全生命周期視角下的混凝土壩安全監測

楊 光，張 帥，趙志勇

（1.中國電建集團國際工程有限公司，北京，100036；2.中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司，云南 昆明，650051）

0 引言

新中國成立以來，我國水利水電事業取得了舉世矚目的成就，截至目前，全國累計建成水庫大壩九萬余座，居世界第一位。但由于地質條件、自然環境等因素的復雜性，認識上尚有一定的局限性，不可能預見所有的工程安全問題。安全監測作為保障大壩安全的重要手段，日益發展起來。我國相關行政部門對此進行立法并發布一系列行業標準，規范水庫大壩安全監測工作，及時獲取準確、完整的監測資料，指導大壩施工及運行，反饋設計，監控大壩安全狀況與掌握大壩運行規律，保障大壩建設運行安全。

近20年來，國內處于大壩建設與管理并發的高峰期，且大壩建設規模、管理難度也越來越大，對安全監測工作的要求也越來越高。以往行業監測技術規范[1-2]較注重設計、建設階段，已對變形、滲流、應力應變等監測項目的相關內容進行了修訂，但仍已不能滿足新形勢下大壩安全監測工作的實際需求。

為此，電力行業大壩安全監測標準化技術委員會組織相關單位，在廣泛調查研究、總結近年來混凝土壩安全監測實踐經驗，征求水利電力行業意見的基礎上，完成了GB/T 51416—2020《混凝土壩安全監測技術標準》[3]新編工作。其中特別強調，監測工作是一個隨大壩生命周期在各階段都需要發揮重大作用的系統性工作，應得到重視。為準確理解這一理念，結合目前混凝土壩安全監測工作現狀，對規定中的相關內容作簡要介紹和必要的分析說明。

1 監測工作現狀

我國從20世紀中葉才開始混凝土壩安全監測研究和應用，早期主要以引進國外監測技術為主，并在實踐中加以改進[4]。隨著國家投入大量資金用于水利水電工程建設，相應也帶動了安全監測技術的快速發展和應用，從監測設計、監測設備建設、自動化系統建設、運行維護和監測數據分析等各方面全方位提升了大壩安全監測工作能力，逐步走上了正規化、規范化和制度化的軌道。

根據國內已建、在建典型混凝土壩安全監測系統的設計、施工及運行維護情況[5-13]，由于水電工程監測儀器運行環境差、維護工作量大，仍有部分工程的監測儀器或設施維護不到位，導致監測儀器讀數不穩等不可信現象。同時安全監測是一門跨學科和多專業交叉的邊緣性學科[14]，安全監測結果要結合建筑物特點、巖土特性及施工方法進行綜合分析評價。由于準入門檻不高，部分綜合分析不能達到預期的效果，風險預警也未做到位。

2 監測工作全生命周期理念

GB/T 51416—2020《混凝土壩安全監測技術標準》指出：“混凝土壩安全監測工作應貫穿于混凝土壩設計、施工、運行全生命周期各個階段，分階段完成目標，堅持監測系統運行維護與建設并重，巡視檢查與儀器觀測并重，分析評價與獲取成果并重，風險預警與分析反饋并重?！睒藴室员O測設計、施工和運行全生命周期各個階段組織框架，通過在標準中固化近年來監測工作中成功的經驗，對存在的問題提出規避技術規定，從而規范混凝土壩安全監測的設計、施工和運行。

全生命周期的新理念強調對監測設計到運行維護或更新改造的整個監測工作生命周期進行連續、統一、協同共享式的管理，從而提升了工程不同階段的工作人員對監測工作的連續性和重要性的認識，增強了各階段監測工作的有機聯系與融合。

