李毅，張文珍，倪國(guó)安

（江蘇省淮陰第二抽水站管理所，江蘇淮安 223001）

1 研究背景

江蘇省淮陰第二抽水站管理所位于淮安市區(qū)西南頭河與二河堤交匯處的二河?xùn)|堤堤腳下，地理位置為東經(jīng)118°58′，北緯33°33′。工程是南水北調(diào)東線應(yīng)急工程之一，屬于江水北調(diào)三梯級(jí)泵站，承擔(dān)向洪澤湖和淮北地區(qū)補(bǔ)水的任務(wù)。設(shè)計(jì)流量100 m3/s，設(shè)計(jì)揚(yáng)程4.4 m?；搓幎菊旧砥拭鎴D如圖1 所示。

圖1 淮陰二站站身剖面圖

2 目前已有安全監(jiān)測(cè)情況

目前淮陰第二抽水站安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括現(xiàn)場(chǎng)檢查和表面變形監(jiān)測(cè)2 種方式。

現(xiàn)場(chǎng)檢查[1]是最直接、最方便的檢查建筑物安全運(yùn)行的方法，采用觀察或借助簡(jiǎn)單工具，通過建筑物外觀展示出來的異?，F(xiàn)象推斷建筑物內(nèi)部存在的問題。但這種方法對(duì)于檢查人的經(jīng)驗(yàn)要求較高，責(zé)任心要求較高。現(xiàn)場(chǎng)檢查又可以詳細(xì)分為日常檢查、定期檢查和專項(xiàng)檢查3 種形式，如表1 所示。

表1 現(xiàn)場(chǎng)檢查

泵站表面變形監(jiān)測(cè)是目前大多數(shù)基層閘站管理所所能夠獨(dú)立完成的重要的觀測(cè)項(xiàng)目[2]，是用以判斷泵站正常工作的基本條件，淮陰第二抽水站表面變形監(jiān)測(cè)情況如下。

工程觀測(cè)結(jié)果[3]：從淮陰二站2002 年5 月至2021年3 月28 日觀測(cè)數(shù)據(jù)來看，淮陰二站工程總體上呈上浮趨勢(shì)，經(jīng)初步分析為近年長(zhǎng)期干旱，上下游水位較往年偏低，受機(jī)組長(zhǎng)期連續(xù)開機(jī)運(yùn)行影響[3]。

從近年的河道斷面比較圖上可以看出，間隔沖淤量變化不大，上下游引河內(nèi)無明顯變化。

水下檢查[4]：上游引河長(zhǎng)290 m，顯示攔污柵附近底板淤積量少，10 cm 左右，已清理。其他位置底板部分存在淤積，淤積厚度30～50 cm，靠近邊坡淤積量較厚，河道中間淤積量相對(duì)較少，淤積物主要是樹枝、生活垃圾等。下游引河長(zhǎng)510 m，顯示檢修閘門槽附近底板淤積量較少，10 cm 左右，已清理。其他底板部分存在淤積，淤積厚度40～100 cm，靠近邊坡淤積量較厚，河道中間淤積量相對(duì)較少，淤積物主要是樹枝、生活垃圾等。

3 監(jiān)測(cè)自動(dòng)化方案探討

由于每座泵站在建筑物結(jié)構(gòu)、運(yùn)行工況和工程環(huán)境等方面有著較大差異，僅依據(jù)工程等級(jí)劃分來進(jìn)行監(jiān)測(cè)項(xiàng)目設(shè)置和監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置有時(shí)難以完全達(dá)到安全運(yùn)行監(jiān)測(cè)的目的[5]。內(nèi)部監(jiān)測(cè)采用埋設(shè)儀器的方式來實(shí)現(xiàn)，相比外部監(jiān)測(cè)更易于發(fā)現(xiàn)泵站異常。因此以提高水工建筑物安全為目的，在人工巡查、表面變形監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)上增加內(nèi)部監(jiān)測(cè)，一般監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括滲流、應(yīng)力應(yīng)變和溫度以及環(huán)境量等。

本文針對(duì)淮陰第二抽水站泵站工程基本情況，對(duì)水平位移量、揚(yáng)壓力、伸縮縫方向的水工建筑物內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)進(jìn)行初步分析探討。

3.1 水平位移監(jiān)測(cè)

常用的水平位移監(jiān)測(cè)采用方法是垂線法和引張線法[6]。針對(duì)淮陰第二抽水站等大型泵站工程，本文采用光電式引張線儀進(jìn)行說明分析。

引張線法通過測(cè)量安裝儀器的部位與引張線線體之間的相對(duì)位移，反應(yīng)待測(cè)部位與引張線線體兩端點(diǎn)的水平位移變化，這種方法主要有測(cè)量直觀以及精度較高和能夠進(jìn)行人工測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)。

