亭子口工程安全监测系统布设及其施工质量管理

(嘉陵江亭子口水利水电开发有限公司，四川 广元，628400)

1 工程概况

嘉陵江亭子口水利枢纽工程位于四川省广元市苍溪县境内，下距苍溪县城约15km，是嘉陵江干流开发中唯一的控制性工程，以防洪、灌溉及城乡供水、发电为主，兼顾航运，并具有拦沙减淤等综合效益。

亭子口水利枢纽安全监测系统主要包括：拦河大坝、发电厂房建筑物、泄洪消能建筑物、大园包崩滑体、左右岸灌溉渠首、通航建筑物等。共布设有2461支4大类监测仪器，分别为前期工程344支、大坝工程1601支、发电厂房239支、两岸灌渠136支、航运工程141支。

整个枢纽安全监测布设按重要部位、一般部位和其它部位安装埋设。

(1)重要部位。依据建筑物布置及结构特点，主要集中在厂房17#坝段、20#坝段，底孔24#坝段，表孔28#、31#坝段，垂直升船机37#坝段及大园包崩滑体。

(2)一般部位。布置在左非溢流段16#、38#，纵向围堰36#坝段、左右岸边坡，缆机平台及其它坝段。

(3)其它部位。在大坝施工及边坡开挖过程中，对影响建筑物安全起重要作用或需纳入安全监测考虑的部位。

2 监测项目设计

2.1 变形位移监测

布置在非溢流坝段、厂房坝段、底孔坝段、表孔坝段及上闸首，用于监测水平及垂直位移，滑坡体表面及坝基深部变形等。

2.1.1 大坝工程：①变形监测控制网，一等水准(垂直)和一等三角(水平)；②水平位移监测，由四条引张线组成；③垂直位移监测，由四条静力水准与精密水准点组成；④观测工作基点，由1组双金属标、3组倒正垂、7组正垂组成；⑤测斜孔，17#、20#、24#、28#、31#、37#坝段，布设6个；⑥基岩变形计，16#、17#、20#、24#、28#、31#、39#坝段与1#机组、4#机组、厂房安Ⅱ段，布设19支；⑦位移计，16#、17#、20#、24#坝段，表孔28#、31#、及37#、40#～43#坝段，布设21套三点式位移计。

2.1.2 大园包崩滑体：①大园包崩滑体，布设16台锚索测力计、8套位移计、17个测斜孔和渗压计7支；②抗滑挡墙桩，布设3组两向应变计、3支无应力计、5支锚杆应力计；③崩滑体观测，施工期布设23个水平与垂直位移测点。

2.1.3 左岸缆机平台与边坡：①缆机轨道靠山一侧，布设位移计3套、测斜孔3个、测缝计2支；②缆机平台1#、5#、8#块基础，布设锚杆应力计8支。

2.1.4 右岸缆机平台与边坡:①缆机排架布设倾斜计7支、钢筋计21支；②缆机基础布设测斜孔7个，锚索测力计6台、锚杆计9支、沉降计6支；③边坡布设位移计1套、测斜孔1个、水平位移测点1个、垂直位移测点1个。

2.2 渗流渗压及绕渗监测

布置在非溢流坝段、厂房坝段、底孔坝段、表孔坝段、上闸首坝基及左右岸灌浆平洞，用于监测扬压力、基础廊道排水孔渗漏量、绕坝渗流和边坡地下水等。

2.2.1 坝基测压孔布设：基础帷幕灌浆廊道，布设63个；封闭帷幕灌浆廊道，布设20个；底孔与表孔消力池，布设18个。

2.2.2 大坝渗漏观测：施工期，排水孔单孔容量法观测渗漏量；运行期，采用21#、27#、左导3、右导5集水井，布设了8个量水堰观测渗漏量。

2.2.3 大坝渗压监测：在16#、17#、20#、24#、28#、31#、37#、39#、40#坝段和1#机组、4#机组，合计布设61支渗压计。

2.2.4 绕坝渗流监测：左右岸灌浆平硐，布计16个测压孔；坝后左右岸边坡，布计8个测压孔。

2.3 应力应变及温度监测

布置在非溢流坝段、厂房坝段、底孔坝段、表孔坝及上闸首，用于监测混凝土应力应变、混凝土温度、接缝和裂缝、钢筋应力等。

2.3.1 应变计布设：①17#、20#、22#、24#、28#、31#、36#、37#、38#坝段，布设24组五向应变计组、12组两向应变计组、41支单向应变计和44支无应力计；②表孔28#、31#坝段，弧门部位布设14支单向应变计和2支无应变；③厂房1#、2#、4#机组，蜗壳与底板基础混凝土等部位布设10组两向应变组、44支单向应变计和13支无应力计；厂房安Ⅱ段，布设4组两向应变组、1支单向应变计和3支无应力计。