監測工作從設計總體規劃開始，重點解決工程重難點問題、監測項目設置的針對性、測點布置合理性、不同監測項目的階段有效性等技術問題。

3 全生命周期監測工作的特征

堅持四個并重，是全生命周期監測工作的重要特征，也是破解大壩安全工作問題的重要途徑：（1）堅持監測系統運行維護與建設并重，加大人才經費投入，才能有效保障監測儀器可靠、測值可信；（2）堅持巡視檢查與儀器觀測并重，才能將巡視檢查工作常態化，監測工作兩條腿走路；（3）堅持分析評價與獲取成果并重，才能打破重采集、輕分析現象，才能嚴把質量成效關、質量資格和產品準入關；（4）堅持風險預警與分析反饋并重，才能使監測工作真正成為大壩安全運行的耳目。

3.1 運行維護與設計、實施并重

目前我國水電開發逐漸由技術制約、資金制約向生態制約、資源制約階段過渡，水電建設由高峰期逐步向“后水電時代”過渡，已建成投產的大壩安全運行問題成為社會新關注點。安全監測作為大壩安全重要管理手段，運行單位應嚴格按照相關規范的要求，制定監測工作管理制度和監測規程，注重人力經費投入，開展大壩安全監測工作，進行監測系統的日常管理和維護，為大壩的運行及安全狀態評價提供可靠的數據資料。

3.2 巡視檢查與儀器觀測并重

巡視檢查應貫穿混凝土壩全生命周期，與儀器觀測組成一個有機整體，互為補充。應根據大壩的特點，明確巡視檢查范圍、頻次、方法、線路，整編巡視檢查記錄和報告等。

近年來，基于輕型多旋翼無人機、二維碼、智能手持終端、GNSS技術和GIS技術的智能巡檢技術逐漸應用到大壩巡視檢查中[16-20]，巡檢系統移動終端可實現實時記錄巡檢工作人員的工作狀態、巡檢定點定位、巡航軌跡，自動存儲和實時傳輸數據及語音提示等功能，解決工程安全隱患的上報、處理和結果追蹤等問題。

3.3 分析評價與獲取成果并重

監測數據的采集、測讀工作需要規范。采集后的數據也不能束之高閣，應按照有關技術標準，及時整理分析監測資料，隨時掌握大壩運行狀況。發現異?，F象和不安全因素時，立即報告大壩主管部門，及時采取措施。

監測資料分析工作看似簡單，但對分析人員的要求很高，需要具備壩工實踐經驗并對監測儀器設備特性、監測資料分析方法都非常了解。部分工程監測從業人員不能滿足需求，宜創新監測數據分析評價工作方式，考慮采用購買服務的方式引入第三方監測專業技術服務機構，有效指導大壩施工及運行，反饋設計。

3.4 風險預警與分析反饋并重

安全監測工作是從掌握建筑物運行性態的角度出發，對其進行監測，并運用監測資料評價結構運行安全性，提示建筑物安全風險。風險評價技術和風險管理方法逐漸在大壩安全與管理中得到發展和應用，與以往行業規范相比，這是新提法，意味著大壩安全管理理念從單純的大壩結構安全管理變化到大壩安全風險管理，以降低大壩安全風險到可接受的程度為導向，貫穿大壩全生命周期各個環節，是一種科學、客觀、經濟合理的做法，推動水庫大壩安全監測與管理水平向更高層次發展[21-23]。

隨著監測自動化、工程數字化和信息化等技術及目前社會信息化進步和“以人為本”概念的提出，新標準突出了宜建立大壩安全在線監控系統。對重要的監測項目，應根據理論計算、模型試驗或監測資料綜合分析成果，參考類似工程經驗，提出監控指標，并根據實際情況動態調整。發現異?，F象應及時分析反饋預警，有效保障大壩安全。

4 結語

作為大壩安全運行與管理的重要手段，安全監測應解決重建設輕維護、巡視檢查形式化、監測設施維護不到位、監測結果分析水平低等迫切問題。貫徹GB/T 51416—2020《混凝土壩安全監測技術標準》中的新理念，堅持安全監測工作全生命周期的系統性及四個并重，將全面推動大壩安全監測與管理水平向更高層次發展。