水利水電工程大壩安全監(jiān)測技術(shù)分析

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【摘要】隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國的水利水電建設(shè)得到了快速的發(fā)展，水利水電工程的建設(shè)數(shù)量也在不斷增加。作為城市建設(shè)發(fā)展的基礎(chǔ)民生工程，水利水電項目的開展，對城市的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都有著非常重要意義。大壩作為水利水電施工的核心內(nèi)容，其施工質(zhì)量會對整個水利水電工程項目的施工質(zhì)量帶來巨大的影響，因此必須要加強(qiáng)對大壩施工的安全監(jiān)測，要能夠利用現(xiàn)代化的科學(xué)技術(shù)對其進(jìn)行全方位的監(jiān)測，使大壩施工質(zhì)量得到可靠的保障，本文主要就是對水利水電工程中的大壩安全監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的分析。

【關(guān)鍵詞】水利水電工程；大壩工程；安全監(jiān)測

引言

水利水電工程項目與一般形式的工程施工相比，不管是在施工環(huán)境、規(guī)模以及難度上，都有著非常大的差別，因此在項目開展的過程中，應(yīng)該給予更多的重視。大壩作為水利工程的核心施工內(nèi)容，會對整個工程項目的順利開展和施工質(zhì)量帶來巨大的影響，因此加大對大壩工程安全監(jiān)測的力度是非常必要的。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，要能夠加強(qiáng)對現(xiàn)代化技術(shù)手段的利用，建立完善的大壩施工安全監(jiān)測體系，從大壩施工的各個環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)對水利工程大壩的全方位安全監(jiān)測。在外界溫度、水的壓力、機(jī)械設(shè)備、人為因素和材料因素等多種因素的影響下，大壩工程內(nèi)部出現(xiàn)的變形、裂縫和滲漏問題會讓大壩的整體安全性有所下降，進(jìn)而導(dǎo)致災(zāi)難性事故的出現(xiàn)。隨著水利水電工程建設(shè)體系的不斷發(fā)展，大壩安全監(jiān)測工作已經(jīng)具備了掌握大壩自身變形情況、溫度變化及應(yīng)力變化等因素的能力。在大壩安全檢測設(shè)備不斷完善的情況下，水利水電工程中的大壩工程安全檢測技術(shù)可以為大壩的整體安全性提供保障。一些檢測設(shè)備的有效運(yùn)用，也可以讓人們對大壩的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行充分了解。故而大壩工程安全監(jiān)測控制措施對水利工程項目運(yùn)維工作的開展有著積極的促進(jìn)作用。

1安全監(jiān)測概述

在水利工程大壩建設(shè)工作開展的過程中，由于其本身所處的施工環(huán)境非常復(fù)雜、惡劣，使得大壩施工容易受到各方面環(huán)境因素的影響而出現(xiàn)問題，例如外界環(huán)境的溫度和水壓力，都會給大壩施工帶來巨大的影響。其次，在大規(guī)模施工作業(yè)開展的過程中，還容易受到內(nèi)部因素的影響，例如機(jī)械設(shè)備、施工材料以及工作人員等因素。如果影響因素?zé)o法得到及時、有效的解決，長久下去就會導(dǎo)致大壩內(nèi)部出現(xiàn)變形、滲漏等問題，這些問題會給大壩的安全性帶來巨大的威脅，使安全事故發(fā)生的概率大大提高。隨著水利工程建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，相關(guān)的安全監(jiān)測技術(shù)和監(jiān)測體系也在不斷完善，通過當(dāng)前階段的安全監(jiān)測工作，就能夠在大壩施工中，對大壩的自身的情況進(jìn)行全面的掌握，包括大壩的溫度變化和應(yīng)力變化等，對大壩整體安全性和穩(wěn)定性的提高有著積極的作用。隨著一些新型監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，使得大壩監(jiān)測工作的精確度得到了大幅提升，在未來水利水電建設(shè)事業(yè)的發(fā)展中，要繼續(xù)加大對大壩安全監(jiān)測技術(shù)的研究力度。

2大壩安全監(jiān)測的主要技術(shù)

2.1大壩CT技術(shù)

