大壩施工中的監測技術對工程成本的影響

(重慶市忠縣興業水資源開發有限責任公司 重慶 404300)

一、引言

由于目前的巖土勘察技術無法完整地獲取現實中水利工程項目場地的工程地質條件，使得現有的水利工程設計和施工方案的制定存在一定的缺陷性，在正式施工時可能會遇到一些難以預知的狀況[1～3]。這就需要在工程施工過程中建立科學合理的監測系統對現場的狀況進行實時地監測，及時發現工程問題并采取一定的措施進行處理[4]。多數大壩工程在施工過程都會布設一定的儀器和傳感器采集監測信息，并對監測結果進行分析來指導施工的進行[5～7]。在重慶金雞水庫堆石壩的施工過程中，在壩體上具體監測了壩體的表面變形、壩體心墻內部的撓度和心墻與壩角底座接縫處的變形、壩體混凝土凝固時的內部溫度和壩體的滲流壓力壩基的滲流壓力。同時還監測了大壩場地附近的環境水文條件，監測對象包括水庫的水位變動情況，金雞水庫附近的降水量與氣溫變動情況。通過監測技術的應用，降低了工程建設成本，提高了工程建設質量。

二、工程概況

金雞水庫工程是重慶市重點水利工程，批復項目總投資33925萬元，其中瀝青混凝土心墻分部工程計劃總投資490.36萬元。位于重慶市忠縣金雞鎮，距金雞鎮場鎮150米，地處長江左岸的一小支流甘井河西支的柴家溝上，金雞水庫工程是一座以農業灌溉、城鄉供水為主，兼有防洪等綜合效益的中型水利工程。水庫總庫容1099萬m3，總灌溉面積39716畝，場鎮供水人口3.3萬人，農村人飲3.1萬人、畜飲5.436萬頭，水庫多年平均可供水量為1624萬m3。水庫由樞紐工程、借(引)水工程及灌區工程三部分組成，大壩為碾壓式瀝青混凝土心墻石渣壩，壩軸線方向垂直于河道方向，最大壩高37.2m，壩頂長度135.5m，壩頂高程514.5m。瀝青混凝土心墻石渣壩分區有：瀝青混凝土心墻、上下游壩殼、上下游過渡層、下游堆石排水區、上下游蓋重區。瀝青混凝土心墻厚度為0.6～0.8m，心墻過渡層上下游寬度為2.2～2.4m。為確保施工期和運行期安全，在壩體內部不同部位設置有傾斜儀、溫度計、位錯計、繞壩滲流計等觀測儀器。

三、具體施工監測方案

施工期間設置有大壩水平位移監測點和大壩垂直位移監測點以及大壩表面變形監測系統用于監測大壩施工過程中的變形和位移變化。同時在混凝土內設置有溫度監測計用于監測混凝土的水化溫度，提醒操作人員及時采取一定措施控制混凝土的水化熱，防止混凝土內外溫差過大而開裂。在大壩的瀝青混凝土心墻表面還安裝有心墻位錯計和心墻傾斜儀器用于監測混凝土心墻的垂直度。為了防止在施工期間出現滲透破壞，在大壩的壩基和壩體處安裝有滲透壓測量計，壩基的滲透壓主要通過鉆孔的方式安裝在基巖上，壩體上的滲透壓測量計的主要采用測壓管的方式安裝，在壩體上按監測設計圖鉆空安裝測壓管并在測壓管透水段采用粗砂和細砂的混合料作為反濾層[8]。為了規范施工操作流程，加強施工監管，在施工現場還安裝有視頻采集系統，通過數據網絡傳輸給項目參建各方。

四、應用監測技術所產生的經濟效益

項目參建各方努力研究瀝青混凝土心墻施工技術，通過縮短運輸路線、定期檢修拌合系統、完善質量檢驗程序、采取夜間施工等措施，優化了施工流程。因監測儀器實時監控各項數據，可以有效確保心墻質量，原定每天最多鋪筑2層，后為了在汛期到來前達到度汛高程，在確保心墻質量的前提下，晚上加班鋪筑第3層，加快了施工進度，計劃工期12個月，共節約工期3個月，完成產值487.55萬元，按照目前水利工程施工管理費用占產值的約6%計算，施工單位節約管理費用9.75萬元。

在鋪筑心墻第4層時，因參建各方缺乏有效經驗及監測設備還未運行，碾壓施工完成后，通過測斜儀發現第3層心墻向下游側偏移過大，導致第3、4層全部挖出返工處理。本次返工共造成原材料損失、機械設備租賃費損失及人工工時損失8.32萬元，占當時總完成產值的15%，在采取加強施工工藝流程研究、管理和監測儀器實時監測等措施后，完成產值432.08萬元，未再發生整層返工處理事件，根據上述比例計算，共節約返工處理成本64.81萬元。

安全監測儀器包括覆蓋大壩施工全域的視頻監控系統，可以有效杜絕違章作業，降低施工安全風險，加快了大壩下閘蓄水時間節點目標實現，為項目業主單位提前投入運行創造了經濟效益。監測技術的應用還提高了今后運行期間大壩安全系數，降低了運行期心墻受損需要極大成本處理的風險。

綜上所述，采用碾壓式瀝青混凝土心墻施工安全監測技術應用后，可節約直接費用74.56萬元。可認為：在大壩施工過程中應用監測技術可以產生量化的直接經濟效益和可觀的潛在經濟效益。

五、結語

在大壩的建設過程中，在監測技術上投入一定的成本可以保證整個工程的建設質量和工程的運行安全。在施工過程中可以及時發現問題，并允與解決減少返工的發生，加快工程建設進度并降低整個工程的而管理成本。因此在大壩的建設中，合理的運用檢測技術可以有效降低工程建設成本，提高工程的經濟效益。