光電式引張線儀工作原理是光電式引張線儀采用非接觸光電感應(yīng)原理，如圖2 所示。由一組平行光束將引張線線體投影至光電耦合器件CCD 上，CCD 將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電荷量輸出，經(jīng)數(shù)字信號(hào)處理可以得到線體相對(duì)于坐標(biāo)儀位置的物理值。測(cè)出不同時(shí)間的物理值變化，即可獲得坐標(biāo)儀相對(duì)線體水平方向的位移變化。

圖2 引張線法原理圖

針對(duì)淮陰二站這種大型泵站工程，前期方案設(shè)計(jì)安裝6 臺(tái)設(shè)備，主要對(duì)底板、翼墻、清污機(jī)橋等建筑物進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

光電式引張線儀采用AC220 V 供電，測(cè)量值采用RS485 現(xiàn)場(chǎng)總線輸出數(shù)字信號(hào)。多個(gè)坐標(biāo)儀可采用如圖3 所示的方式連接，構(gòu)成現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)圖

通過安裝引張線儀，淮陰二站的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目數(shù)量增加，得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也將累積得越來越多。通過構(gòu)建現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)直接存入數(shù)據(jù)庫(kù)，通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)集中的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，利用信息技術(shù)從大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律，從而提高建筑物前期施工和運(yùn)行維護(hù)的水平。

3.2 揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)

滲流監(jiān)測(cè)是水工建筑物安全監(jiān)測(cè)的重要項(xiàng)目[1]，滲流監(jiān)測(cè)由揚(yáng)壓力和滲透壓力（壩體、壩基揚(yáng)壓力）、滲漏量（包括壩基滲漏量和壩體滲漏量）等部分組成。本文針對(duì)淮陰第二抽水站工程具體情況著重探討揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)部分。

滲壓觀測(cè)方法包括測(cè)壓管法以及埋設(shè)滲壓計(jì)法。目前管理單位埋設(shè)有測(cè)壓管，滿足DB32/T 1713—2011《江蘇省水利工程觀測(cè)規(guī)程》要求。多年運(yùn)行發(fā)現(xiàn)測(cè)壓管法具有可人工比測(cè)和儀器可更換等優(yōu)點(diǎn)，但是也有容易存在多年運(yùn)行后出現(xiàn)測(cè)壓管管中泥沙淤積、孔口破壞和測(cè)值讀數(shù)不準(zhǔn)確等缺點(diǎn)。針對(duì)這種情況，考慮增加滲壓計(jì)，進(jìn)一步對(duì)水工建筑物安全進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

滲壓計(jì)在具體選用時(shí)根據(jù)淮陰第二抽水站工程等級(jí)及規(guī)程、泵站結(jié)構(gòu)等情況分析，初步確定采用振弦式滲壓計(jì)，使用鉆孔埋設(shè)方式，直徑選擇108 mm。

同時(shí)，滲壓計(jì)的連接電纜應(yīng)以軟管套護(hù)，并輔以鉛絲與測(cè)頭相連。埋設(shè)時(shí)，應(yīng)自下而上依次進(jìn)行，并以中粗砂封埋測(cè)頭。埋設(shè)過程中注意儀器設(shè)備的保護(hù)，同時(shí)考慮防雷及接地等問題。

滲壓計(jì)的增加能夠有效彌補(bǔ)測(cè)壓管目前存在的不足，提高自動(dòng)化監(jiān)測(cè)精準(zhǔn)度，增加泵站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為泵站運(yùn)行安全提供第一手資料。

3.3 伸縮縫監(jiān)測(cè)

目前淮陰二站工程缺少裂隙監(jiān)測(cè)方面內(nèi)容，在裂隙初期并無察覺，待發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)影響運(yùn)行安全。針對(duì)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目缺失的情況，考慮增加裂縫監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，通過埋設(shè)安裝測(cè)縫計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，淮陰第二抽水站工程初步確定采用振弦式測(cè)縫計(jì)。

針對(duì)大型泵站的安全運(yùn)行要求，后期還可以考慮對(duì)測(cè)縫計(jì)進(jìn)行改造，經(jīng)改裝加工部分配套附件可組成多點(diǎn)位移計(jì)、基巖變位計(jì)以及表面裂縫計(jì)等測(cè)量多方面內(nèi)容的儀器。

4 結(jié)語

水工建筑物的安全風(fēng)險(xiǎn)[7]是在不斷動(dòng)態(tài)變化過程中的，它與泵站所擔(dān)負(fù)的供排水任務(wù)以及上下游地區(qū)發(fā)展和區(qū)域環(huán)境要求、調(diào)度應(yīng)急方案、救災(zāi)設(shè)備等多種因素相關(guān)，利用安全鑒定材料以及常規(guī)運(yùn)行檢查資料對(duì)建筑物進(jìn)行系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，對(duì)提高運(yùn)行效益有著十分重要的意義。