田少偉

（達(dá)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 達(dá)州 635000）

水利設(shè)施中的大壩施工十分復(fù)雜。一旦大壩等問(wèn)題發(fā)生，將對(duì)大壩上下游產(chǎn)生一定影響，并將造成嚴(yán)重的財(cái)產(chǎn)損失[1，2]。與此同時(shí)，水利工程安全問(wèn)題層出不窮，由此，本文重點(diǎn)對(duì)大壩變形監(jiān)測(cè)與維護(hù)方法進(jìn)行了詳細(xì)分析。

1 水利工程中大壩變形監(jiān)測(cè)與維護(hù)的重要性

在水利工程大壩施工中，從大壩施工的設(shè)計(jì)方法、施工到最終的連續(xù)運(yùn)行和管理，每個(gè)時(shí)期都有一些重要因素需要確定，需要有足夠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)來(lái)保證各個(gè)階段的順利完成。

大壩建成后，若投入使用，且在基本運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)中有相關(guān)解決方案，則可及時(shí)主動(dòng)維護(hù)和臨時(shí)加固。與本工程無(wú)關(guān)的非主要措施為水文地質(zhì)天氣預(yù)報(bào)和環(huán)境跟蹤監(jiān)測(cè)。連續(xù)滲漏監(jiān)測(cè)等具體措施將有效保證大壩的連續(xù)運(yùn)行，確保安全。

在水利大壩變形識(shí)別過(guò)程中，針對(duì)潛在的影響因素和風(fēng)險(xiǎn)，需要采取有效措施，及時(shí)避免潛在的重大隱患，在最重要的層面上保證整個(gè)大壩的安全連續(xù)運(yùn)行。

2 水利工程中大壩變形監(jiān)測(cè)方法

2.1 大壩變形監(jiān)測(cè)影響量

從當(dāng)前情況分析，實(shí)時(shí)監(jiān)視大壩變形的常用方法，對(duì)實(shí)際環(huán)境跟蹤監(jiān)控是對(duì)水利大壩上部形式中存在的物理力進(jìn)行觀測(cè)，而水位、整體溫度和降雨天氣是影響整體質(zhì)量的重要因素，簡(jiǎn)而言之，大壩周?chē)鷧^(qū)域的干擾因素在不斷變化，大壩主體也隨之產(chǎn)生了一系列的物理和化學(xué)量，為了確定影響量，建立影響量挖掘函數(shù)，由于各影響量之間存在多層次、多維度關(guān)聯(lián)，不同影響指標(biāo)之間也具備一定相似性，使用層析分析法基本原理設(shè)定指標(biāo)權(quán)重 ，對(duì)各個(gè)指標(biāo)下的分指標(biāo)系數(shù) ，使用兩兩對(duì)比方式實(shí)現(xiàn)權(quán)重判定矩陣設(shè)置：

通常情況下，只要符合CI＜0.01，就認(rèn)定評(píng)判矩陣CI是滿(mǎn)足計(jì)算需求，即CI＞1，反之就要調(diào)節(jié)評(píng)判矩陣CI一致性，使λ＞k-1，推算調(diào)節(jié)后的綜合評(píng)判矩陣一致性指標(biāo)，若符合要求，得到的wi值就是準(zhǔn)則層C對(duì)目標(biāo)層O的相對(duì)權(quán)重，即影響量，表示為：

經(jīng)過(guò)計(jì)算后，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)變形、巖石裂隙、監(jiān)測(cè)壓應(yīng)力和應(yīng)變能力以及特殊的天氣影響因子都被歸為影響量，彎曲變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裂縫的發(fā)生更為重要。

2.2 基于BIM技術(shù)的水利大壩變形檢測(cè)

在上述分析的基礎(chǔ)上，引入建筑信息化模型（Building Information Modeling，BIM）技術(shù)對(duì)水利大壩形變進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

BIM技術(shù)具備以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可視化交流：依托BIM軟件進(jìn)行三維建模，準(zhǔn)確生成水利大壩工程各部分剖面圖，減少傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中繪制剖面圖的工作量，提高監(jiān)測(cè)工作效率。

（2）聯(lián)動(dòng)化設(shè)計(jì)：在傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)中，監(jiān)測(cè)工作很容易收到工作人員主觀原因的影響，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)結(jié)果出錯(cuò)，使用BIM建模后，所有視圖、剖面和三維圖紙都具有聯(lián)動(dòng)功能，一次更改后，其他更改將自動(dòng)更新。

