìn)度、成本等管理要素已納入監(jiān)測(cè)項(xiàng)目管理的范疇。

施工隊(duì)伍技術(shù)水平參差不齊，技術(shù)人員經(jīng)驗(yàn)和水平良莠不齊。即使是專業(yè)的施工單位，也嚴(yán)重缺乏有經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)人員和技術(shù)骨干，這就造成很多工程儀器安裝埋設(shè)質(zhì)量低，完好率得不到保證，觀測(cè)資料長(zhǎng)期積壓，沒有及時(shí)處理分析和評(píng)價(jià)。

大多數(shù)業(yè)主對(duì)安全監(jiān)測(cè)的重要性認(rèn)識(shí)不夠。往往是在工程前期忽略對(duì)監(jiān)測(cè)儀器的保護(hù)，蓄水后又急切希望能夠通過(guò)有限的完好儀器獲得足夠多的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。安全監(jiān)測(cè)工程投資普遍偏低，挫傷了承包商的積極性，嚴(yán)重影響到安全監(jiān)測(cè)工程質(zhì)量及其效益目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

2.4 觀測(cè)及自動(dòng)化

在可行性研究階段，大部分工程已為自動(dòng)化的實(shí)施做了考慮，并在儀器選型和測(cè)站布置等方面為監(jiān)測(cè)自動(dòng)化做足準(zhǔn)備。近期已建工程大多在工程竣工后兩年左右開始實(shí)施監(jiān)測(cè)自動(dòng)化，20世紀(jì)90年代前建設(shè)的工程大多也進(jìn)行了自動(dòng)化改造，總體來(lái)講，前期設(shè)計(jì)準(zhǔn)備充足的工程，自動(dòng)化程度均較高。自動(dòng)化采集及數(shù)據(jù)分析軟件研制開發(fā)趨于成熟，很多廠家為自動(dòng)化系統(tǒng)研制了專門的軟件，但軟件普遍存在通用性不強(qiáng)，分析成果不易識(shí)別等問(wèn)題[2]。未實(shí)施自動(dòng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，由人工進(jìn)行觀測(cè)。

2.5 資料分析和理論研究

施工期監(jiān)測(cè)資料的分析，主要以定性分析為主，大多工程的監(jiān)測(cè)資料能為主體工程的施工提供及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)[3]。大多數(shù)工程的監(jiān)測(cè)資料分析報(bào)告，局限于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的羅列，未能提高至工程整體安全的高度，結(jié)合工程設(shè)計(jì)、地質(zhì)、計(jì)算成果等進(jìn)行全面綜合的評(píng)價(jià)。雖然目前已經(jīng)形成了較為系統(tǒng)的安全監(jiān)控理論，一些數(shù)學(xué)模型的開發(fā)為實(shí)現(xiàn)大壩安全監(jiān)控的多元化開辟了新的途徑，但還沒有取得突破性進(jìn)展，仍處于理論研究階段，沒有達(dá)到實(shí)用的程度。

3 基于全壽命周期的大壩安全監(jiān)測(cè)

國(guó)內(nèi)已出版的多本監(jiān)測(cè)技術(shù)專著及規(guī)范，一致認(rèn)為大壩安全監(jiān)測(cè)主要有三個(gè)目的：一是為施工及施工期服務(wù)，部分檢驗(yàn)施工質(zhì)量和指導(dǎo)施工；二是為大壩的安全運(yùn)行提供保障；三是為設(shè)計(jì)和科研服務(wù)。

從全壽命周期角度考慮，大壩安全監(jiān)測(cè)應(yīng)該是全過(guò)程監(jiān)測(cè)，應(yīng)以滿足大壩運(yùn)行期需求為最終目標(biāo)，定期做好大壩安全監(jiān)測(cè)工作；滿足施工服務(wù)的監(jiān)測(cè)，應(yīng)與永久監(jiān)測(cè)分開，考慮設(shè)置臨時(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)施；以滿足為設(shè)計(jì)和科研服務(wù)的監(jiān)測(cè)，更要設(shè)立專項(xiàng)的科研監(jiān)測(cè)，以工程科研為出發(fā)點(diǎn)有針對(duì)性地開展工作。

