“長江重要堤防隱蔽工程建設追蹤”系列報道——為隱蔽工程“體檢”(監測篇)
長江重要堤防隱蔽工程主要建設內容為穿堤建筑物、防滲墻和拋石固基施工,工程建成后多在水底和地下,因其“隱蔽性”,工程質量和工程安全性肉眼根本無從檢測,加之隱蔽工程施工戰線長、地質條件復雜、施工強度大、技術要求高,因此,在工程施工的同時實施安全監測十分必要。
為做好隱蔽工程安全監測工作,有關人員在自湖北荊州至安徽馬鞍山的千里堤防上,共埋設了1000余支安全監測儀器,覆蓋了大部分防滲墻和全部穿堤建筑物,共47個標段。以長江科學院大壩安全監測研究所為主的科技人員長年駐扎在工地,進行安裝和檢測工作。長江堤防建設,由專業隊伍進行大規模、系統的安全監測,這還是第一次。護岸工程則因費用較高、監測困難未予實施。
長江科學院大壩安全監測研究所所長介紹說,開展隱蔽工程安全監測有四個方面作用:一是檢驗工程設計的正確性和合理性,以利于優化設計;二是為堤防工程的科研積累資料;三是綜合評價堤防工程及附屬建筑物的施工質量,從而指導施工;四是監測堤防工程及附屬建筑物的運行和安全狀況,為防汛工作服務。
防滲墻滲控效果監測防滲工程的監測重點是防滲墻兩側和堤基相對透水層的滲透壓力、堤身浸潤線、堤坡的水平位移和減壓井滲流量、江水位等,主要采用滲壓計和測壓管。對懸掛式、半封閉式和全封閉式等不同結構的防滲墻采用了不同的監測方法。監測結果為防滲墻的建設提供了科學、可靠的數據。
懸掛式防滲墻的底面位于相對強透水層中,它對滲透變形擴展具有明顯的抑制作用,但對滲流的控制效果不大。據對該類型防滲墻監測分析,要使堤腳附近滲流狀況改善并達到安全狀態,就要根據地質情況增加防滲墻的貫入度,或在堤后適當部位增加減壓井等工程處理措施。
半封閉式防滲墻穿過相對強透水層,進入相對弱透水層,相對弱透水層下還有相對強透水層。湖北荊南、洪湖、武漢,湖南岳陽,江西九江,安徽同馬、樅陽、和縣等長江干堤半封閉式防滲墻監測結果表明,滲控效果很好,堤身浸潤線明顯降低,滲流狀態明顯改善,堤基滲透穩定可以保證。防滲墻內、外側水頭差比較明顯,在汛期,有的水頭差可達近3米。同時,截滲效果的好壞還與依托層的厚度、連續性、滲透性等以及河泓切割情況等地質條件有關。
與半封閉式防滲墻相比,全封閉式防滲墻底面進入相對弱透水層中,但在相對弱透水層下無相對強透水層。目前,在已完成的這類防滲墻中,部分堤段防滲墻的深度可近40米。理論上,全封閉式防滲墻截斷了地下水的滲徑,墻前后水頭差比較明顯,具有良好的防滲效果。從已獲取的監測資料來看,近兩年因汛期水位不高,對該類防滲墻的滲控效果還難以作出比較準確的判斷,有待以后進一步觀測分析。
穿堤建筑物施工監測對于穿堤建筑物,重點監測項目為變形、滲流、應力、裂縫和上下游水位等,監測儀器有滲壓計、測縫計、鋼筋計、位錯計和土壓力計等一套系統、完備的設施。在全部6座穿堤建筑物的改造和重建過程中,安全監測設施為工程建設提供了科學可靠的數據,觀測資料的分析,為建筑物安全運行狀況和施工質量評價提供了科學的依據。
堤防安全監測新技術堤防監測技術人員在隱蔽工程監測實踐中,除充分利用傳統的安全監測技術外,還開發、研究了新的監測手段。
智能式中子土壤水分儀本是測量農田土壤水分含量的一種儀器,在長江重要堤防隱蔽工程建設中被首次用于測量長江堤防堤身水分含量的空間分布、加固后的滲流情況,獲得了大量有價值的實測數據。
分布式光纖溫度測量技術是近年發展起來的一種新方法,國外已將該技術用于監測渠道、大壩及堤防等。1999年以來,經與國外合作,長江水利委員會技術人員進行了分布式光纖測溫滲流監測系統在長江堤防中的應用研究。與傳統的滲流監測方法相比,分布式測溫滲流監測技術具有成本低、在空間上可連續測量、靈敏度高、施工方法簡單等優勢。
利用同位素示蹤技術對堤防的滲漏隱患進行測量是目前國內采用的一種新方法。在對長江堤防部分薄而深的防滲墻還沒有十分有效的質量檢測手段情況下,該技術不失為一種可以嘗試的選擇。
長江重要堤防隱蔽工程建設中采用的監測技術和手段,為保證工程質量、提高工程的安全性發揮了重要作用,也使我們進一步認識到,充分利用已埋設的監測儀器采集信息,建立長江堤防安全監測自動化監測系統,對長江堤防進行全天候自動化實時安全監測,很有必要。目前,該項研究已取得階段性成果,并在個別堤段進行了現場試驗,效果比較明顯。