大壩CT技術(shù)的應(yīng)用是建立在計算機(jī)層析成像技術(shù)上的，通過波在壩體中傳播的若干射線，能夠在探測區(qū)域內(nèi)部形成相應(yīng)的切面，之后對切面上的波信號進(jìn)行接收，并利用計算機(jī)來對其進(jìn)行數(shù)學(xué)分析，從而能夠準(zhǔn)確掌握壩體內(nèi)部的強(qiáng)度分布情況，根據(jù)強(qiáng)度分布情況，就能夠?qū)误w的安全性能以及是否存在質(zhì)量問題進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，從而達(dá)到大壩監(jiān)測的目的。當(dāng)前階段大壩CT技術(shù)的應(yīng)用形式主要有兩種，分別是聲波和電磁波，其中聲波監(jiān)測系統(tǒng)是由檢測設(shè)備和計算機(jī)設(shè)備組成的，檢測設(shè)備主要包含發(fā)射、接收和記錄三方面的內(nèi)容，而發(fā)生部分則是由動能源和驅(qū)動裝置組成，其中驅(qū)動設(shè)備與記錄裝置相連，能夠?qū)椥阅茉串a(chǎn)生的瞬時波進(jìn)行檢測，具有一定的鏡頭記錄功能。電磁波大壩CT技術(shù)，其核心裝置就是天線，一個天線用來發(fā)射高頻寬帶電磁波，另一天線可以用來接收經(jīng)壩體接收面反射而成的電磁波，對于電磁波的路徑、波形和強(qiáng)度來說，與介質(zhì)面的幾何形態(tài)有著密切的聯(lián)系，因此可以結(jié)合接收波的雙程走時，對壩體材料以及老化情況進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。

2.2GPS監(jiān)測技術(shù)

GPS就是我們常見的全球定位系統(tǒng)，當(dāng)前階段在大壩變形監(jiān)測以及高邊坡的變形監(jiān)測中，都運(yùn)用到GPS監(jiān)測技術(shù)，通過GPS監(jiān)測技術(shù)的靈活運(yùn)用，可以有效解決傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)存在的弊端。對于GPS大壩監(jiān)測技術(shù)來說，主要包含有三個部分，分別是空間星座、大壩監(jiān)測用戶設(shè)備以及地面監(jiān)控系統(tǒng)等，其中空間星座以及地面監(jiān)控部分的定位工作開展的重要基礎(chǔ)，而大壩監(jiān)測用戶設(shè)備則是由用戶結(jié)合實(shí)際使用需求，來自行開發(fā)。在利用GPS技術(shù)進(jìn)行定位時，包含有兩種定位形式，分別是絕對定位和相對定位，其中絕對定位的精度較低而相對定位的精度較高，對于大壩的位移監(jiān)測來說，由于其對精確度要求較高，因此就需要采用相對定位的方式來進(jìn)行定位操作。最后，將相關(guān)的定位信息以無線網(wǎng)的形式上傳到終端之后，就能夠結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果，對大壩的實(shí)際情況有著詳細(xì)的了解，如果存在安全隱患，就能夠及時采取處理對策。

2.3光纖監(jiān)測技術(shù)

光纖技術(shù)是一種集光學(xué)、電子學(xué)為一體的新型技術(shù)，該技術(shù)的核心就是光纖傳感器，對于光纖傳感器來說，其主要是由光源、入射光纖、出射光纖、光調(diào)制器以及光探測器等組成。在水利水電工程中，光纖技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)變得越來越多樣化，從以往傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測，發(fā)展到當(dāng)前階段的滲流監(jiān)測、裂縫監(jiān)測體積混凝土應(yīng)力監(jiān)測等內(nèi)容，能夠?qū)Υ髩纹鸬饺轿坏陌踩O(jiān)測效果。光纖監(jiān)測技術(shù)與傳統(tǒng)的監(jiān)測技術(shù)相比而言，主要有以下幾方面的優(yōu)勢：①對于光纖傳感器來說，其主要是以光信號作為載體，以光纖來作為媒介，光纖主要是由二氧化硅組成的，因此有著較強(qiáng)的耐腐蝕性和抗干擾能力；②光纖本身就非常纖細(xì)柔軟，同時光纖傳感器的體積小、重量輕，因此安裝起來非常簡便，即使在安裝之后，也不會對大壩關(guān)鍵部位的力學(xué)參數(shù)帶來影響；③光纖傳感器的靈敏度非常高，其故障風(fēng)險發(fā)生的概率也非常低，因此其使用壽命也非常長，除此之外造價相對來說也較低。

2.4水下監(jiān)測技術(shù)