基于全壽命周期的大壩安全監(jiān)測(cè)的定義為：從可行性研究階段到大壩進(jìn)入長(zhǎng)期運(yùn)行、直至廢除或重建，涉及到大壩安全監(jiān)測(cè)相關(guān)的單位和個(gè)人，為達(dá)到準(zhǔn)確而有效的了解、分析及評(píng)價(jià)大壩安全的目的，而開展的相關(guān)生產(chǎn)活動(dòng)（見圖1）。其內(nèi)涵在于及時(shí)判斷“物的不安全狀態(tài)”；其外延表現(xiàn)在大壩的壽命，即為安全監(jiān)測(cè)工作的時(shí)間，參建各方的利益和需求有差異，但目標(biāo)一致；基于全壽命周期的大壩安全監(jiān)測(cè)對(duì)工程參建各方均有更高的要求。

圖1 大壩全壽命周期時(shí)間歷程

3.1 可行性研究階段

可行性研究階段是全壽命周期的開始，設(shè)計(jì)單位起重要的作用，往往可行性研究階段以建筑物設(shè)計(jì)為主，監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)處于次要位置。設(shè)計(jì)人員除了嚴(yán)格按照規(guī)范選定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、布設(shè)監(jiān)測(cè)儀器外，還應(yīng)考慮工程實(shí)際情況，對(duì)特殊建筑物的監(jiān)測(cè)，進(jìn)行針對(duì)性的設(shè)計(jì)；同時(shí)，考慮到施工及運(yùn)行期儀器可能存在一定數(shù)量的損耗，不宜選擇規(guī)范規(guī)定的最小數(shù)量和最少項(xiàng)目，可對(duì)重點(diǎn)項(xiàng)目的重點(diǎn)部位適當(dāng)增加儀器；另外，對(duì)于中型以上水庫(kù)，應(yīng)將監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)包含在內(nèi)。

在可行性研究審查階段，對(duì)審查單位提出的增加斷面和儀器應(yīng)予以接受，對(duì)審查單位提出的減少項(xiàng)目或儀器應(yīng)適時(shí)解釋，說(shuō)明設(shè)計(jì)意圖及目的，避免在招標(biāo)和施工階段出現(xiàn)沒有考慮全面的現(xiàn)象。

3.2 招標(biāo)階段

一般情況下，工程進(jìn)入招標(biāo)階段，基本由建設(shè)單位負(fù)責(zé)組織，通常有以下幾種形式：監(jiān)測(cè)工程包含在土建施工標(biāo)中；監(jiān)測(cè)單獨(dú)招標(biāo)；設(shè)備采購(gòu)、儀器埋設(shè)及施工期觀測(cè)分開招標(biāo)；將監(jiān)測(cè)項(xiàng)目劃分為幾個(gè)標(biāo)；或者上述4種形式的組合。需要說(shuō)明的是，大壩安全監(jiān)測(cè)工程不同于一般的施工標(biāo)，它是設(shè)備采購(gòu)標(biāo)、設(shè)備安裝標(biāo)、施工標(biāo)以及技術(shù)咨詢服務(wù)的綜合體。

由于監(jiān)測(cè)工程總體造價(jià)在整個(gè)建安費(fèi)用中比例很小，但仍需引起建設(shè)單位的重視，畢竟監(jiān)測(cè)工程標(biāo)段不僅涉及到儀器的采購(gòu)、埋設(shè)等因素，而且對(duì)工程本身的影響較大。

3.3 施工階段

在施工階段，監(jiān)測(cè)工程基本上沒有獨(dú)立的工作面，大部分都隨主體的進(jìn)度而逐步開展，而監(jiān)測(cè)設(shè)施的施工質(zhì)量直接決定了儀器設(shè)備的完好率。因此，監(jiān)測(cè)設(shè)備施工單位，應(yīng)當(dāng)對(duì)儀器設(shè)備的采購(gòu)、檢驗(yàn)、率定、安裝、保護(hù)及觀測(cè)等各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量嚴(yán)格控制。同時(shí)，監(jiān)理單位應(yīng)當(dāng)配備有經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)理工程師，按照《大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)施工監(jiān)理規(guī)范》的要求，對(duì)監(jiān)測(cè)工程實(shí)施質(zhì)量進(jìn)行全程有效的監(jiān)控。建設(shè)單位在施工階段對(duì)監(jiān)測(cè)工程的重視程度，對(duì)工程的完好性也有很大的影響。設(shè)計(jì)單位根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，對(duì)監(jiān)測(cè)布置做出及時(shí)的調(diào)整或補(bǔ)充，能夠彌補(bǔ)可行性研究或招標(biāo)階段的不足。總之，為保證施工正常順利進(jìn)行，施工階段需要參建各方通力配合。

