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      水利水電監測

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      水利水電工程質量檢測量測內容及實驗方法  

      《量測類》內容簡介:水利水電工程的質量關系到人民生命財產的安危,關系到國民經濟的發展和社會穩定,關系到工程壽命和效益的發揮,確保水利水電工程建設質量意義重大。工程質量檢測是水利水電工程質量保證體系中的關鍵技術環節,是質量監督和監理的重要手段,檢測成果是質量改進的依據,是工程質量評定、工程安全評價與鑒定、工程驗收的依據,也是質量糾紛評判、質量事故處理的依據。尤其在急難險重工程的評價、鑒定和應急處理中,工程質量檢測工作更起著不可替代的重要作用。如近年來在全國范圍內開展的病險水庫除險加固中對工程病險等級和加固質量的正確評價,在今年汶川特大地震水利抗震救災中對震損水利工程應急處置及時得當,都得益于工程質量檢測提供了重要的檢測數據和科學評價意見。實際工作中,工程質量檢測為有效提高水利工程安全運行保證率,最大限度的保護人民群眾生命財產安全,起到了關鍵作用,功不可沒!  

      工程質量檢測具有科學性、公正性、時效性和執法性。  

      水利量測分為測量、監測兩部分。其中量測部分包括:控制測量、施工測量、竣工測量;監測部分包括:安全監測概述、外部變形監測、內部變形監測、滲流監測等。  

      量測包括:控制測量、施工測量、竣工測量。  

      控制測量是各項測量工作的基礎和依據,為檢查水利水電工程建筑物的竣工精度提供基點和基線,以及測繪竣工圖的基礎控制,提供施工過程中監測建筑物變形和位移、設備安裝以及運營管理的控制點和參考基準??刂茰y量具有控制全局的作用,可以限制誤差的傳遞和積累??刂茰y量可分為平面控制測量和高程控制測量??刂茰y量的方法可以分為常規控制測量和現代控制測量。常規的平面控制測量主要是三角測量、導線測量、前方交會、后方交會等,常規的高程控制測量主要是水準測量、三角高程測量等。而現代控制測量主要是GPS平面控制測量和GPS高程控制測量。平面控制測量的方法包括GPS測量、導線測量、三角網測量、測邊網測量、邊角網測量等,其中GPS測量技術由于具備定位精度高、觀測時間短、效率高、全天候作業、操作簡便等特點而得以廣泛應用于水利水電工程的控制測量中。高程控制測量的方法,主要有水準測量、光電測距三角高程測量和GPS高程測量三種。在布設水利水電工程施工的高程控制網時,首選的方法是水準測量,因為它可以滿足各種等級高程控制測量的精度要求??刂茰y量的儀器設備設備主要有光學經緯儀、電磁波測距儀、電子全站儀、測量機器人、普通光學水準儀和電子水準儀。  