對于水利水電工程中的大壩施工來說，部分大壩需要長期處于水面以下，因此屬于長期的隱蔽狀態(tài)，利用一般形式的監(jiān)測手段，很難對其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全性，進(jìn)行全面的檢測，因此需要利用水下監(jiān)測技術(shù)，來對水面以下的壩體部分進(jìn)行安全監(jiān)測。在水下工程監(jiān)測工作開展的過程中，經(jīng)常需要使用到一些光學(xué)設(shè)備，例如水下閉路電視、水下照相設(shè)備等。對于光學(xué)類水下監(jiān)測設(shè)備來說，其最大的特點(diǎn)就是觀測效果直觀，但是在監(jiān)測的過程中，容易受到水環(huán)境的干擾。除了光學(xué)設(shè)備，還會使用到一些聲學(xué)設(shè)備，例如掃描聲吶、剖面聲吶等。對于水下聲學(xué)設(shè)備而言，最大的缺點(diǎn)就是圖像的分辨率非常低。除此之外，當(dāng)前階段對水下機(jī)器人的使用頻率正在提升，通過各種形式的水下機(jī)器人，能夠?qū)误w存在的各種隱患進(jìn)行檢測、分析與定位，同時能夠為檢修工作的開展提供一定的理論依據(jù)。

3大壩安全監(jiān)測技術(shù)方案的優(yōu)化

3.1在恰當(dāng)?shù)奈恢眠M(jìn)行安全監(jiān)測設(shè)備的安裝

對于水利水電工程大壩安全監(jiān)測工作的開展來說，要想提高安全監(jiān)測工作的質(zhì)量和效率，除了需要對監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行靈活的運(yùn)用之外，還要能夠?qū)ο嚓P(guān)的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。在技術(shù)方案優(yōu)化的過程中，首先要做的就是在合適的位置，對安全監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行合理的安裝，使安全設(shè)備監(jiān)測工作的精度能夠得到保障。在當(dāng)前階段水利水電工程項目開展的過程中，由于施工成本的壓力，使得施工單位無法針對大壩開展全面的安全監(jiān)測工作。只有在合適的位置安裝安全監(jiān)測設(shè)備，才能夠?qū)崿F(xiàn)對整個壩體的精準(zhǔn)監(jiān)測，能夠及時發(fā)現(xiàn)壩體存在的安全隱患。

3.2完善安全監(jiān)測測量工作體系

完善的安全監(jiān)測測量工作體系，對水利水電施工的順利開展，有著非常重要的作用和意義。監(jiān)測體系在監(jiān)測工作開展的過程中，其主要的工作職責(zé)就是對相關(guān)的信息進(jìn)行收集與分析，能夠確保監(jiān)測設(shè)備更加安全、穩(wěn)定的運(yùn)行，對于安全監(jiān)測體系的完善，有以下內(nèi)容需要加強(qiáng)注意：①加強(qiáng)對日常監(jiān)測設(shè)備的維護(hù)，只有使設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行得到可靠保證，才能夠提高其信息采集和分析的準(zhǔn)確性，才能夠為后續(xù)監(jiān)測工作的開展奠定堅實(shí)的基礎(chǔ)；②對于安全監(jiān)測設(shè)備，要能夠制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，對于不同類型的信號箱，要能夠通過信息化的手段來加強(qiáng)管理，盡可能減少錯誤的發(fā)生。

3.3定期進(jìn)行安全監(jiān)測評價

為了使壩體監(jiān)測工作的效果得到可靠的保障，相關(guān)部門要能夠在各種安全數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，對收集到的安全數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)的分析。除此之外，還可以邀請一些專業(yè)結(jié)構(gòu)的技術(shù)人員，對施工現(xiàn)場實(shí)行的安全監(jiān)測體系進(jìn)行評價，及時的指出不足之處，并提出建議和改善措施。同時，還能夠建立更加科學(xué)的大壩模式，并在此基礎(chǔ)上對現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行不斷的完善，最后就能夠結(jié)合建立的模型，來對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行更加立體化的分析。

4結(jié)束語

綜上所述，大壩作為水利水電工程施工的核心內(nèi)容，加強(qiáng)對大壩的安全監(jiān)測，能夠使整個水利水電施工的質(zhì)量得到可靠的保障，因此在未來的發(fā)展中，要能夠繼續(xù)加強(qiáng)對安全監(jiān)測技術(shù)的研究力度，要能夠?qū)ΜF(xiàn)有的技術(shù)手段進(jìn)行靈活的運(yùn)用，并在此基礎(chǔ)上，建立更加完善的安全監(jiān)測方案。

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作者：楊彬 單位：中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司