3.4 首次蓄水期

首次蓄水階段，由于要經(jīng)歷安全鑒定、蓄水驗(yàn)收等程序，基本上能將監(jiān)測(cè)作為重點(diǎn)的檢查項(xiàng)目之一，此時(shí)，在前期及施工過(guò)程中存在的問(wèn)題，已經(jīng)能夠逐步暴露出來(lái)。相關(guān)規(guī)定要求，蓄水驗(yàn)收應(yīng)具備的條件是監(jiān)測(cè)工程施工基本完成并投入正常運(yùn)行，并已測(cè)得初始值和施工期觀測(cè)值。個(gè)別工程對(duì)其理解不夠，在蓄水驗(yàn)收前，所有儀器均取得了初始值，但蓄水后，就沒有再繼續(xù)觀測(cè)了，結(jié)果，首次蓄水過(guò)程中最重要的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)沒有記錄，造成的損失已無(wú)法彌補(bǔ)。

實(shí)際上，首次蓄水對(duì)大壩和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)都是一次重要考驗(yàn)，根據(jù)多個(gè)工程經(jīng)驗(yàn)，在首次蓄水期間，管理單位要特別重視，做出詳細(xì)監(jiān)測(cè)計(jì)劃，參建各方分工協(xié)作，嚴(yán)格按照規(guī)范或設(shè)計(jì)的要求進(jìn)行觀測(cè)，對(duì)觀測(cè)資料應(yīng)及時(shí)進(jìn)行整編分析，保證取得完整的首次蓄水監(jiān)測(cè)資料。

3.5 運(yùn)行期

根據(jù)水利部對(duì)全國(guó)近3000座水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行的調(diào)查分析[4]，在日常監(jiān)測(cè)、設(shè)施技術(shù)、維護(hù)維修、更新改造等方面，特大型和大型水庫(kù)較好，中型水庫(kù)50%的以上存在不同的問(wèn)題，而小型水庫(kù)大多沒有建立相對(duì)完整的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

因此，中小型水庫(kù)的運(yùn)行管理單位應(yīng)當(dāng)引起重視，采用打包管理、打包設(shè)計(jì)和委托有資質(zhì)的單位承擔(dān)相應(yīng)的日常監(jiān)測(cè)，以及承擔(dān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程運(yùn)行維護(hù)，是小型水庫(kù)安全監(jiān)測(cè)可供考慮的思路，通過(guò)技術(shù)人員培訓(xùn)、交接運(yùn)行、自行實(shí)施等方法主動(dòng)承擔(dān)也是可行的。

4 結(jié)語(yǔ)

大壩的安全運(yùn)行事關(guān)人民福祉，規(guī)范大壩安全監(jiān)測(cè)是了解大壩狀態(tài)的有效手段，因此以大壩全壽命周期的安全監(jiān)測(cè)要做到：一是從大壩全壽命周期考慮，大壩安全監(jiān)測(cè)應(yīng)該以滿足大壩運(yùn)行期的需求為最終目標(biāo)，在工程建設(shè)中，參建各方均應(yīng)擔(dān)負(fù)起相應(yīng)的責(zé)任才能保證大壩安全退役。二是在今后的理論研究中，應(yīng)逐步過(guò)渡到理論研究和具體實(shí)踐相結(jié)合，用理論指導(dǎo)實(shí)踐，用實(shí)踐檢驗(yàn)理論，相互驗(yàn)證才能保證大壩健康運(yùn)行。三是在大壩運(yùn)行期，不間斷的監(jiān)測(cè)、維修、養(yǎng)護(hù)等工作也是一項(xiàng)重要任務(wù)，這樣才能使大壩更好地造福于民。