2.3.2 温度计布设：①20#、31#坝段坝基布设10支；②17#、20#、24#、28#、31#、36#、37#、38#、39#坝段不同高程布设516支。

2.3.3 钢筋计(锚杆应力计)布设：①20#坝段钢筋混凝土引水管的顶部、底部、左侧、右侧四部位与四个方向，布设32支；②1#底孔(20#坝段)和3#底孔(24#坝段)门槽的前后不同高层布设25支；③表孔28#、31#坝段闸墩不同高程布设14支；④厂房1#、2#机、4#机组轴管、尾水管、止推环、底板、蜗壳部位布设70支，厂房安Ⅱ段竖向布设4支。

2.3.4 钢板计布设：①20#坝段钢筋混凝土引水管的顶部、底部、左侧、右侧四部位与四个方向布设16支；②厂房1#、4#机组高程357.3m以下钢管段布设4支，蜗壳部位布设18支。

2.3.5 测缝计布设：①12#、13#、14#、16#、39#、40#、41#、42#坝段坝基楔形面与基岩，39#、40#、41#、42#坝段间结构缝，合计布设29支；②厂房17#坝段坝基楔形上游面与基岩、坝段间结构缝、大坝与厂房结构缝，合计布设14支；③厂房20#坝段，坝基楔形上游面与基岩，坝段间结构缝，合计布设15支；④厂房安Ⅱ坝段，坝基楔形上下游面与基岩，合计布设7支；⑤底孔24#坝段，坝基楔形上游面与基岩、坝段间结构缝，合计布设11支；⑥表孔28#坝段，坝基楔形上游面与基岩、坝段间结构缝，合计布设13支；⑦表孔31#坝段，坝基楔形上游面与基岩、坝段间结构缝，合计布设13支；⑧纵向围堰36#、37#、38#坝段，坝段间结构缝，合计布设23支；⑨航运坝段，船厢室宽槽部位，合计布设10支；⑩升船机闸首宽槽部位，合计布设12支。

2.3.6 锚索测力计布设：①表孔27#、28#、31#、35#坝段，在高程448.00m预应力闸墩支承体上位主、次锚索部位，除31#坝段布设2台，其余各布设3台，合计11台；②36#坝段，在高程409.70m靠37#坝段一侧顺河流方向一字排开，合计布设6台。

2.4 其它专项监测

布置在底孔坝段、表孔坝段，用于监测水流力学，环境量监测等。

2.4.1 表孔坝段：①水流流态监测。中导墙，在表孔消力池侧沿水流方向分段布设水尺，合计5组。27#坝段，在高程397.00m以上沿水流方向分段布设水尺，合计5组；②动水压力监测。消力池与1#、5#表孔，以表孔中心线沿水流方向分段布设脉动压力传感器，合计16支。中导墙表孔消力池侧，在高程358.00m～374.00m布设脉动压力传感器，合计7支。27#坝段，在高程397.00m以上沿水流方向不同高程分段布设脉动压力传感器，合计12支；③噪声监测。27#、28#坝段，在高程397.00m以上沿水流方向不同高程分段布设听水器，合计9支。

2.4.2 底孔坝段：①水流流态监测。22#坝段中导墙，沿水流方向分段布设水尺，合计10组；②动水压力监测。消力池与1#、3#底孔，以底孔中心线沿水流方向分段布设脉动压力传感器，合计31支。22#坝段左导墙底孔1#侧，在高程357.00m～373.00m布设脉动压力传感器，合计12支；③掺气监测。22#、24#坝段，以底孔中心线沿水流方向分段布设掺气仪，合计10支；④噪声监测。22#、24#坝段，以底孔中心线沿水流方向分段布设水听器，合计17支；⑤通气监测。22#、24#坝段，在底孔跌坎处通气孔布设风速仪测量总通气量，合计17套。

