水闸安全监测的主要项目与规范要求

根据现行规范要求,水闸安全监测项目按照监测内容和重要性可以分为强制性监测项目和选择性监测项目两类,强制性监测项目是所有水闸必须开展的监测内容,选择性监测项目则根据水闸的规模、等级、运行条件和病害情况灵活设置。

渗流监测项目

渗流破坏是水闸最常见的安全隐患之一,规范将渗流监测列为核心强制性监测项目,主要监测内容包括渗透压力、渗流量、扬压力三个部分。

对于扬压力监测,规范明确要求:1、2级水闸的每一个闸底板都必须布置至少1个扬压力监测断面,每个断面上至少布置3个测点,分别布置在闸底板上游端、中部和下游端;3、4级及以下水闸可以根据实际情况适当减少测点,但至少每个闸室布置1个监测断面。监测仪器优先选用渗压计,也可以采用测压管配合水位计进行观测,规范对仪器的精度要求明确为:灵敏度不低于0.1kPa,测量误差不大于满量程的0.5%。监测频率要求:水闸蓄水初期、洪水期每天监测不少于1次,正常运行期每周监测1~2次,采用自动化监测的可以实现实时连续监测。

对于渗流量监测,规范要求过水面积大于100m²的水闸必须设置渗流量监测项目,一般采用容积法、量水堰法进行监测,当渗流量较大时可以采用流速法。监测断面应当布置在水闸下游渗流逸出处,能够完整收集全部渗流量,避免与下游地表水混淆。监测频率要求:正常运行期每月监测不少于1次,洪水期每3天监测不少于1次,当渗流量出现异常变化时应当加密监测至每天1次甚至多次。

渗透压力监测主要针对水闸的岸墙、翼墙、地基防渗帷幕等部位,规范要求沿防渗轴线布置监测断面,每个断面上布置不少于3个测点,监测渗透压力沿深度和水平方向的分布变化,判断防渗体系是否存在失效风险。

变形监测项目

变形监测是反映水闸结构整体稳定性的核心监测内容,也是规范要求的强制性监测项目,主要包括垂直位移监测、水平位移监测、裂缝监测三个部分。

垂直位移监测也称沉降监测,规范要求所有1、2级水闸必须在闸墩、岸墙、翼墙、底板等部位布置监测点,每间隔一个闸孔至少布置一个监测点,岸墙两端和翼墙端部必须布置测点。监测基准点应当布置在水闸影响范围以外的稳定区域,且数量不少于3个,监测精度要求:二等水准测量误差不大于1mm/km,三等水准测量误差不大于3mm/km。监测频率要求:施工期每浇筑一层结构监测1次,蓄水初期每月监测1次,正常运行期每半年监测1次,当出现沉降异常时加密至每月甚至每周监测1次。

水平位移监测主要监测水闸结构沿水流方向和垂直水流方向的位移,规范要求1、2级水闸必须设置水平位移监测项目,测点布置与垂直位移测点尽量对应,方便数据分析。常用监测方法包括视准线法、引张线法、GPS监测法,近年来激光扫描、北斗定位等新技术也逐步得到应用,规范对测量精度要求为:相邻测点位移测量误差不大于1mm。监测频率与垂直位移监测保持一致,自动化监测可以实现实时监测。

裂缝监测针对水闸混凝土结构已经出现的裂缝,规范要求所有宽度大于0.2mm的裂缝都必须进行监测,监测内容包括裂缝的长度、宽度、深度变化,判断裂缝是否处于发展状态。常用监测方法包括贴片法、裂缝计法,监测频率要求:初期每月监测1次,裂缝稳定后每季度监测1次,当裂缝出现扩展加快时加密监测。

结构应力监测项目

结构应力监测属于选择性监测项目,主要针对1、2级大型水闸或者已经出现结构病害的水闸,监测内容包括混凝土应力、钢筋应力、闸墩弯矩、底板应力等,判断结构受力是否满足设计要求,是否存在结构破坏风险。规范要求应力监测仪器应当在施工阶段预埋布置,测点布置在结构受力最大的部位,例如闸墩底部、底板跨中、闸墩与底板连接部位等,仪器测量误差不大于满量程的1%,监测频率要求:施工和蓄水初期每周监测1次,正常运行期每月监测1次,洪水期加密监测。

水位、流量与水流形态监测

水闸上下游水位监测是最基础的监测项目,属于强制性监测内容,规范要求水闸必须设置上游水位和下游水位监测设施,精度要求不低于1cm,一般每天监测不少于2次,洪水期实时监测。过闸流量监测可以结合水闸闸门开度计算,也可以采用流速仪直接测量,规范要求大型水闸定期进行流量率定,保证流量计算精度。水流形态监测主要针对下游消能防冲部位,观察是否存在回流、漩涡、局部冲刷等不良流态,属于人工巡检的内容。

巡视检查

巡视检查是水闸安全监测体系中不可缺少的部分,规范明确要求巡视检查分为日常巡视检查、定期巡视检查和特别巡视检查三类。日常巡视检查由水闸运行管理单位每周开展不少于1次,主要检查内容包括:水闸外观是否出现新的裂缝、混凝土剥落、钢筋锈蚀;闸门启闭是否正常;渗流逸出处是否出现翻沙鼓水;下游冲刷坑是否发展;监测设施是否完好等。定期巡视检查一般每季度开展一次,汛期之前和汛期之后各开展一次全面检查,对水闸各个部位进行全面排查。特别巡视检查在发生洪水、地震、台风等特殊事件之后立即开展,重点检查水闸是否出现新的安全隐患。规范对巡视检查的记录、存档都做出了明确要求,所有巡视检查结果必须形成书面记录,存入水闸安全档案。

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