      施工測量是按設計要求將圖紙上設計的建筑物平面位置、縱橫軸線、幾何尺寸及高程等在實地標定出來,作為施工的依據。施工測量的儀器設備目前采用最頻繁、最多的是全站儀(配棱鏡)。施工測量主要有土石方開挖工程中的測量工作以及洞室開挖、土石方填筑、混凝土澆筑、金屬結構安裝、機電安裝工程中的測量工作。開挖工程中的測量工作包括:開挖工程中的測量控制、開挖工程中的施工放樣、開挖工程中的計量測量。在土石方開挖施工過程中,高程放樣所采用的方法有:水準儀法、全站儀無儀器高作業法;點位放樣的方法有:距離交會法、角度交會法全站儀極坐標法和直接坐標法(GPS RTK法)所用的儀器設備有經緯儀、水準儀、全站儀。洞室開挖工程中的測量工作包括地面控制測量和地下控制測量。洞挖工程的地面平面控制測量可采用精密導線測量、三角測量及GPS全球衛星定位技術來進行。地面高程控制測量可采用精密水準測量或光電測距三角高程測量。地下控制測量一般采用導線測量、水準測量和光電測距三角高程測量。洞室開挖施工測量的主要任務是:確定洞挖施工中平面及豎直面內的掘進方向,即洞室軸線確定和開挖掘進面(俗稱掌子面)的確定;掘進后開挖斷面尺寸的檢查;掘進進度的檢查;時段內完成的開挖工程量。在開挖結束后還要進行竣工測量。洞室開挖由于其特殊性,在測量過程中還會使用有些特殊儀器與設備,包括:光學垂準儀、陀螺經緯儀、激光指向儀和隧洞斷面儀。土石方填筑工程中的測量工作包括三方面,即控制測量、施工測量、竣工測量;其中施工測量的內容有填筑基礎面的測量(地形法和斷面法)、填筑工程的主軸線放樣(極坐標法)、填筑工程起坡線的放樣(全站儀極坐標法)、填筑工程中的施工放樣(全站儀極坐標法確定平面位置,三角高程法確定高程位置,對要求精度高的高程位置用幾何水準法)、填筑工程收方測量(地形法和斷面法)。土石方填筑工程的施工放樣方法與土石方開挖工程的施工放樣方法基本上是一樣的,最常用的仍然是全站儀用極坐標法或用GPS PTK法進行施工放樣。但土石方填筑的放樣精度更高?;炷翝仓こ讨械臏y量工作主要有平面控制測量和高程控制測量、混凝土澆筑基礎面測量、混凝土澆筑工程中的施工放樣、混凝土澆筑一些特殊方式的放樣、混凝土澆筑成型后的測量?;炷翝仓こ讨惺褂玫臏y量方法很多,目前最常用的是全站儀極坐標法,有時也用后方交會法或軸線交會法、直角坐標法等。金屬結構安裝工程中的測量工作包括:測量方案的制定與審查、控制測量、關鍵點施工放樣、大型金屬結構現場拼裝的檢測、金屬結構構件安裝后的檢測、金屬結構構件二期混凝土澆筑后的檢測、以及金屬結構安裝工程完工后的竣工測量。其中控制測量又包括單個安裝內容測量控制點的引入、單個安裝內容測量獨立控制網的布設、高程控制。金屬結構安裝工程中還會采用一些特殊測量方法,包括:重錘配鋼板尺檢測門軌軌道、全站儀配小棱鏡使用以及常規的放線量距方法。機電設備安裝工程中的測量工作包括控制測量、施工放樣(全站儀極坐標法或經緯儀配合精密鋼尺量距)和關鍵部位檢測。  

      竣工測量可分為施工過程中的竣工測量和工程全部完工后的竣工測量??⒐y量所形成的竣工測量數據和圖紙資料,是評定和分析工程質量的基本依據之一。  竣工測量的主要內容有:  

      ○ 1水利水電工程建筑物竣工總平面圖; 

      ○2水利水電工程的主體開挖建基面,竣工高程平面位置圖和按技術要求 需要測繪的縱橫斷面圖(歸檔用選擇的比例尺一般為1:200);  

      ○ 3水利水電工程主體建筑物關鍵部位與設計圖同位置的竣工縱橫斷面圖及其數據資料(歸檔比例尺應與設計比例尺一致);  

      ○ 4地下工程的隧洞、地下廠房、調壓井等開挖斷面圖以及完成襯砌或噴錨(不襯砌段)后的竣工斷面圖和數據資料; 

      ○ 5水利水電工程的隱伏建筑物和過流建筑物的形體竣工圖和數據資料;

      ○ 6測繪變形監測設備的埋設、安裝后竣工圖及其數據資料; 

      ○ 7測繪金屬結構安裝和機電設備安裝竣工驗收圖及其驗收數據; 

      ○ 8其他需竣工測量的部位,如邊坡錨索、抗滑樁、附屬施工項目中永久性附屬設施竣工平面圖,以及重要的管線平面圖。  

      水利水電工程對竣工測量如下方面有要求:土石方工程、混凝土工程、線型工程、水下地形測量和水庫縱、橫斷面、金屬結構與機電安裝工程。  

      監測部分包括:安全監測概述、外部變形監測、內部變形監測、滲流監測等。  工程安全監測的主要目的可以歸納為以下三點:

      ○ 1監測運行中工程性態變化,監視工程運行安全。

      ○ 2根據施工期觀測資料,掌握工程與基礎的實際性態,據以指導施工,并修改、完善設計或技術方案。

      ○ 3監測資料反饋于設計,以檢查設計的正確性,從而提高工程設計水平。水利水電工程安全監測對象,主要有擋水建筑物、邊坡、地下洞室。監測項目通常有變形、滲流、應力應變、壓力、溫度、環境量、振動反應以及地震與泄水建筑物水力學監測。監測方法有人工巡視檢查和儀器監測兩種。監測的儀器主要是傳感器,傳感器按工作原理的不同可分為差動電阻式傳感器、振弦式傳感器、電位器式傳感器、電容式傳感器。  

      外部變形監測主要涉及三方面的內容:變形信息的獲取,變形信息的分析與解釋,變形預報。  

      外部變形監測的方法主要有:  

      ○ 1水平位移監測的視準線法、引進線法、激光準直法、正倒垂線法、精密導線和前方交會法;  

      ○ 2垂直位移監測的幾何水準法、流體靜力水準法;

      ○3三維位移監測的極坐標法、距離交會法和GPS法。外部變形監測工作 主要包括以下監測內容:水平位移監測(基準線法和大地測量法)、垂直位移監測(幾何水準測量法、三角高程測量法和液體靜力水準發等)、撓度檢測、裂縫監測滑坡及崩岸監測。  

      外部變形監測常用的儀器設備主要分為兩大類,一類是專用儀器,另一類是測量儀器。專用儀器主要是針對正倒垂、引進線等專用裝置配置的測讀設備。如用于正倒垂觀測的垂線坐標儀,用于引進線觀測的電容式測讀儀等。大地測量類儀器主要用于平面位移監測和垂直位移監測。常用的有全站儀、水準儀、GPS接收機、其他儀器(鋼尺等)。  

      內部變形監測主要指壩體、壩基(肩)、邊坡、地下洞室等工程及巖體內部(或深部)變形監測。  

      內部變形監測項目主要包括以下內容:  

      ○ 1壩基(肩)、邊坡、地下洞室等巖石工程內部及深層的水平、垂直及任意方向的位移,洞室圍巖表面收斂變形,以及基礎和結構物等傾斜變形。通常采用測斜儀、多點位移計、滑動測微計、基巖變形計、傾斜計及收斂計等儀器進行水平位移、豎向位移及其他特定方向的位移監測或傾斜監測。  

      ○ 2土石壩(心墻)、面板堆石壩(下游堆石體及反濾層)、圍堰混凝土防滲墻及堤防等堤壩內部水平位移及垂直位移,以及面板撓度變形等。通常采用引張線水平位移計、測斜儀各類分層沉降儀(水管式、電磁式、干簧管式及弦式沉降儀),以及土體位移計等儀器進行水平變形監測、垂直變形監測及撓度變形監測。  ○ 3混凝土壩體間施工縫、混凝土與基巖界面接縫、堆石壩面板周邊縫以及巖體、混凝土工程隨機裂縫等單向位移和多向位移。通常采用單向及多向測縫計、裂縫計(內部及表面)等進行位移監測,包括縫開合度及剪切位錯變形。 

      內部變形監測儀器主要有:測斜儀類(滑動式測斜儀、固定測斜儀、梁式傾斜儀、傾斜計)、多點位移計、滑動測微計、收斂計、基巖變形計、沉降儀類(水管式、電磁式、干簧管式及弦式沉降儀)、引張線式水平位移計、土體位移計、測縫計。  

      滲流監測是水利水電工程安全監測必設的項目,通常包括滲流、孔隙水壓力、滲流量和水質分析等監測。滲流監測包括:大壩及壩基滲流監測、繞壩滲流監測、邊坡及近壩庫岸的地下水位監測、地下洞室圍堰的滲流狀況及其外水壓力監測。滲流監測的主要設備是測壓管及電測水位計測壓計。

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