2.4.3 大坝前后水位、泄洪流量、坝区的气温、降水等环境量资料，由水文气象中心获得，本监测系统不另设监测设施，以避免重复投资。

3 施工质量管控

3.1 质量管理体系

质量管理体系由以下三部分组成：组织保证，控制环节，保证措施。执行与落实质量管理，对于监测项目的质量控制与顺利实施起着重要指导作用。

亭子口水利枢纽工程监测项目的建设管理、监理旁站、施工组织三大重要质量环节，直接受质量监督站的监督与指导管理。

3.1.1 组织保证

以项目为核心为质量目标，建立项目质量管理平台，实行总工技术责任制，对项目进行质量控制，教育各级人员敬业意识与强化质量，要求专业管理与施工人员在各自工作过程中重在落实质量目标，建立质量信息反馈系统，发现问题及时纠正。

3.1.2 控制环节

仪器安装埋设质量控制操作流程请见图1所示。

图1 仪器安装埋设质量控制作业流程

控制内容包括：①依据设计与规范要求，制定质量管理程序与控制方法；②收集现场施工质量和监测设备运行信息；③对实施环节进行质量跟踪检验；④对强制性检验设备送国家指定部门鉴定；⑤规范数据信息整编，科学合理评定成果。

3.1.3 保证措施

(1)设计方案布置与图纸，技术上应满足规范要求，数据信息应完善，结合现场施工有益工程实现；

(2)设备采购与运输、检验与入库、率定与组装、安装与埋设、维护与观测、整理与分析、信息反馈等过程，应满足规范对各阶段的质量目标；

(3)质量评定标准，以国家、行业规程规范与设计技术要求为准则，严禁使用一切不合格标准、材料和设备，注重各环节隐蔽质量杜绝野蛮作业。

3.2 安装埋设质量控制

3.2.1 安装前质量管控

(1)仪器采购。依据设计技术要求，承包方组织监理对设备进行选型、采购与运输等，编制计划报送监理，经审核后呈送工程建设管理方，再经复核后编制采购合同；

(2)进场验收。承包方组织监理完成设备进场检查，包括开箱与清点、收集出厂信息、仪器清单、厂家检验(率定)资料等，经核实后参与各方对检查结果签字确认；

(3)率定检验。现场设立检验室，配置经国家计量部门认可的所需检验仪器与设备，配置的空调、抽湿机、气压计、温度计、湿度计等辅助设备，设置专职工作人员与定期培训。

3.2.2 安装中质量管控

(1)埋设安装前，承包方向监理提交施工组织方案和技术措施，经监理审核通过后呈送工程建设方备案。履行监理旁站与确认程序，包括监测点位测量放线的控制；

(2)辅助土建施工，结合主体工程进度，完成安装埋设所需的预留孔(槽)、导管、观测房、观测墩及预埋件的施工；

(3)埋设安装要求，满足设计图纸技术与国家、行业规范，现场确认埋设点位、设备状态、资料准备等，需对将埋设的仪器进行一次全面的质量检验，做好相关记录，确保仪器性能长期稳定；

