全生命周期视角下的混凝土坝安全监测

杨 光，张 帅，赵志勇

（1.中国电建集团国际工程有限公司，北京，100036；2.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南 昆明，650051）

0 引言

新中国成立以来，我国水利水电事业取得了举世瞩目的成就，截至目前，全国累计建成水库大坝九万余座，居世界第一位。但由于地质条件、自然环境等因素的复杂性，认识上尚有一定的局限性，不可能预见所有的工程安全问题。安全监测作为保障大坝安全的重要手段，日益发展起来。我国相关行政部门对此进行立法并发布一系列行业标准，规范水库大坝安全监测工作，及时获取准确、完整的监测资料，指导大坝施工及运行，反馈设计，监控大坝安全状况与掌握大坝运行规律，保障大坝建设运行安全。

近20年来，国内处于大坝建设与管理并发的高峰期，且大坝建设规模、管理难度也越来越大，对安全监测工作的要求也越来越高。以往行业监测技术规范[1-2]较注重设计、建设阶段，已对变形、渗流、应力应变等监测项目的相关内容进行了修订，但仍已不能满足新形势下大坝安全监测工作的实际需求。

为此，电力行业大坝安全监测标准化技术委员会组织相关单位，在广泛调查研究、总结近年来混凝土坝安全监测实践经验，征求水利电力行业意见的基础上，完成了GB/T 51416—2020《混凝土坝安全监测技术标准》[3]新编工作。其中特别强调，监测工作是一个随大坝生命周期在各阶段都需要发挥重大作用的系统性工作，应得到重视。为准确理解这一理念，结合目前混凝土坝安全监测工作现状，对规定中的相关内容作简要介绍和必要的分析说明。

1 监测工作现状

我国从20世纪中叶才开始混凝土坝安全监测研究和应用，早期主要以引进国外监测技术为主，并在实践中加以改进[4]。随着国家投入大量资金用于水利水电工程建设，相应也带动了安全监测技术的快速发展和应用，从监测设计、监测设备建设、自动化系统建设、运行维护和监测数据分析等各方面全方位提升了大坝安全监测工作能力，逐步走上了正规化、规范化和制度化的轨道。

根据国内已建、在建典型混凝土坝安全监测系统的设计、施工及运行维护情况[5-13]，由于水电工程监测仪器运行环境差、维护工作量大，仍有部分工程的监测仪器或设施维护不到位，导致监测仪器读数不稳等不可信现象。同时安全监测是一门跨学科和多专业交叉的边缘性学科[14]，安全监测结果要结合建筑物特点、岩土特性及施工方法进行综合分析评价。由于准入门槛不高，部分综合分析不能达到预期的效果，风险预警也未做到位。

2 监测工作全生命周期理念

GB/T 51416—2020《混凝土坝安全监测技术标准》指出：“混凝土坝安全监测工作应贯穿于混凝土坝设计、施工、运行全生命周期各个阶段，分阶段完成目标，坚持监测系统运行维护与建设并重，巡视检查与仪器观测并重，分析评价与获取成果并重，风险预警与分析反馈并重。”标准以监测设计、施工和运行全生命周期各个阶段组织框架，通过在标准中固化近年来监测工作中成功的经验，对存在的问题提出规避技术规定，从而规范混凝土坝安全监测的设计、施工和运行。

全生命周期的新理念强调对监测设计到运行维护或更新改造的整个监测工作生命周期进行连续、统一、协同共享式的管理，从而提升了工程不同阶段的工作人员对监测工作的连续性和重要性的认识，增强了各阶段监测工作的有机联系与融合。

监测工作从设计总体规划开始，重点解决工程重难点问题、监测项目设置的针对性、测点布置合理性、不同监测项目的阶段有效性等技术问题。

3 全生命周期监测工作的特征

坚持四个并重，是全生命周期监测工作的重要特征，也是破解大坝安全工作问题的重要途径：（1）坚持监测系统运行维护与建设并重，加大人才经费投入，才能有效保障监测仪器可靠、测值可信；（2）坚持巡视检查与仪器观测并重，才能将巡视检查工作常态化，监测工作两条腿走路；（3）坚持分析评价与获取成果并重，才能打破重采集、轻分析现象，才能严把质量成效关、质量资格和产品准入关；（4）坚持风险预警与分析反馈并重，才能使监测工作真正成为大坝安全运行的耳目。

3.1 运行维护与设计、实施并重

目前我国水电开发逐渐由技术制约、资金制约向生态制约、资源制约阶段过渡，水电建设由高峰期逐步向“后水电时代”过渡，已建成投产的大坝安全运行问题成为社会新关注点。安全监测作为大坝安全重要管理手段，运行单位应严格按照相关规范的要求，制定监测工作管理制度和监测规程，注重人力经费投入，开展大坝安全监测工作，进行监测系统的日常管理和维护，为大坝的运行及安全状态评价提供可靠的数据资料。

3.2 巡视检查与仪器观测并重

巡视检查应贯穿混凝土坝全生命周期，与仪器观测组成一个有机整体，互为补充。应根据大坝的特点，明确巡视检查范围、频次、方法、线路，整编巡视检查记录和报告等。

近年来，基于轻型多旋翼无人机、二维码、智能手持终端、GNSS技术和GIS技术的智能巡检技术逐渐应用到大坝巡视检查中[16-20]，巡检系统移动终端可实现实时记录巡检工作人员的工作状态、巡检定点定位、巡航轨迹，自动存储和实时传输数据及语音提示等功能，解决工程安全隐患的上报、处理和结果追踪等问题。

3.3 分析评价与获取成果并重

监测数据的采集、测读工作需要规范。采集后的数据也不能束之高阁，应按照有关技术标准，及时整理分析监测资料，随时掌握大坝运行状况。发现异常现象和不安全因素时，立即报告大坝主管部门，及时采取措施。

监测资料分析工作看似简单，但对分析人员的要求很高，需要具备坝工实践经验并对监测仪器设备特性、监测资料分析方法都非常了解。部分工程监测从业人员不能满足需求，宜创新监测数据分析评价工作方式，考虑采用购买服务的方式引入第三方监测专业技术服务机构，有效指导大坝施工及运行，反馈设计。

3.4 风险预警与分析反馈并重

安全监测工作是从掌握建筑物运行性态的角度出发，对其进行监测，并运用监测资料评价结构运行安全性，提示建筑物安全风险。风险评价技术和风险管理方法逐渐在大坝安全与管理中得到发展和应用，与以往行业规范相比，这是新提法，意味着大坝安全管理理念从单纯的大坝结构安全管理变化到大坝安全风险管理，以降低大坝安全风险到可接受的程度为导向，贯穿大坝全生命周期各个环节，是一种科学、客观、经济合理的做法，推动水库大坝安全监测与管理水平向更高层次发展[21-23]。

随着监测自动化、工程数字化和信息化等技术及目前社会信息化进步和“以人为本”概念的提出，新标准突出了宜建立大坝安全在线监控系统。对重要的监测项目，应根据理论计算、模型试验或监测资料综合分析成果，参考类似工程经验，提出监控指标，并根据实际情况动态调整。发现异常现象应及时分析反馈预警，有效保障大坝安全。

4 结语

作为大坝安全运行与管理的重要手段，安全监测应解决重建设轻维护、巡视检查形式化、监测设施维护不到位、监测结果分析水平低等迫切问题。贯彻GB/T 51416—2020《混凝土坝安全监测技术标准》中的新理念，坚持安全监测工作全生命周期的系统性及四个并重，将全面推动大坝安全监测与管理水平向更高层次发展。