（3）多專(zhuān)業(yè)協(xié)調(diào)：在水電站設(shè)計(jì)中，各專(zhuān)業(yè)的最新設(shè)計(jì)成果同時(shí)、實(shí)時(shí)反映在同一BIM模型上，避免錯(cuò)誤碰撞、交叉干擾的問(wèn)題。

這些都是影響安全監(jiān)測(cè)工作的重要因素。因此，在水利工程大壩內(nèi)嵌入監(jiān)測(cè)儀器，采集不同水利情況下的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信號(hào)F之后，結(jié)合觀測(cè)數(shù)據(jù)的權(quán)值Q，根據(jù)BIM技術(shù)集成建筑物全生命周期，恢復(fù)監(jiān)測(cè)儀器工作狀態(tài)和結(jié)構(gòu)健康的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。反演函數(shù)設(shè)置如下：

將具有結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷的位置和程度系數(shù)表示為s，將其整合為集合形式，構(gòu)建水利工程大壩變形監(jiān)測(cè)BIM監(jiān)測(cè)關(guān)聯(lián)模型為：

式中，τi為水利工程大壩動(dòng)態(tài)變形信息傳輸延遲， 為頻率響應(yīng)，整體變形監(jiān)測(cè)流程如下：

通過(guò)BIM可視化模型系統(tǒng)，管理人員可以根據(jù)日常管理中安全監(jiān)控工作的實(shí)際內(nèi)容，得到各部門(mén)的要求。各自工作完成后，需要將具體工作內(nèi)容信息更新到安全監(jiān)測(cè)管理數(shù)據(jù)庫(kù)，方便監(jiān)測(cè)儀器、監(jiān)測(cè)儀器基本信息、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可視化，以及調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)查看相關(guān)監(jiān)測(cè)儀器的信息，共同完成安全監(jiān)測(cè)管理工作。

3 水利大壩維護(hù)要點(diǎn)分析

3.1 大壩沉降監(jiān)測(cè)與維護(hù)要點(diǎn)

監(jiān)測(cè)人員在監(jiān)測(cè)壩體變形時(shí)，必須嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，以有效確定壩體沉降變形的影響范圍，對(duì)壩體進(jìn)行外處理。觀測(cè)點(diǎn)不能設(shè)置在變型石料上方，每個(gè)埋置部分的距離控制在20 m左右。

在大壩及其活動(dòng)點(diǎn)中，埋點(diǎn)設(shè)置在靠近地面和攔河壩垂直線(xiàn)以下的地面上，基本確定了大壩變形中心的方向角。為了保證科學(xué)觀測(cè)點(diǎn)方法的必要性，應(yīng)盡可能增大觀測(cè)點(diǎn)的數(shù)量，使其在支撐角和基坑附近盡可能地靠近，并在壩外壁附近設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)。水利大壩天文觀測(cè)點(diǎn)間距控制在10 ～15 m之間，部分原型壩在下部對(duì)稱(chēng)尾端設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，有效地觀測(cè)到水利大壩的主要位置。

3.2 大壩裂縫監(jiān)測(cè)與維護(hù)要點(diǎn)

第一，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)者需要更多的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，對(duì)水庫(kù)大壩裂縫進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，密切結(jié)合裂縫的方向、總長(zhǎng)、寬度、長(zhǎng)度等信息內(nèi)容，獲取大壩裂縫的真實(shí)情況，將分析結(jié)果與實(shí)際情況有機(jī)地結(jié)合起來(lái)。

第二，當(dāng)觀測(cè)到具體情況時(shí)，工作人員必須對(duì)每座大壩的裂縫數(shù)量和類(lèi)別進(jìn)行管理，并實(shí)時(shí)記錄每座大壩的裂縫。

第三，水壩裂縫較大時(shí)，作業(yè)人員要科學(xué)合理地選擇觀測(cè)方法，能有機(jī)地結(jié)合觀測(cè)資料描述小裂縫的具體情況和大小，并對(duì)相應(yīng)的地面進(jìn)行詳細(xì)的分析，為后續(xù)工作奠定基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

為確保水利工程竣工質(zhì)量、后期維護(hù)保養(yǎng)工作、安全監(jiān)測(cè)工作的正常進(jìn)行，結(jié)合BIM技術(shù)對(duì)大壩變形監(jiān)測(cè)與維護(hù)的工作進(jìn)行有關(guān)的分析和探討，構(gòu)建水利工程中的大壩變形監(jiān)測(cè)模型，提高監(jiān)測(cè)效率，有效確保水利大壩工程的質(zhì)量，促進(jìn)我國(guó)水利工程的順利發(fā)展。