(4)埋设后维护，每完成一支(组/套)设备埋设与电缆，应绘制平面或剖面图，示意仪器所在工程部位、电缆走向等信息，提交监理防止其他施工作业对其可能造成的损坏。

3.2.3 安装后质量管控

(1)观测频次。依据设计和规范要求开展数据采集，遵循监理指示调整观测频次，保证监测数据的连续性和精度；

(2)操作要求。严格按生产厂家提供的设备操作技术要求，对数据采集设备与测量值进行校核，按规定现场检验、定时送鉴定、及时充电与电源更换等；

(3)设备巡视。检查传感器、设备电缆、编号及保护箱是否受损，对发现异常应找出原因及时修复，做好现场监测设备的保护性警示；

(4)数据采集。要求观测过程应系统连续，获取观测值应稳定，检查前后观测值，发现异常及时复测排除疑点，分析原因做好记录；

(5)成果分析。科学整编采集数据，归类现场工况信息，以观测数据为基础，结合设计要求与现场施工，做到数据充分、分析科学、引经据典。

3.2.4 监测档案的管理

(1)对每支(套)仪器建立的编码，进入档案系统，对各项资料与信息录入计算机，采用电子数据备份；

(2)监测数据应认真填写，当日观测当日录入，对数据运算检查异常应及时确认，杜绝错误数据的录入存档与备份；

(3)在日常观测数据整理的基础上，监测承包商专业管理人员应每月对各种监测资料档案进行整编归档与备份；

(4)项目总工，应定期对整编资料的完整性、连续性、准确性进行全面的跟踪检查，对审查资料与归档作业负责。

3.3 各阶段监测设施评定

各阶段均以监测设计图纸或设计通知为准，对亭子口水利枢纽大坝监测系统设计量(包括变更量)、安装量、单元评定及运行质量进行数理统计，对设计工程量、单元工程评定个数、合格率、投入运行的监测设备运行完好率、施工误损与后期失效率进行统计。

4 施工期监测工作管理

4.1 数据观测原则

(1)数据采集。依据仪器使用说明书、设计和规范技术要求，确保数据采集稳定可靠；

(2)记录要求。现场记录原始观测数据，24小时内将原始数据录入计算与备份；

(3)数据判别。对异常数据及时判别，加密观测应报告监理以确保数据的有效性；

(4)整理整编。填写整洁、不可涂改、描述正确、注明异常说明原因；

(5)监测巡视。对监测部位与周边进行巡查，了解周围施工情况等；

(6)计量工作。数据采集仪器须依法定鉴，完成年度强检、送检或自检，确保公信性。

4.2 施工期观测要求

4.2.1 施工期观测频次。大坝工程、电站厂房、缆机平台、边坡工程(包含大园包崩滑体)、航运工程及灌溉渠首等建筑物，施工期监测项目观测频次详见表1。

表1 施工期监测频次

监测项目仪器名称施工期监测频次备 注变形监测表面位移监测测斜孔位移计渗流监测渗压计扬压力测压管应力应变监测应变计无应力计锚索测力计监测部位巡视每月观测1次每月观测3次每周巡视2次1)当遇灾害性地质与气候、破坏性工况等应加密测次；2)依据设计与规范要求，数据采集频次；3)数据或变形趋势异常则加密观测。

4.2.2 坝区控制网。①变形控制观测。按设计要求进行初测2次确定初始值，再此基础上每一重点工程节点前进行1次观测；②数据处理软件。依据亭子口水利枢纽工程类型(规模)，设计要求数据采集采用inspector软件，数据处理采用GNPS软件。

4.2.3 监测数据采集设备。针对不同的监测项目与设备，采用不同的数据采集仪(详见表2)。

4.3 数据整编与提交

4.3.1 数据处理分析。数据的整理、整编与资料分析，满足行业规范、设计要求，结合监测剖面(点)的地质条件、设计结构、施工工况等因素分析成因，将分析成果及时报告监理与反馈设计。

4.3.2 各种报告提交。依据合同约定、行业规范与设计要求，监测数据分析成果报告以月(年)的形式提交，同时根据工程建设方或监理指示对各工程阶段提交专题报告等，经监理审核形成意见呈送工程建设方备案。

5 结语

监测设计报告的编制，应单立成册“亭子口

表2 亭子口水利枢纽工程安全监测项目水利枢纽监测设计专题报告”，给设计信息查询、监测监理现场管理与指导等工作带来便利。在工程建设中安全监测施工应独自成标，它可提高施工质量与降低投资的管理成本。

数据采集仪(器、计)

监测设计应考虑运行期的一些要求，设计厂用配电室至各观测房专用观测电源、各观测房引入接地网和各测站，为后续大坝安全监测自动化系统建设预留相应接口和空间。

〔1〕殷世华.岩土工程安全监测手册(第二版).北京：中国水利水电出版社，2008.

〔2〕魏德荣等.混凝土坝安全监测技术规范(DL/T5178-2003).北京：中国电力出版社，2003.1.

〔3〕赵花城.混凝土坝安全监测资料整编规程DL/T5209-2005.北京：中国电力出版社，2005.12.

〔4〕於三大.大坝安全监测系统验收规范(GB/T22385-2008).北京：中国电力出版社，2008.1.